JP2005245089A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソフトスイッチング回路を有して直流を交流に又は交流を交流に変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that includes a soft switching circuit and converts direct current to alternating current or alternating current to alternating current.
パワーコンディショナ、無停電電源装置、モータ駆動用インバータ、バッテリの充電器等に用いられるスイッチング方式の電力変換装置において2相交流出力を得る場合には、3相スイッチング回路を有する3相インバータ又はV結線構成のインバータを使用する。図1は従来のV結線構成の3相電圧型インバータを示す。この図1のインバータは、太陽電池、昇圧チョッパ、整流器、電解コンデンサもしくはバッテリ等で構成される直流電源50が接続された第1及び第2の直流端子1、2と、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb と、第1相(U相)スイッチング回路を構成する第1及び第2の主スイッチS1 、S2 と、第3相(W相)スイッチング回路を構成する第3及び第4の主スイッチS3 、S4 と、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列に接続された個別又は寄生(内蔵)の第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 と、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw と、第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2と、第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wと、電圧基準値発生器51と、鋸波発生器52と、第1及び第2の比較器53、54と、スイッチ制御信号形成回路55とから成る。
第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb は第1及び第2の直流端子1、2間に接続され且つ互いに直列に接続されている。第2相交流端子3vは第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。
In the case of obtaining a two-phase AC output in a switching type power converter used for a power conditioner, an uninterruptible power supply, a motor drive inverter, a battery charger, etc., a three-phase inverter or V having a three-phase switching circuit Use a wired inverter. FIG. 1 shows a conventional three-phase voltage type inverter having a V-connection configuration. The inverter shown in FIG. 1 includes first and
The first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb are connected between the first and
電圧基準値発生器51は、図2(A)に示す正弦波から成る第1相電圧基準値Vruと第3相電圧基準値Vrwを発生する。第1相電圧基準値Vruと第3相電圧基準値Vrwは60度の位相差を有する。図2には交流電圧の1周期Tac分が示されているのみであるが、電圧基準値発生器51は図2の第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwを繰返して発生する。
鋸波発生器52は、正弦波の第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwの繰返し周波数よりも十分に高い周波数で図2(A)の鋸波電圧Vt を発生する。
第1及び第2の比較器53、54は、第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwと鋸波電圧Vt とを比較して図2(B)(C)に示す第1及び第3の主スイッチS1 、S3 のための第1及び第3の制御信号Vg1、Vg3を発生する。スイッチ制御信号形成回路55は、図2(B)(C)の第1及び第3のスイッチ制御信号Vg1、vg3を第1及び第3の主スイッチS1 、S3 の制御端子(ゲート)に送ると共に、第1及び第3のスイッチ制御信号Vg1、Vg3の位相反転信号から成る第2及び第4のスイッチ制御信号Vg2、Vg4を形成して第2及び第4の主スイッチS2 、S4 の制御端子に送る。
The voltage
The
The first and
ところで、図1の第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 で電流が直接に遮断されると、ターンオフ時に主スイッチS1 〜S4 に電気的ストレスがかかり、スイッチングサージ、スイッチングノイズ、及びスイッチング損失が生じる。また、主スイッチS1 〜S4 のターンオン時においてもスイッチングサージ及びスイッチング損失が問題になる。 By the way, if the current is directly cut off by the first to fourth main switches S1 to S4 in FIG. 1, an electrical stress is applied to the main switches S1 to S4 at the time of turn-off, and switching surge, switching noise, and switching loss are caused. Arise. In addition, switching surge and switching loss become a problem even when the main switches S1 to S4 are turned on.
3相フルブリッジ型インバータにおいて変換用スイッチをソフトスイッチングさせてスイッチングサージ、スイッチングノイズ、スイッチング損失を低減することは後記特許文献1に開示されている。しかし、前記特許文献1のソフトスイッチング回路を図1のV結線構成のインバータにそのまま使用することはできない。また、3相フルブリッジ型インバータはV結線構成のインバータに比べて主スイッチの数が多くなり、必然的にコスト高及び大型になるという欠点を有する。
It is disclosed in
そこで、本件出願人は特願2003−46219号において、図1のV結線構成のインバータにソフトスイッチング回路を付加した電力変換装置を提案した。上記出願に開示されている電力変換装置は図3に示すように、図1のインバータと同様に、太陽電池、昇圧チョッパ、整流器、電解コンデンサもしくはバッテリ等で構成される直流電源が接続される第1及び第2の直流端子1、2と、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb と、第1相(U相)スイッチング回路を構成する第1及び第2の主スイッチS1 、S2 と、第3相(W相)スイッチング回路を構成する第3及び第4の主スイッチS3 、S4 と、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列に接続された個別又は寄生(内蔵)ダイオードから成る第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 と、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw と、第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2と、第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wとを有する他に、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサC1 、C2 、C3 、C4 と、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2と 、第1及び第2の補助ダイオードDa 、Db 、共振リアクトルLrとを有する。
In view of this, the present applicant has proposed in Japanese Patent Application No. 2003-46219 a power conversion device in which a soft switching circuit is added to the inverter having the V-connection configuration shown in FIG. As shown in FIG. 3, the power conversion device disclosed in the above application is connected to a DC power source composed of a solar cell, a step-up chopper, a rectifier, an electrolytic capacitor, a battery, or the like, like the inverter of FIG. 1 and
図3では第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 と第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 はIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)で示されているが、これ等をNPN型又はPNP型トランジスタ、電界効果トランジスタ等の別の制御可能な半導体スイッチ等とすることができる。 In FIG. 3, the first to fourth main switches S1 to S4 and the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 are shown as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). These are NPN type or PNP type. Another controllable semiconductor switch, such as a transistor, a field effect transistor, or the like can be used.
第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に逆方向並列に接続された第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 は個別ダイオードであってもよいし、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 の半導体基体中に形成される周知の寄生即ち内蔵ダイオードであってもよい。また、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 に逆方向並列に接続された第1及び第2の補助ダイオードDa 、Db は個別ダイオードであってもよいし、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の半導体基体中に形成される周知の寄生即ち内蔵ダイオードであってもよい。第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 は第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wに接続された負荷の電力を直流側に回生する方向性を有する。第1及び第2の補助ダイオードDa 、Dbは第1及び第2の直流端子1,2間の電圧で逆バイアスされる方向性を有する。
The first to fourth main diodes D1 to D4 connected in reverse parallel to the first to fourth main switches S1 to S4 may be individual diodes, or the first to fourth main switches S1 to S4. It may be a known parasitic or built-in diode formed in the semiconductor substrate of S4. The first and second auxiliary diodes Da and Db connected in reverse parallel to the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 may be individual diodes, or the first and second auxiliary switches. It may be a known parasitic or built-in diode formed in the semiconductor substrate of Q1 and Q2. The first to fourth main diodes D1 to D4 have a direction to regenerate the power of the load connected to the first, second and third
スナバコンデンサとも呼ぶことができる第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 は個別コンデンサであってもよいし、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 の主端子間(コレクタ・エミッタ間)の寄生容量であってもよい。図3では個別コンデンサの容量と寄生容量との和が第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 として示されている。 The first to fourth resonance capacitors C1 to C4, which can also be called snubber capacitors, may be individual capacitors, or between the main terminals of the first to fourth main switches S1 to S4 (between collector and emitter). May be a parasitic capacitance. In FIG. 3, the sum of the capacitance of the individual capacitors and the parasitic capacitance is shown as first to fourth resonance capacitors C1 to C4.
電解コンデンサから成る第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb は第1及び第2の直流端子1、2間に接続され且つ互いに直列に接続されている。第2相交流端子3vは第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。
The first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb made of electrolytic capacitors are connected between the first and
図3の電力変換装置は中継端子4を有する。ここでの中継端子4は接続導体、又は電気回路の一部、又はソフトスイッチング回路とインバータ回路との境界点を意味する。 The power conversion device in FIG. 3 has a relay terminal 4. The relay terminal 4 here means a connecting conductor, a part of an electric circuit, or a boundary point between a soft switching circuit and an inverter circuit.
第1の補助スイッチQ1 は、第1の直流端子1から中継端子4に向って電流を流す方向性を有して第1の直流端子1と中継端子4との間に接続されている。
The first auxiliary switch Q1 is connected between the
第2の補助スイッチQ2 と共振リアクトルLrとの直列回路は、中継端子4と第2相交流端子3v及び第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。第2の補助スイッチQ2 は中継端子4から第2の電圧分割用コンデンサCb に向って電流を流す方向性を有する。
インダクタとしての共振リアクトルLrは、第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 と共振するものであり、転流リアクトルと呼ぶこともできるものである。
The series circuit of the second auxiliary switch Q2 and the resonant reactor Lr is connected to the junction point of the relay terminal 4, the second
The resonance reactor Lr as an inductor resonates with the first to fourth resonance capacitors C1 to C4 and can also be called a commutation reactor.
第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wは、互いに120度の位相差を有する第1、第2及び第3の線間電圧Vuv、Vvw、Vwuを出力するものであり、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 がインバータ動作している時には、第1、第2及び第3相出力交流端子として機能する。
The first, second, and third
インバータ回路の第1の主スイッチS1 は、中継端子4と第1相交流端子3uとの間に第1のリアクトルLu を介して接続されている。第2の主スイッチS2 は、第1相交流端子3uと第2の直流端子2との間に第1のリアクトルLu を介して接続されている。第3の主スイッチS3 は中継端子4と第3相交流端子3wとの間に第2のリアクトルLw を介して接続されている。第4の主スイッチS4 は第3相交流端子3wと第2の直流端子2との間に第2のリアクトルLw を介して接続されている。従って、第1及び第2の主スイッチS1 、S2 は第1相(U相)ハーフブリッジ変換回路を構成し、第3及び第4の主スイッチS3 、S4 は第3相(W相)ハーフブリッジ変換回路を構成している。
The first main switch S1 of the inverter circuit is connected between the relay terminal 4 and the first
第1のリアクトルLu は第1及び第2の主スイッチS1 、S2 の相互接続点と第1相交流端子3uとの間に直列に接続されている。第2のリアクトルLw は第3及び第4の主スイッチS3 、S4 の相互接続点と第3相交流端子3wとの間に直列に接続されている。第1及び第2のリアクトルLu、Lwは第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のオン・オフによる高周波成分を除去するフィルタとして機能する。
第1のフィルタ用コンデンサCf1は第1及び第2相交流端子3u、3v間に接続されている。第2のフィルタ用コンデンサCf2は第2及び第3相交流端子3v、3w間に接続されている。第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2は第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のオン・オフによる高周波成分を除去するものである。
第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 の容量、及び第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2の容量は、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の容量よりも大幅に小さい。
The first reactor Lu is connected in series between the interconnection point of the first and second main switches S1, S2 and the first
The first filter capacitor Cf1 is connected between the first and second
The capacities of the first to fourth resonance capacitors C1 to C4 and the capacities of the first and second filter capacitors Cf1 and Cf2 are much larger than the capacities of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb. Small.
第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のための第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4を形成するために、第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw と主スイッチ制御回路5とが設けられている。また、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御信号Vq1、Vq2を形成するために補助スイッチ制御回路6が設けられている。第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw は、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw を流れる電流Iu 、Iw を検出し、ライン7、8によって主スイッチ制御回路5及び補助スイッチ制御回路6に送る。主スイッチ制御回路5は第1、第2、第3及び第4の出力ライン9、10、11、12は第1、第2、第3及び第4の主スイッチS1 、S2 、S3 、S4 の制御端子(ゲート)に駆動回路(図示せず)を介して接続される。主スイッチ制御回路5は第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wに3相交流電圧を得ることができるように周知の方法で第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1〜Vg4を形成する。
In order to form the first to fourth main switch control signals Vg1, Vg2, Vg3, Vg4 for the first to fourth main switches S1 to S4, first and second current detectors CTu, CTw and A main
補助スイッチ制御回路6は、電流Iu 、Iw を検出するライン7、8に接続されていると共にライン15によって主スイッチ制御回路5に接続され、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のターンオン時点以前に第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 の電圧及び中継端子4と第2の直流端子2との間の電圧を電源電圧よりも低い零又はほぼ零にするための第1及び第2の補助スイッチ制御信号Vq1、Vq2を形成してライン13、14に送出する。ライン13、14は第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御端子(ゲート)に駆動回路(図示せず)を介して接続される。
The auxiliary
図4は図3の主スイッチ制御回路5及び補助スイッチ制御回路6を詳しく示す回路図である。主スイッチ制御回路5は、図1の従来のインバータの制御回路と同様に形成された電圧基準値発生器51、鋸波発生器52、第1及び第2の比較器53、54、主スイッチ制御信号形成回路55の他に、第1の補正回路としてのU相補正回路56及び第2の補正回路としてのW相補正回路57を有する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing in detail the main
電圧基準値発生器51は、図5(B)(C)に示す第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwを周期Tacを有して繰返して発生する。第1の電圧基準値Vruは3相正弦波交流電圧の第1相即ちU相と第2相即ちV相との間の線間電圧Vuvと同一の正弦波であり、第2の電圧基準値Vrwは第2相即ちV相と第3相即ちW相との間の線間電圧Vvwに対して180度の位相差を有する逆相線間電圧Vwvと同一の正弦波である。従って、図5(B)及び図5(C)に示すように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwは60度の位相差を有し、第2の電圧基準値Vrwは第1の電圧基準値Vruよりも60度進んでいる。なお、図5(B)及び図5(C)の第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwは図2(A)示す第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwと同一であり、第1の電圧基準値Vruを基準にすると第2の電圧基準値Vrwは第1の電圧基準値Vruよりも300度遅れている。
The voltage
鋸波発生器52は第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwの周波数(例えば50Hz)よりも十分に高い周波数(例えば20kHz )で図5(A)に示す鋸波電圧Vt を発生する。この鋸波電圧Vt は傾斜して立上った後に垂直に立下っている。勿論、図5(A)の鋸波電圧Vt と傾きが逆の鋸波電圧とすることもできる。U相及びW相補正回路56、57は鋸波発生器52と第1及び第2の比較器53、54との間に接続され、第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw の出力ライン7、8の信号に応答して鋸波電圧Vt の位相を制御する。即ち、U相補正回路56は、図5(B)に示すように、図5(E)に示すU相負荷電流Iu が正の半波の期間t0 〜t3 には図5(A)の鋸波電圧Vt と同一の正相鋸波電圧を出力し、U相負荷電流Iu が負の半波の期間t3 〜t6 には図5(A)の鋸波電圧Vt と逆相の鋸波電圧を出力する。図5(B)の正相鋸波電圧と逆相鋸波電圧との合成から成る第1の補正鋸波電圧Vtuは第1の比較器53に入力する。
The
W相補正回路57は、図5(C)に示すように、図5(E)に示すW相負荷電流Iw が正の半波の期間to 〜t1 及びt4 〜t6 で図5(A)の鋸波電圧Vt と同一の正相鋸波電圧を出力し、W相負荷電流Iw が負の半波の期間t1 〜t4 で逆相鋸波電圧を出力する。図5(C)に示す正相鋸波電圧と逆相鋸波電圧との合成から成る第2の鋸波電圧Vtwは第2の比較器54に入力する。なお、図5(B)(C)から明らかなように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwの正ピークと負ピークとの中間位置と第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwの正ピークと負ピークとの中間位置とが互いに一致するようにそれぞれのレベルが設定されている。
As shown in FIG. 5 (C), the W-
電圧基準値発生器51とU相及びW相補正回路56、57と主スイッチ制御信号形成回路55とに接続された第1及び第2の比較器53、54は、図5(B)(C)に示すように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwと第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwとを比較し、図5(F)(G)に示す第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3を形成し、主スイッチ制御信号形成回路55に送る。なお、第1及び第2の比較器53、54は、第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwが第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwよりも大きい時に高レベル即ち論理の1を出力し、これ以外で低レベル即ち論理の0を出力する。
The first and
主スイッチ制御信号形成回路55は、第1及び第2の比較器53、54で形成された第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3をライン9、11を介して図3の第1及び第3の主スイッチS1 、S3 の制御端子に送ると共に、第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3の逆相信号から成る第2及び第4の主スイッチ制御信号Vg2、Vg4を形成し、ライン10、12を介して図3の第2及び第4の主スイッチS2 、S4 の制御端子に送る。なお、主スイッチ制御信号形成回路55は、周知のデッドタイム付与手段を含む。このデッドタイム付与手段によって、第1及び第2の主スイッチS1 、S2 が同時にオンになることを阻止する期間、及び第3及び第4の主スイッチS3 、S4 が同時にオンになることを阻止する期間が設けられる。
The main switch control
図4の補助スイッチ制御回路6は第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 をソフトスイッチングできるように第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 をオン・オフ制御するものであり、第1の電圧レベルVtaを設定するためのVta設定回路58、第2の電圧レベルVtbを設定するためのVtb設定回路59、第3及び第4の比較器60、61、排他的OR回路62、及びNOT回路63から成る。
なお、鋸波発生器52を補助スイッチ制御回路6に含めることができる。
The auxiliary
The
Vta設定回路58は、図6(A)の上側に示す第1の電圧レベルVtaを設定し、これを第3の比較器60に供給するものである。Vtb設定回路59は、図6(A)の下側に示す第2の電圧レベルVtbを設定し、これを第4の比較器61に供給するものである。なお、Vta設定回路58及びVtb設定回路59は演算手段を含み、ライン7、8のU相及びW相負荷電流Iu 、Iw と図3の各部の定数とに基づいて図6及び図7のt1 〜t3 期間Ta 及びt3 〜t6 期間Tb が最適時間長になるように第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを決定する。この際、鋸波電圧Vt の振幅を考慮して第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを決定する。
第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbは第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 のオン・オフのタイミングを決定するので、第1及び第2のタイミング信号指令値と呼ぶこともできる。この第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを、鋸波電圧Vt を横切る一定値とすることも可能であるが、この実施形態では、U相負荷電流Iu 及びW相負荷電流Iw の変化に応じて切り換えている。このために、Vta設定回路58及びVtb設定回路59はU相及びW相負荷電流Iu 、Iw の検出ライン7、8に接続されている。
The
Since the first and second voltage levels Vta and Vtb determine the on / off timings of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2, they can also be referred to as first and second timing signal command values. The first and second voltage levels Vta and Vtb can be set to constant values across the sawtooth voltage Vt. In this embodiment, the U-phase load current Iu and the W-phase load current Iw are changed. Switching is performed accordingly. For this purpose, the
Vta設定回路58及びVtb設定回路59による第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを設定するための演算式の1例を次に示す。
Iu <0、Iw <0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iu ′+Iw ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iu ′+Iw ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu <0、Iw >0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iu ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iu ′+Iw ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu >0、Iw <0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iw ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iw ′+Iu ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu >0、Iw >0の時、
Vta=Vt ×[1−{π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iw ′+Iu ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
ここで、Vt は図6の鋸波電圧、
Vdcは鋸波電圧Vt の最大振幅、
Tは鋸波電圧Vt の周期、
Lr は図3の共振リアクトルLr のインダクタ値、
Cは中継端子4と第2の直流端子2との間の容量即ち、C1 +C4 又はC2 +C3又はC1+C3又はC2+C4 、
Iu ′、Iw ′はU相及びW相負荷電流Iu 、Iw の絶対値である。
An example of an arithmetic expression for setting the first and second voltage levels Vta and Vtb by the
When Iu <0, Iw <0,
Vta = Vt.times. [1-{(2.times.Lr.times. (Iu '+ Iw')) / Vdc + .pi..sqroot. (Lr.times.C)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iu ′ + Iw ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu <0, Iw> 0,
Vta = Vt * [1-{(2xLr x (Iu ')) / Vdc + π√ (Lr xC)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iu ′ + Iw ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu> 0, Iw <0,
Vta = Vt * [1-{(2xLr x (Iw ')) / Vdc + π√ (Lr xC)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iw ′ + Iu ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu> 0 and Iw> 0,
Vta = Vt × [1- {π√ (Lr × C)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iw ′ + Iu ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
Where Vt is the sawtooth voltage in FIG.
Vdc is the maximum amplitude of the sawtooth voltage Vt,
T is the period of the sawtooth voltage Vt,
Lr is the inductor value of the resonant reactor Lr in FIG.
C is a capacity between the relay terminal 4 and the
Iu 'and Iw' are absolute values of U-phase and W-phase load currents Iu and Iw.
第3の比較器60はVta設定回路58とライン15とに接続されており、鋸波発生器52に接続されているライン15の鋸波電圧Vt と第1の電圧レベルVtaとを比較し、鋸波電圧Vt が第1の電圧レベルVtaよりも高い時に高レベル即ち論理の1となる図6(B)の信号Ptaを出力する。なお、第1の電圧レベルVtaは鋸波電圧Vt の最大値よりも少し低い値に設定されている。
The
第4の比較器61はVtb設定回路59とライン15に接続されており、ライン15の鋸波電圧Vt と第2の電圧レベルVtbとを比較し、第2の電圧レベルVtbが鋸波電圧Vt よりも高い時に低レベル即ち論理の0となる図6(C)の信号Ptbを出力する。
The
排他的OR回路62は第3及び第4の比較器60、61に接続されており、第3及び第4の比較器60、61から出力された信号Pta、Ptbが互いに異なる電圧レベルの時に高レベルとなる信号を図6(E)に示すように発生する。この排他的OR回路62の出力は第1の補助スイッチQ1 を制御するための第1の補助スイッチ制御信号Vq1となる。排他的OR回路62に接続されたNOT回路63は排他的OR回路62の出力を位相反転し、図6(D)に示す第2の補助スイッチQ2 の制御のための第2の補助スイッチ制御信号Vq2を出力する。第1及び第2の補助スイッチ制御信号Vq1、Vq2はライン13、14によって図3の第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御端子に送られる。
なお、第3の比較器60の出力が鋸波電圧Vt が第1の電圧レベルVtaよりも高い時に低レベル即ち論理の0となるように第3の比較器60を変形し、且つ排他的OR回路62をANDゲートに変形することができる。また、排他的OR回路62と等価な別な論理回路を設けることができる。
The exclusive OR
The
次に、図3の回路の動作を図7の波形図と図8及び図9の電流経路図を参照して説明する。なお、以下の説明において電流経路を回路要素の参照符号のみで示すこともある。
図7、図8及び図9は、U相負荷電流Iu が零よりも大きく、V相負荷電流Iv が零であり、W相負荷電流Iw が零よりも小さいタイミングにおける各部の状態を示す。また、図7のt1 、t3 、t6 時点は図6のt1 、t3 、t6 時点と同一時点を示す。図7のt1 〜t7 は鋸波電圧Vt の周期Tよりも十分に短い時間(例えばT/20〜T/10)である。また、図7(E)の電流ILrは共振リアクトルLr の電流を示す。また、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは図8(A)に示すように第1及び第2の主スイッチS1 、S2 の直列回路又は第3及び第4の主スイッチS3 、S4 の直列回路の両端間の電圧を示す。また、図7(G)のVs1は第1の主スイッチS1 の両端子間の電圧を示し、Is1は第1の主スイッチS1 と第1の主ダイオードD1 とを流れる電流を示す。なお、Vs1を第1の主スイッチ電圧、Is1を第1の主スイッチ電流と呼ぶことにする。
図8及び図9において、電流が流れる電流経路が太い線で示され、電流が実質的に流れない部分は細い線で示されている。また、第1及び第2の直流端子1、2は図8及び図9において省略されている。また、U相、V相及びW相交流端子3u、3v、3wに電流方向を示す矢印及び電流値の相対レベルを示す値が付されている。
Next, the operation of the circuit of FIG. 3 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 7 and the current path diagrams of FIGS. In the following description, the current path may be indicated only by reference numerals of circuit elements.
7, 8 and 9 show the states of the respective parts at the timing when the U-phase load current Iu is larger than zero, the V-phase load current Iv is zero, and the W-phase load current Iw is smaller than zero. Further, the time points t1, t3, and t6 in FIG. 7 indicate the same time points as the time points t1, t3, and t6 in FIG. 7 is a time sufficiently shorter than the period T of the sawtooth voltage Vt (for example, T / 20 to T / 10). Further, the current I Lr in FIG. 7E indicates the current of the resonant reactor Lr. Further, the DC link voltage Vlink of FIG. 7 (F) is the series circuit of the first and second main switches S1, S2 or the series of the third and fourth main switches S3, S4 as shown in FIG. 8 (A). Indicates the voltage across the circuit. In FIG. 7G, Vs1 indicates a voltage between both terminals of the first main switch S1, and Is1 indicates a current flowing through the first main switch S1 and the first main diode D1. Vs1 is referred to as a first main switch voltage, and Is1 is referred to as a first main switch current.
8 and 9, a current path through which a current flows is indicated by a thick line, and a portion where the current does not substantially flow is indicated by a thin line. Further, the first and
(t1 以前)
図7のt1 時点以前においては第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオフ制御され、第2及び第3の主スイッチS2 、S3 がオン制御され、第1の補助スイッチQ1 がオン制御、第2の補助スイッチQ2 がオフ制御されている。図6のt0 時点よりも前の期間に第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオンであるために第1のリアクトルLu に正方向のU相負荷電流Iu が流れ、第2のリアクトルLw に負方向のW相負荷電流Iw が流れ、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw にエネルギが蓄積され、第1及び第4の主スイッチS1 、S4 のオフ期間に第1及び第2のリアクトルLu 、Lw の蓄積エネルギの放出が生じ、Lu −3u−3w−Lw−D3 −Da −Ca −Cb −D2 の経路に電流が流れる。この時、第1の主スイッチS1 の両端子間電圧Vs1は図7(G)に示すようにほぼ電源電圧Vdcに保たれている。電源電圧Vdcは第1及び第2の直流端子1、2間の電圧及び第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の電圧の和に相当する。この時、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは電源電圧Vdcにほぼ同一になる。
(Before t1)
Before the time t1 in FIG. 7, the first and fourth main switches S1 and S4 are turned off, the second and third main switches S2 and S3 are turned on, and the first auxiliary switch Q1 is turned on. The second auxiliary switch Q2 is off-controlled. Since the first and fourth main switches S1 and S4 are on during the period before the time t0 in FIG. 6, a positive U-phase load current Iu flows through the first reactor Lu, and the second reactor Lw. W-phase load current Iw flows in the negative direction, energy is accumulated in the first and second reactors Lu and Lw, and the first and second reactors are turned off during the off period of the first and fourth main switches S1 and S4. The stored energy of Lu and Lw is released, and a current flows through the path of Lu-3u-3w-Lw-D3-Da-Ca-Cb-D2. At this time, the voltage Vs1 between both terminals of the first main switch S1 is kept substantially at the power supply voltage Vdc as shown in FIG. The power supply voltage Vdc corresponds to the sum of the voltage between the first and
(t1 〜t2 )
図7のt1 時点で第1の補助スイッチQ1 がオフ、第2の補助スイッチQ2 がオンに制御されると、図8(A)の電流経路に追加して、Lu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路に図7(E)に示す共振リアクトルLr の電流ILrが流れ始める。この電流ILrは時間と共に増大する。即ち、図8(A)で第1の補助ダイオードDa を流れていた電流の一部が共振リアクトルLr に転流し、第1の補助ダイオードDa の電流が徐々に減少、逆に共振リアクトルLr の電流ILrが徐々に増大する。従って、第1の補助スイッチQ1のタ−ンオフは零電圧スイッチング(ZVS)となり、第2の補助スイッチQ2 のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)となる。
(T1 to t2)
When the first auxiliary switch Q1 is turned off and the second auxiliary switch Q2 is turned on at time t1 in FIG. 7, in addition to the current path of FIG. 8A, Lu-3u-3w-Lw- D3 -Q2 -lR the path of -Cb -D2 current I Lr in the resonant reactor Lr shown in FIG. 7 (E) starts to flow. This current I Lr increases with time. That is, a part of the current flowing through the first auxiliary diode Da in FIG. 8A is commutated to the resonant reactor Lr, and the current of the first auxiliary diode Da is gradually decreased, and conversely, the current of the resonant reactor Lr. I Lr gradually increases. Therefore, the turn-off of the first auxiliary switch Q1 is zero voltage switching (ZVS), and the turn-on of the second auxiliary switch Q2 is zero current switching (ZCS).
(t2 〜t3 )
図7のt2 時点で第1の補助ダイオードDa を通る電流が零になると、図8(B)と同様なLu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の電流の他に、C1 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の共振電流及びC4 −D3 −Q2 −Lr −Cb の経路の共振電流が流れ、第1及び第4の共振用コンデンサC1 、C4 の電圧が徐々に低下し、図7(F)に示す直流リンク電圧Vlink及び図7(G)に示す第1の主スイッチS1 の両端子間電圧Vs1及び図示されていない第4の主スイッチS4 の両端子間の電圧も徐々に低下し、t3 時点以前にほぼ零になる。なお、共振リアクトルLr を流れる電流ILrは図7のt2 時点で少しオーバシュートした後に徐々に低下する。
(T2 to t3)
When the current passing through the first auxiliary diode Da becomes zero at time t2 in FIG. 7, the current in the path of Lu-3u-3w-Lw-D3-Q2-Lr-Cb-D2 is the same as in FIG. In addition, a resonance current in the path C1-Q2-Lr-Cb-D2 and a resonance current in the path C4-D3-Q2-Lr-Cb flow, and the voltages of the first and fourth resonance capacitors C1, C4 The DC link voltage Vlink shown in FIG. 7 (F), the voltage Vs1 between both terminals of the first main switch S1 shown in FIG. 7 (G), and both terminals of the fourth main switch S4 not shown are gradually decreased. The voltage in between decreases gradually and becomes almost zero before time t3. The current I Lr flowing through the resonant reactor Lr gradually decreases after a slight overshoot at time t2 in FIG.
(t3 〜t4 )
t3 時点で第1及び第4の主スイッチS1 、S4 が同時にオン制御される。第1及び第4の主スイッチS1 、S4 の同時のオン制御及び第2及び第3の主スイッチS2 、S3 の同時のオン制御は、図5(B)(C)に示すように第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwを形成することによって達成されている。図7のt3 時点での第1及び第4の主スイッチS1 、S4 のターンオンは零電圧スイッチング(ZVS)になる。また、第1及び第4の主スイッチS1 、S4 の電流はt3 時点から傾斜を有して増大するので、これ等のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)にもなる。t3 時点で第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオンになると、Lu −3u−3w−Lw −D3 −S1 の経路の電流、Lu −3u−3w−Lw −S4 −D2 の経路の電流が流れ、Lu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の電流ILrは図7(E)に示すように零に向って低下する。
(T3 to t4)
At time t3, the first and fourth main switches S1 and S4 are simultaneously turned on. As shown in FIGS. 5B and 5C, the first and fourth main switches S1 and S4 are simultaneously turned on and the second and third main switches S2 and S3 are simultaneously turned on. This is achieved by forming the second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw. The turn-on of the first and fourth main switches S1 and S4 at time t3 in FIG. 7 is zero voltage switching (ZVS). In addition, since the currents of the first and fourth main switches S1 and S4 increase with a slope from the time point t3, these turn-ons also become zero current switching (ZCS). When the first and fourth main switches S1 and S4 are turned on at time t3, the current of the path Lu-3u-3w-Lw-D3-S1, the current of the path Lu-3u-3w-Lw-S4-D2 flow, current I Lr path Lu -3u-3w-Lw -D3 -Q2 -Lr -Cb -D2 decreases toward zero as shown in FIG. 7 (E).
(t4 〜t5 )
図7(E)のt4 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが零になった後には、この電流ILrは逆方向に流れる。即ち、t4 〜t5 期間には、図8(E)に示すように、Lu −3u−3w−Lw −S4 −Cb −Lr −Db −S1 の経路の電流ILrと、Lu −3u−3w−Lw −D3 −S1 の経路の電流と、Lu −3u−3w−Lw −S4 −D2 の経路の電流が流れる。共振リアクトルLr を逆方向に流れる電流ILrが第3の主ダイオードD3 を流れる電流よりも小さい間は、第2及び第3の共振用コンデンサC2 、C3 の充電が開始せず、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは零又はほぼ零に保たれる。
(T4 to t5)
After the current I Lr in the resonant reactor Lr becomes zero at the time t4 shown in FIG. 7 (E), the current I Lr flows in the opposite direction. That is, the t4 t5 period, as shown in FIG. 8 (E), the current I Lr path Lu -3u-3w-Lw -S4 -Cb -Lr -Db -S1, Lu -3u-3w- The current in the path Lw-D3-S1 and the current in the path Lu-3u-3w-Lw-S4-D2 flow. While the current I Lr flowing in the reverse direction through the resonant reactor Lr is smaller than the current flowing through the third main diode D3, charging of the second and third resonance capacitors C2 and C3 does not start, and FIG. The DC link voltage Vlink is maintained at zero or almost zero.
(t5 〜t6 )
図7のt5 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが第2及び第3の主ダイオードD2 、D3 の電流よりも大きくなると、第2及び第3の主ダイオードD2 、D3 がオフになり、図9(A)に示すLr −Db −S1 −C2 −Cb の経路で第2の共振用コンデンサC2 が充電され、同時にLr −Db −C3 −S4 −Cb の経路で第3の共振用コンデンサC3 が充電され、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは徐々に増大し、t6 時点以前に電源電圧Vdcになる。
(T5 to t6)
When the current I Lr in the resonant reactor Lr in time t5 of FIG. 7 is greater than the current of the second and third main diodes D2, D3, now the second and third main diodes D2, D3 are turned off, Fig. 9 The second resonance capacitor C2 is charged through the path Lr-Db-S1-C2-Cb shown in FIG. 5A, and at the same time the third resonance capacitor C3 is charged through the path Lr-Db-C3-S4-Cb. Then, the DC link voltage Vlink in FIG. 7F gradually increases and becomes the power supply voltage Vdc before time t6.
(t6 〜t7 )
図7のt6 時点では直流リンク電圧Vlinkが電源電圧Vdcと同一又はほぼ同一であるので、第1の補助スイッチQ1 の両端子間電圧は零又はほぼ零である。従って、このt6 時点で第1の補助スイッチQ1 を図7(C)に示すようにターンオン制御すると、零電圧スイッチング(ZVS)が達成される。この実施形態では第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御信号Vq1、Vq2を容易に形成するために、第2の補助スイッチQ2 がt6 時点でターンオフ制御されている。しかし、t4 時点から第2の補助スイッチQ2 に電流が流れていないので、t4 時点又はこれよりも後にターンオフ制御することができる。なお、第2の補助スイッチQ2 のターンオフ制御は、零電圧スイッチング(ZVS)のために第2の補助ダイオードDb が流れているt4 〜t7 期間に行うのが望ましい。
t6 〜t7 期間には、Cb −Ca −Q1 −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 の経路に電流が流れると共に、Lr −Db −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 −Cb の経路で電流が流れ、共振リアクトルLr の残ったエネルギが負荷側に回生される。
(T6-t7)
Since the DC link voltage Vlink is the same or substantially the same as the power supply voltage Vdc at time t6 in FIG. 7, the voltage between both terminals of the first auxiliary switch Q1 is zero or almost zero. Therefore, when the first auxiliary switch Q1 is turned on at time t6 as shown in FIG. 7C, zero voltage switching (ZVS) is achieved. In this embodiment, in order to easily form the control signals Vq1 and Vq2 of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2, the second auxiliary switch Q2 is turn-off controlled at time t6. However, since no current flows through the second auxiliary switch Q2 from the time point t4, the turn-off control can be performed at the time point t4 or later. The turn-off control of the second auxiliary switch Q2 is preferably performed during the period from t4 to t7 during which the second auxiliary diode Db flows for zero voltage switching (ZVS).
During the period from t6 to t7, a current flows through the path of Cb-Ca-Q1-S1-Lu-3u-3w-Lw-S4, and Lr-Db-S1-Lu-3u-3w-Lw-Sw-S4-Cb A current flows through the path, and the remaining energy of the resonant reactor Lr is regenerated to the load side.
(t7 以後)
t7 時点で共振リアクトルLr の蓄積エネルギの放出が終了すると、第2の補助ダイオードDb が逆バイアス状態となり、図9(C)に示すCb −Ca −Q1 −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 の経路で電流が流れる。
(After t7)
When the release of the energy stored in the resonant reactor Lr is completed at time t7, the second auxiliary diode Db is in a reverse bias state, and Cb-Ca-Q1-S1-Lu-3u-3w-Lw- shown in FIG. Current flows through the path of S4.
鋸波電圧Vt、第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwの立上り又は立下りに同期して第2及び第3の主スイッチS2,S3 をターンオン制御し、第1及び第4の主スイッチS1,S4 をターンオフ制御する時の前後においても、電流経路の相違を除いて図7〜図9と同様な動作が生じる。
また、U相、V相及びW相負荷電流Iu 、Iv 、Iw の大小関係が図7〜図9の状態と異なる場合においても、図7〜図9と実質的に同一の動作が生じる。
なお、第6図のt6時点よりも後における第2及び第3の主スイッチS2、S3のターンオン時には、Lu−3u−3w−Lw−C3−C1の経路、及びLu−3u−3w−Lw−C4−C2の経路に電流が流れ、第2及び第3の共振用コンデンサC2、C3が逆充電即ち放電し、第1及び第4の共振用コンデンサC1、C4が徐々に充電される。しかる後、第2及び第3の主ダイオ−ドD2、D3の逆バイアス状態が解除されると、 Lu−3u−3w−Lw−D3−Da−Ca−Cb−D2の経路に電流が流れる。第2及び第3の主ダイオードD2、D3が導通している時に第2及び第3の主スイッチS2、S3がターンオン制御されると、これ等のターンオンは実質的にZVSになる。また、第1及び第4の共振用コンデンサC1、C4の電圧が零又は近傍の時に第1及び第4のスイッチS1、S4がターンオフ制御されると、これ等のターンオフは実質的にZVSになる。
The second and third main switches S2 and S3 are turned on in synchronization with the rise or fall of the sawtooth voltage Vt and the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw, and the first and fourth main switches Before and after the switches S1 and S4 are turned off, operations similar to those shown in FIGS.
Further, even when the U-phase, V-phase, and W-phase load currents Iu, Iv, and Iw are different in magnitude from the states shown in FIGS. 7 to 9, substantially the same operations as in FIGS. 7 to 9 occur.
When the second and third main switches S2 and S3 are turned on after time t6 in FIG. 6, the route of Lu-3u-3w-Lw-C3-C1 and Lu-3u-3w-Lw- A current flows through the path C4-C2, the second and third resonance capacitors C2 and C3 are reversely charged or discharged, and the first and fourth resonance capacitors C1 and C4 are gradually charged. Thereafter, when the reverse bias state of the second and third main diodes D2 and D3 is released, a current flows through the path of Lu-3u-3w-Lw-D3-Da-Ca-Cb-D2. If the second and third main switches S2 and S3 are turned on while the second and third main diodes D2 and D3 are conducting, their turn-on is substantially ZVS. Further, when the first and fourth switches S1 and S4 are turned off when the voltages of the first and fourth resonance capacitors C1 and C4 are zero or close to each other, these turn-offs are substantially ZVS. .
図3の電力変換装置は次の効果を有する。
(1) 第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のソフトスイッチングを比較的簡単な回路で達成することができ、サージ、ノイズ、及びスイッチング損失の低減を図ることができる。
(2) 第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 のソフトスイッチングも達成される。
(3) インバータ回路がV結線構成であるので、前記特許文献1の電力変換装置に比べて主スイッチの数を低減することができ、電力変換装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
The power conversion device of FIG. 3 has the following effects.
(1) Soft switching of the first to fourth main switches S1 to S4 can be achieved with a relatively simple circuit, and surge, noise, and switching loss can be reduced.
(2) Soft switching of the first and second auxiliary switches Q1, Q2 is also achieved.
(3) Since the inverter circuit has a V-connection configuration, the number of main switches can be reduced as compared with the power converter of
しかし、前記特許出願に係わる電力変換装置において、図7(E)に示すように共振リアクトルLrに流れる電流ILrの正の半波と負の半波とが同一とならず、共振電流に直流が重畳された状態となる。これにより、中間電圧の不バランス、即ち第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa、Cbの端子間電圧の不一致、が生じた。なお、直流分を有する電流がインバータの出力段のトランスに流れると、トランスが飽和する危険性が生じる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ソフトスイッチング回路を有する電力変換装置において、第1及び第2の電圧分割用コンデンサの端子間電圧が不一致になることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the voltage between the terminals of the first and second voltage dividing capacitors does not match in the power converter having the soft switching circuit.
次に、本発明を図面の符号を参照して説明する。但し、特許請求の範囲及びここでの参照符号は本願発明の理解を助けるためのものであって、本願発明を限定するものではない。
上記課題を解決するための本願発明は、第1及び第2の直流端子(1、2)と、
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記中継端子(4)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)の直列回路と、
前記第1又は第2の直流端子(1、2)と前記第2の昇圧変換用スイッチ(Sn)との間に接続された昇圧変換用リアクトル(Lin )と、
前記第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1及び第2の昇圧変換用ダイオード(D11、D12 )と、
前記第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1及び第2のスナバ用コンデンサ(C11 、C12)と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に第1の補助スイッチ(Q1 )を介して接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相交流端子(3v)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第1の補助ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第2の補助ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記第1及び第2の直流端子(1、2)間の電圧を昇圧させるために前記第2の昇圧変換用スイッチ(Sn)を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御し且つ前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1の昇圧変換用スイッチ(Sp)をオン・オフ制御する昇圧変換用スイッチ制御回路(31)と
を有していることを特徴とする電力変換装置に係わるものである。
Next, the present invention will be described with reference to the reference numerals of the drawings. However, the claims and the reference numerals used here are for helping the understanding of the present invention, and do not limit the present invention.
The present invention for solving the above-described problems includes first and second DC terminals (1, 2),
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A series circuit of first and second boost conversion switches (Sp, Sn) connected between the relay terminal (4) and the second DC terminal (2);
A step-up conversion reactor (Lin) connected between the first or second DC terminal (1, 2) and the second step-up conversion switch (Sn);
Individual or parasitic first and second boost conversion diodes (D11, D12) connected in parallel to the first and second boost conversion switches (Sp, Sn), respectively;
Individual or parasitic first and second snubber capacitors (C11, C12) connected in parallel to the first and second boost conversion switches (Sp, Sn), respectively;
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v) via a first auxiliary switch (Q1);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase AC terminal (3v) and the second DC terminal (2);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
Individual or parasitic first, second, third and fourth resonance capacitors connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. (C1, C2, C3, C4) and
An individual or parasitic first auxiliary diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
An individual or parasitic second auxiliary diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltages of the first, second, third and fourth resonance capacitors (C1, C2, C3, C4) are changed to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, An auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the turn-on time of S4);
On / off control of the second boost conversion switch (Sn) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage to boost the voltage between the first and second DC terminals (1, 2). And a step-up conversion switch that controls on / off of the first step-up conversion switch (Sp) so as to reduce the difference between the value of the forward current flowing in the resonant reactor (Lr) and the value of the reverse current. The present invention relates to a power converter characterized by having a control circuit (31).
なお、請求項2,3,5及び7に示すように、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御することができる。
また、請求項3に示すように、電力変換装置を、
第1及び第2の直流端子(1、2)と、
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記第1の直流端子(1)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2の直流端子(2)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の直流端子(1)と前記中継端子(4)との間に接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5又は5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)とで構成することができる。
また、請求項4に示すように、電力変換装置を、
少なくとも第1及び第2の入力交流端子(1r 、1t)と、
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1の入力交流端子(1r)と前記第1の中継端子(4)との間に接続された第1の変換用スイッチ(Q11)、前記第1の入力交流端子(1r)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の変換用スイッチ(Q12)、前記第2の入力交流端子(1t)と前記第1の中継端子(4)との間に接続された第3の変換用スイッチ(Q13)、及び前記第2の入力交流端子(1t)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の変換用スイッチ(Q14)を含む交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5又は5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記交流−直流変換回路(30b)から直流出力電圧を得るように第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11,Q12,Q13,Q14)を制御する機能を有し且つ前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11 、Q12 )又は前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13 、Q14 )又は前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11 〜Q14 )を同時にオン制御する機能を有している変換用スイッチ制御回路(31b)と
で構成することができる。
また、請求項5に示すように、請求項4で前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11 〜Q14 )を制御する代わりに、前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御することができる。
また、請求項6に示すように、電力変換装置を、
第1、第2及び第3相入力交流端子(1r 、1s 、1t )と、
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1、第2及び第3相入力交流端子(1r、1s、1t )と前記第1及び第2の中継端子(4、4a)との間に接続された交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5又は5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記交流−直流変換回路(30b)を制御するための交流−直流変換制御回路(31b)と
で構成し、前記交流−直流変換回路(30b)を、前記第1及び第2の中継端子(4、4a)間に接続された第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12 )の第1の直列回路及び第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14 )の第2の直列回路と、前記第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11、Q12、Q13、Q14 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4のスナバ用コンデンサ又は寄生容量(C11 、C12 、C13 、C14 )と、前記第1相入力交流端子(1r )と前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12)の相互接続点との間に接続された第1の入力リアクトル(L11 )と、前記第3相入力交流端子(1t )と前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14)の相互接続点との間に接続された第2の入力リアクトル(L12 )とで構成し、前記第2相入力交流端子(1s )を前記第1及び第2の分割用コンデンサ(Ca 、Cb )の相互接続点に接続することができる。この電力変換装置の前記交流−直流変換制御回路(31b)は、交流電圧を直流電圧に変換するように前記第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11,Q12、Q13,Q14)を制御する機能の他に、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11,Q12)又は前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13,Q14)又は前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11〜Q14)を同時にオン制御する機能を有していることが望ましい。
また、請求項7に示すように、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するために請求項6で前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11〜Q14)をオン制御する代わりに、前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御することができる。
また、請求項8に示すように、前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1のフィルタ用リアクトル(Lu )と、前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第2のフィルタ用リアクトル(Lw )とを有していることが望ましい。
また、請求項9に示すように、更に、前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )に対して逆方向並列に接続された個別又は寄生の第1、第2、第3及び第4の主ダイオード(D1 、D2 、D3 、D4 )を有していることが望ましい。
また、請求項10に示すように、前記補助スイッチ制御回路(6)は、前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )の内の少なくとも1つのターンオン時点(t3 )よりも少し前の第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )よりも少し後の第2の時点(t6 )まで前記第1の補助スイッチ(Q1 )をオフ状態に制御し且つ前記第2の補助スイッチ(Q2 )をオン状態に制御する機能を有し、前記第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )までの第1の時間長(Ta )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記ターンオン時点までに前記中継端子(4)と前記第2の直流端子(2)との間又は前記第1の中継端子(4)と前記第2の中継端子(4a)との間の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされ、前記ターンオン時点(t3 )から前記第2の時点(t6 )までの第2の時間長(Tb )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記第2の時点(t6 )までに前記第1の補助スイッチ(Q1 )の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされていることが望ましい。
また、請求項11に示すように、請求1の前記昇圧変換用スイッチ制御回路(31)は、前記第2の補助スイッチ(Q2 )のターンオンに同期して所望時間を計測し、前記所望時間(Tc)だけ前記第1の昇圧変換用スイッチ(Sp)をオン制御するタイマ(47)を有していることが望ましい。
また、請求項12に示すように、請求項11の前記昇圧変換用スイッチ制御回路(31)は、前記第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca、Cb )の電圧の差を低減するように前記タイマ(47)が計測する前記所望時間(Tc)の長さを制御する手段を有していることが望ましい。
また、請求項13に示すように、請求項2又3又は5又は7の前記主スイッチ制御回路(5又は5a)は、前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1,S2,S3,S4)のオン期間を選択的に延長する手段を有していることが望ましい。
In addition, as shown in
Moreover, as shown in
First and second DC terminals (1, 2);
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the first DC terminal (1) and the second phase AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second DC terminal (2) and the second phase AC terminal (3v);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) connected between the first DC terminal (1) and the relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5 or 5a) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. Can be configured.
Moreover, as shown in claim 4, the power converter is
At least first and second input AC terminals (1r, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
A first conversion switch (Q11) connected between the first input AC terminal (1r) and the first relay terminal (4), the first input AC terminal (1r) and the first A second conversion switch (Q12) connected between the second relay terminal (4a) and the second input AC terminal (1t) and the first relay terminal (4). And a third conversion switch (Q13) and a fourth conversion switch (Q14) connected between the second input AC terminal (1t) and the second relay terminal (4a). An AC-DC conversion circuit (30b);
The first, second, third and third phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5 or 5a) for controlling on / off of the four main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
A function of controlling the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14) so as to obtain a DC output voltage from the AC-DC conversion circuit (30b); The first and second conversion switches (Q11, Q12) or the third and fourth conversions so as to reduce the difference between the value of the forward current and the value of the reverse current flowing through the resonant reactor (Lr). And a conversion switch control circuit (31b) having a function of simultaneously turning on the switches (Q13, Q14) or the first to fourth conversion switches (Q11 to Q14).
Further, as shown in
Moreover, as shown in
First, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
AC-DC converter circuit (30b) connected between the first, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t) and the first and second relay terminals (4, 4a). When,
The first, second, third and third phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5 or 5a) for controlling on / off of four main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
An AC-DC conversion control circuit (31b) for controlling the AC-DC conversion circuit (30b), and the AC-DC conversion circuit (30b) is connected to the first and second relay terminals (4). 4a) a first series circuit of first and second conversion switches (Q11, Q12) and a second series circuit of third and fourth conversion switches (Q13, Q14) connected between , First, second, third and fourth snubber capacitors or parasitics connected in parallel to the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14), respectively. Capacitors (C11, C12, C13, C14), the first phase input AC terminal (1r) and the first connection point between the first and second conversion switches (Q11, Q12). 1 input reactor (L11), the third phase input AC terminal (1t), the third and the third And a second input reactor (L12) connected between the mutual connection points of the conversion switches (Q13, Q14), and the second phase input AC terminal (1s) is the first and second Can be connected to the interconnection point of the dividing capacitors (Ca, Cb). The AC-DC conversion control circuit (31b) of the power converter is configured to convert the first, second, third, and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, In addition to the function of controlling Q14), the first and second conversion switches (Q11, Q11, Q2) are used to reduce the difference between the value of the forward current and the value of the reverse current flowing through the resonant reactor (Lr). Q12) or the third and fourth conversion switches (Q13, Q14) or the first to fourth conversion switches (Q11 to Q14) are preferably turned on simultaneously.
Further, as shown in
Further, as shown in
According to a ninth aspect of the present invention, each of the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4) connected in parallel in the reverse direction is further provided. It is desirable to have first, second, third and fourth main diodes (D1, D2, D3, D4).
Further, as shown in
As shown in
According to a twelfth aspect of the present invention, the step-up conversion switch control circuit (31) according to the eleventh aspect reduces the difference in voltage between the first and second voltage dividing capacitors (Ca, Cb). It is desirable to have means for controlling the length of the desired time (Tc) measured by the timer (47).
According to a thirteenth aspect of the present invention, the main switch control circuit (5 or 5a) according to the second, third, fifth or seventh aspect includes the first, second, third and fourth main switches (S1, S1). It is desirable to have means for selectively extending the on period of S2, S3, S4).
各請求項の発明によれば次の効果が得られる。
(1) 第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 及び第1及び第2の補助ダイオードDa 、Db 及び共振リアクトルLr を本願発明で特定された状態に接続することによって第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 の電気的ストレスを低減し、スイッチングサージ、スイッチングノイズ、及びスイッチング損失を低減することができる。
(2)第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp、Sn又は第1及び第2の主スイッチS1、S2又は第3及び第4の主スイッチS3、S4又は第1及び第2の変換用スイッチQ11、Q12又は第3及び第4の変換用スイッチQ13、Q14を同時にオン制御することによって、共振リアクトルの電流を調整することができ、共振リアクトルの正方向電流と負方向電流とのバランス及び第1及び第2の電圧分割用コンデンサの端子間電圧のバランスを容易に改善することができる。
According to the invention of each claim, the following effects can be obtained.
(1) By connecting the first and second auxiliary switches Q1, Q2 and the first and second auxiliary diodes Da, Db and the resonant reactor Lr to the states specified in the present invention, the first to fourth main switches The electrical stress of the switches S1 to S4 can be reduced, and switching surge, switching noise, and switching loss can be reduced.
(2) First and second step-up conversion switches Sp and Sn or first and second main switches S1, S2 or third and fourth main switches S3, S4 or first and second conversion switches By simultaneously turning on Q11 and Q12 or the third and fourth conversion switches Q13 and Q14, the current of the resonant reactor can be adjusted, and the balance between the positive and negative currents of the resonant reactor and the The balance between the terminals of the first and second voltage dividing capacitors can be easily improved.
次に、図3〜図22を参照して本発明の実施形態を説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図10に示す実施例1の電力変換装置は、図3の電力変換装置に直流―直流変換回路としての昇圧変換回路30とこのための昇圧変換用スイッチ制御回路31を付加し、この他は図3と同一に形成したものである。従って、図10において図3の実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
昇圧変換回路30は、昇圧変換用リアクトルLinと、IGBT等の半導体スイッチから成る第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snと、第1及び第2の昇圧変換用ダイオードD11、D12と、第1及び第2のスナバ用コンデンサC11,C12とを有している。第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの直列回路は中継端子4と第2の直流端子2との間に接続されている。第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp、Snは共振リアクトルLrの正方向電流と負方向電流とのバランスを改善するためにも使用されているので、これらを第3及び第4の補助スイッチと呼ぶこともできる。第1及び第2の昇圧変換用ダイオードD11,D12は、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの電圧で逆バイアスされる方向性を有して第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snに逆方向並列に接続された個別ダイオード又は第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの寄生即ち内蔵ダイオードである。第1及び第2のスナバ用コンデンサC11,C12は第1及び第2の昇圧変換用スイッチSP,Snに並列に接続された個別コンデンサ又は第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの寄生容量であり、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbよりも十分に小さい容量値を有する。
昇圧変換用リアクトルLinの一端は第1の直流端子1に接続され、この他端は第1及び第2の変換用スイッチSp,Snの相互接続点に接続されている。
The power converter of Example 1 shown in FIG. 10 includes a
The step-up
One end of the boost conversion reactor Lin is connected to the
昇圧変換用スイッチ制御回路31はライン32,33によって第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの制御端子に接続され、第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snをオン・オフ制御するための第1及び第2の昇圧変換用スイッチ制御信号Vsp,Vsnを形成する。なお、昇圧変換用スイッチ制御回路31は、昇圧変換するために第2の昇圧変換用スイッチSnをオン・オフ制御する機能の他に、共振リアクトルLrの電流の正負のバランスを改善するように第1の昇圧変換用スイッチSpをオン・オフ制御する機能も有する。昇圧変換用スイッチ制御回路31は主スイッチ制御回路5の鋸波発生器52に接続されており、第1の主スイッチS1のターンオンに同期して第1の昇圧変換用スイッチSpをターンオン制御する。従って、第1のスナバ用コンデンサC11の電荷が第1の昇圧変換用スイッチSpのターンオン時点以前に共振動作で放出され、第1の昇圧変換用スイッチSpの零電圧スイッチング(ZVS)が達成される。また、第2の昇圧変換用スイッチSnは第1及び第4の主スイッチS1,S4又は第2及び第3の主スイッチS2,S3に同期してターンオン制御され、第1〜第4の主スイッチS〜S4と同様に零電圧スイッチング(ZVS)される。なお、第1及び第2のスナバ用コンデンサC11,C12は第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snのターンオフ時のソフトスイッチングにも寄与する。
The step-up conversion
中継端子4と第2の直流端子2との間の直流電圧を安定化させるための帰還制御回路を構成するために電圧検出回路40が設けられている。この電圧検出回路40は中継端子4と第2の直流端子2とに接続され、これ等の間の直流電圧を示す電圧検出信号をライン41によって昇圧変換用スイッチ制御回路31に送る。
第1の昇圧変換用スイッチSp を第2の補助スイッチQ2 に同期させてオン制御するために、昇圧変換用スイッチ制御回路31がライン43によって第2の補助スイッチ制御信号Vq2の伝送ライン14に接続されている。また、第2の昇圧変換用スイッチSn を第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のオン・オフに同期してオン制御するために昇圧変換用スイッチ制御回路31がライン42によって主スイッチ制御回路5に接続されている。
A voltage detection circuit 40 is provided to configure a feedback control circuit for stabilizing the DC voltage between the relay terminal 4 and the
In order to turn on the first step-up conversion switch Sp in synchronization with the second auxiliary switch Q2, the step-up conversion
図11に主スイッチ制御回路5と補助スイッチ制御回路6と昇圧変換用スイッチ制御回路31の詳細が示されている。図11において図4と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 11 shows details of the main
図11の主スイッチ制御回路5と補助スイッチ制御回路6は図4と同一に形成はされている。昇圧変換用スイッチ制御回路31は、基準電圧源44と、誤差増幅器45と、比較器46と、タイマ47とを有する。
The main
誤差増幅器45の一方の入力端子はライン41によって図10の電圧検出回路40に接続され、他方の入力端子は基準電圧源44に接続されている。従って、誤差増幅器45はライン41の検出電圧と基準電圧源44の基準電圧との差を示す帰還制御信号Vf を図12(C)に示すように出力する。比較器46の一方の入力端子は誤差増幅器45に接続され、他方の入力端子はライン42によって鋸波発生器52に接続されている。従って、比較器46は、図12(C)に示すように鋸波電圧Vt と帰還制御信号Vf とを比較して図12(M)に示す制御信号Vsnを形成し、これをライン33によって図10の第2の昇圧変換用スイッチSn の制御端子に送る。周知のように、第2の昇圧変換用スイッチSn のオン期間に昇圧変換用リアクトルLinにエネルギが蓄積され、第2の昇圧変換用スイッチSn のオフ期間に昇圧変換用リアクトルLinの蓄積エネルギが放出され、第1及び第2の直流端子1、2間の電圧に昇圧変換用リアクトルLinの電圧が加算されて出力される。
One input terminal of the
タイマ47は第1の昇圧変換用スイッチ制御信号形成回路と呼ぶこともできるものであって、図12(K)及び図13(D)に示す第2の補助スイッチ制御信号Vq2に同期して図12(L)及び図13(E)に示す第1の昇圧変換用スイッチ制御信号Vspを形成し、これをライン32によって図10の第1の昇圧変換用スイッチSp の制御端子に送る。即ち、タイマ47は、図13(D)に示す第2の補助スイッチ制御信号Vq2の立上り時点t1 でトリガされて図13(E)に示す時間Tc を計測し、この時間Tc の継続時間を有するパルスを出力する。このパルスは第1の昇圧変換用スイッチSp のオン制御に使用される。第1の昇圧変換用スイッチSp は、昇圧変換回路30で必須の第1の昇圧変換用ダイオードD11に並列接続されているので、ここでは説明の都合上、昇圧変換用スイッチと呼ばれているが、主として共振リアクトルLr の電流の正負のバランス改善に寄与するので、電流バランス改善用スイッチ、又は第3の補助スイッチと呼ぶこともできる。図7(E)に示すように従来回路では共振リアクトルLr の負方向電流が正方向電流よりも小さいので、負方向電流を増大させると電流バランスが改善される。従って、第1の昇圧変換用スイッチSp を共振リアクトルLr に負方向電流を流すことができる期間のみオン制御すればよい。しかし、本実施例では、第1の昇圧変換用スイッチSp の制御回路を簡単にするため及びこのソフトスイッチングを達成するために、図13(D)に示す第2の補助スイッチ制御信号Vq2のターンオン時点t1 に同期して図13(E )に示すように第1の昇圧変換用スイッチ制御信号Vspがターンオン制御されている。第1の昇圧変換用スイッチ制御信号Vspのオン制御の継続を示す時間Tc は、共振リアクトルLr に負方向電流を流すことができるように決定され、t5 時点で終了している。なお、この時間Tc は、共振リアクトルLr を通る電流の経路の各部の回路定数を考慮して、図13(G)に示す共振リアクトルLr の電流ILrの正方向成分の大きさと負方向成分の大きさとの差を最も小さくすることができるように決定される。図13(E)(F)から明らかなように第1及び第2の昇圧変換用スイッチ制御信号Vsp、Vsnは同時にオンになる期間t3 〜t5 を有している。これにより、共振リアクトルLr の負方向電流を流す経路が生じ、共振リアクトルLr の電流ILrの正負のバランスが改善され、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の電圧バランスも改善される。
The
次に、図10のインバータ回路及びソフトスイッチング回路及び昇圧変換回路30の動作を図12及び図13の波形図と図14〜図16の電流経路図を参照して説明する。なお、以下の説明において電流経路を回路要素の参照符号のみで示すこともある。
Next, operations of the inverter circuit, the soft switching circuit, and the
図12、図13及び図14〜図16は、正弦波から成るU相負荷電流Iu の300度近傍の状態を示す。また、図12のt1 〜t8時点は図13のt1 〜t8時点と同一時点を示す。従って、図13のt1 〜t8 は図12(C)に示す鋸波電圧Vt の周期Tよりも十分に短い時間(例えばT/20〜T/10)である。また、図13(H)の直流リンク電圧Vlinkは図14(A)に示すように第1及び第2の主スイッチS1 、S2 の直列回路又は第3及び第4の主スイッチS3 、S4 の直列回路の両端間の電圧を示す。また、図13(I)のVs3は第3の主スイッチS3 の両端子間の電圧を示し、Is3は第3の主スイッチS3 と第3の主ダイオードD3 とを流れる電流を示す。なお、Vs3を第3の主スイッチ電圧、Is3を第3の主スイッチ電流と呼ぶことにする。
図14〜図16において、電流が流れる電流経路が太い線で示され、電流が実質的に流れない部分が上記太い線よりも細い線で示されている。また、第1及び第2の直流端子1、2及びU相、V相及びW相交流端子3u、3v、3wに電流方向を示す矢印が付されている。
12, FIG. 13 and FIGS. 14 to 16 show a state in the vicinity of 300 degrees of the U-phase load current Iu composed of a sine wave. Also, the time points t1 to t8 in FIG. 12 indicate the same time points as the time points t1 to t8 in FIG. Therefore, t1 to t8 in FIG. 13 are sufficiently shorter than the period T of the sawtooth voltage Vt shown in FIG. 12C (for example, T / 20 to T / 10). Further, as shown in FIG. 14A, the DC link voltage Vlink in FIG. 13H is a series circuit of the first and second main switches S1, S2 or a series of the third and fourth main switches S3, S4. Indicates the voltage across the circuit. In FIG. 13I, Vs3 indicates a voltage between both terminals of the third main switch S3, and Is3 indicates a current flowing through the third main switch S3 and the third main diode D3. Vs3 is referred to as a third main switch voltage, and Is3 is referred to as a third main switch current.
14 to 16, a current path through which a current flows is indicated by a thick line, and a portion where the current does not substantially flow is indicated by a line thinner than the thick line. Moreover, the arrow which shows an electric current direction is attached | subjected to the 1st and
図10の第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 から成るインバータ回路の動作、及び第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 と共振リアクトルLr から成るソフトスイッチング回路の動作、及び主スイッチ制御回路5の動作、及び補助スイッチ制御回路6の動作は、図3のこれ等に対応する部分の動作と同一であるので、これ等の詳しい説明を省略する。
The operation of the inverter circuit composed of the first to fourth main switches S1 to S4 in FIG. 10, the operation of the soft switching circuit composed of the first and second auxiliary switches Q1, Q2 and the resonant reactor Lr, and the main switch control circuit The operation of No. 5 and the operation of the auxiliary
図6では省略されていた第1及び第2の比較器53、54の入力が図12(A)(B)に示されている。第1の比較器53は図12(A)に示すように第1の補正鋸波電圧Vtuと第1の電圧基準値Vruとを比較して図12(D)に示す第1の主スイッチ制御信号Vg1を形成する。図12(E)の第2の主スイッチ制御信号Vg2は第1の主スイッチ制御信号Vg1の位相反転信号である。第2の比較器54は図12(B)に示すように第2の補正鋸波電圧Vtwと第2の電圧基準値Vrwとを比較して図12(F)に示す第3の主スイッチ制御信号Vg3を形成する。図12(G)の第4の主スイッチ制御信号Vg4は第3の主スイッチ制御信号Vg3の位相反転信号である。
Inputs of the first and
補助スイッチ制御回路6に関係する図12(C)(H)(I)(J)(K)は図6(A)(B)(C)(D)(E)と同一のものを示す。但し、図12(C)に図12(M)の第2の昇圧変換用スイッチ制御信号Vsnを形成するための帰還制御信号Vf が付加されている。図12(L)(M)に図13(E)(F)と同一の第1及び第2の昇圧変換用スイッチ制御信号Vsp、Vsnが示されている。
12 (C), (H), (I), (J), and (K) relating to the auxiliary
(t1 以前)
t1 時点以前には図14(A)に示す動作が生じる。即ち、図13のt1 時点以前においては第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオン制御され、第2及び第3の主スイッチS2 、S3 がオフ制御され、第1の補助スイッチQ1 がオン制御、第2の補助スイッチQ2 がオフ制御されている。図12のt0 時点よりも前の期間に第2及び第3の主スイッチS2 、S3 がオンであるために第2のリアクトルLw に正方向のW相負荷電流Iw が流れ、第1のリアクトルLu に負方向のU相負荷電流Iu が流れ、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw にエネルギが蓄積され、その後の第2及び第3の主スイッチS2 、S3 のオフ期間に第1及び第2のリアクトルLu 、Lw の蓄積エネルギの放出が生じ、Lw−3w−3u−Lu−D1 −Da −Ca −Cb −D4 の経路、及びLw−3w−3v−Cb −D4の経路に電流が流れる。この時、第3の主スイッチS3の両端子間電圧Vs3は図13(I)に示すようにほぼ電源電圧Vdcに保たれている。電源電圧Vdcは第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の電圧の和に相当するので、図13(H)の直流リンク電圧Vlinkは電源電圧Vdcにほぼ同一になる。なお、t1 時点以前の期間には第2の昇圧変換用スイッチSnがオフのため、1−Lin−D11−Da−Ca−Cb−2の電流経路も形成される。
(Before t1)
The operation shown in FIG. 14A occurs before the time t1. That is, before the time t1 in FIG. 13, the first and fourth main switches S1 and S4 are turned on, the second and third main switches S2 and S3 are turned off, and the first auxiliary switch Q1 is turned on. The control and second auxiliary switch Q2 are off-controlled. Since the second and third main switches S2 and S3 are on during the period before the time t0 in FIG. 12, the positive W-phase load current Iw flows through the second reactor Lw, and the first reactor Lu Negative direction U-phase load current Iu flows, energy is accumulated in the first and second reactors Lu and Lw, and the first and second main switches S2 and S3 are turned off thereafter. The reactors Lu and Lw are released, and current flows through the path Lw-3w-3u-Lu-D1-Da-Ca-Cb-D4 and the path Lw-3w-3v-Cb-D4. At this time, the voltage Vs3 between both terminals of the third main switch S3 is kept substantially at the power supply voltage Vdc as shown in FIG. Since the power supply voltage Vdc corresponds to the sum of the voltages of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb, the DC link voltage Vlink in FIG. 13 (H) is substantially the same as the power supply voltage Vdc. Since the second step-up conversion switch Sn is off during the period before the time t1, a current path of 1-Lin-D11-Da-Ca-Cb-2 is also formed.
(t1 〜t2 )
t1 〜t2期間には図14(B)に示す動作が生じる。即ち、図13のt1 時点で第1の補助スイッチQ1 がオフ、第2の補助スイッチQ2 がオンに制御されると、図14(A)の電流経路に追加して、Lw−3w−3u−Lu−D1−Q2 −Lr −Cb −D4 の経路に図13(G)に示す共振リアクトルLr の電流ILrが流れ始める。この電流ILrは時間と共に増大する。即ち、図14(A)で第1の補助ダイオードDa を流れていた電流の一部が共振リアクトルLr に転流し、第1の補助ダイオードDa の電流が徐々に減少、逆に共振リアクトルLr の電流ILrが徐々に増大する。従って、第1の補助スイッチQ1のタ−ンオフは零電圧スイッチング(ZVS)となり、第2の補助スイッチQ2 のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)となる。
(T1 to t2)
The operation shown in FIG. 14B occurs during the period from t1 to t2. That is, when the first auxiliary switch Q1 is turned off and the second auxiliary switch Q2 is turned on at time t1 in FIG. 13, in addition to the current path of FIG. 14A, Lw-3w-3u- The current I Lr of the resonant reactor Lr shown in FIG. This current I Lr increases with time. That is, a part of the current flowing through the first auxiliary diode Da in FIG. 14A is commutated to the resonant reactor Lr, and the current of the first auxiliary diode Da is gradually decreased, and conversely, the current of the resonant reactor Lr. I Lr gradually increases. Therefore, the turn-off of the first auxiliary switch Q1 is zero voltage switching (ZVS), and the turn-on of the second auxiliary switch Q2 is zero current switching (ZCS).
(t2 〜t3 )
t2〜t3期間には図14(C)に示す動作が生じる。即ち、図13のt2 時点で第1の補助ダイオードDa を通る電流が零になると、図14(B)の電流経路に追加してC3 −Q2 −Lr −Cb −D4 の経路の共振電流及びC2 −D1 −Q2 −Lr −Cb の経路の共振電流及びC12−D11−Q2−Lr−Dbの経路の共振電流が流れ、第2及び第3の共振用コンデンサC3 、C2と第2のスナバ用コンデンサC12の電圧が徐々に低下し、図13(H)に示す直流リンク電圧Vlink及び図13(I)に示す第3の主スイッチS3 の両端子間電圧Vs3及び図示されていない第2の主スイッチS2 及び第2の昇圧変換用スイッチSnの両端子間の電圧も徐々に低下し、t3 時点以前にほぼ零になる。なお、共振リアクトルLr を流れる電流ILrは図13のt2 時点で少しオーバシュートした後に徐々に低下する。
(T2 to t3)
In the period from t2 to t3, the operation shown in FIG. That is, when the current passing through the first auxiliary diode Da becomes zero at the time t2 in FIG. 13, in addition to the current path in FIG. 14B, the resonance current and C2 in the path C3-Q2-Lr-Cb-D4 are added. -D1-Q2-Lr-Cb path resonance current and C12-D11-Q2-Lr-Db path resonance current flow, the second and third resonance capacitors C3, C2 and the second snubber capacitor The voltage of C12 gradually decreases, the DC link voltage Vlink shown in FIG. 13 (H), the voltage Vs3 between the terminals of the third main switch S3 shown in FIG. 13 (I), and the second main switch (not shown). The voltage between both terminals of S2 and the second step-up conversion switch Sn also gradually decreases and becomes almost zero before the time t3. The current I Lr flowing through the resonant reactor Lr gradually decreases after a slight overshoot at time t2 in FIG.
(t3 〜t4 )
t3〜t4期間には図15(A)に示す動作が生じる。即ち、t3 時点で第2及び第3の主スイッチS2 、S3及び第2の昇圧変換用スイッチSn が同時にオン制御される。第2及び第3の主スイッチS2 、S3及び第2の昇圧変換用スイッチSnの同時のオン制御は、互いに同期している図12(A)(B)に示す第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtw及び図12(C)の鋸波電圧Vtを使用することによって達成されている。図13のt3 時点での第2及び第3の主スイッチS2 、S3 及び第2の昇圧変換用スイッチSnのターンオンは零電圧スイッチング(ZVS)になる。また、第2及び第3の主スイッチS2 、S3及び第2の昇圧変換用スイッチSnの電流はt3 時点から傾斜を有して増大するので、これ等のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)にもなる。t3 時点で第2及び第3の主スイッチS2 、S3及び第2の昇圧変換用スイッチSnがオンになると、Lw −3w−3u−Lu −D1−S3 の経路の電流、Lw −3w−3u−Lu −S2 −D4 の経路の電流、Lr−Cb−Sn−D11−Q2の経路の電流、及び1−Lin−Sn−2の経路の電流が流れる。なお、共振リアクトルLrの電流ILrは図13(G)に示すように零に向って低下する。
(T3 to t4)
The operation shown in FIG. 15A occurs during the period from t3 to t4. That is, at time t3, the second and third main switches S2, S3 and the second boost conversion switch Sn are simultaneously turned on. The simultaneous ON control of the second and third main switches S2, S3 and the second step-up conversion switch Sn is synchronized with each other by the first and second correction saws shown in FIGS. This is achieved by using the wave voltages Vtu and Vtw and the sawtooth voltage Vt of FIG. The turn-on of the second and third main switches S2, S3 and the second boost conversion switch Sn at time t3 in FIG. 13 is zero voltage switching (ZVS). Further, since the currents of the second and third main switches S2, S3 and the second step-up conversion switch Sn increase with a slope from the time point t3, these turn-ons are also applied to zero current switching (ZCS). Become. When the second and third main switches S2, S3 and the second step-up conversion switch Sn are turned on at time t3, the current in the path Lw-3w-3u-Lu-D1-S3, Lw-3w-3u- A current in the path Lu-S2-D4, a current in the path Lr-Cb-Sn-D11-Q2, and a current in the path 1-Lin-Sn-2 flow. Note that the current I Lr of the resonant reactor Lr decreases toward zero as shown in FIG.
(t4 〜t5 )
t4〜t5期間には図15(B)に示す動作が生じる。即ち、図13(G)のt4 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが零になった後に、この電流ILrは逆方向に流れる。このt4 〜t5 期間には、図15(B)に示すように、Lw −3w−3u−Lu−S2 −Cb −Lr −Db −S3 の経路の電流と、Lw −3w−3v−Lr−Db−S3の経路の電流と、Lw −3w−3u−Lu−D1−S3の経路の電流と、Lw−3w−3u−Lu−S2−D4の経路の電流と、Lr−Db−Sp−Sn−Cbの経路の本発明に従う電流バランス改善電流と、1−Lin−Sn−2の経路の電流が流れる。共振リアクトルLr を逆方向に流れる電流ILrが第1及び第4の主ダイオードD1、D4を流れる電流よりも小さい間は、第1及び第4の共振用コンデンサC1 、C4の充電が開始せず、図13(H)の直流リンク電圧Vlinkは零又はほぼ零に保たれる。
(T4 to t5)
The operation shown in FIG. 15B occurs during the period from t4 to t5. That is, after the current I Lr in the resonant reactor Lr becomes zero at the time t4 in FIG. 13 (G), the current I Lr flows in the opposite direction. During the period from t4 to t5, as shown in FIG. 15B, the current in the path of Lw-3w-3u-Lu-S2-Cb-Lr-Db-S3 and Lw-3w-3v-Lr-Db -S3 path current, Lw-3w-3u-Lu-D1-S3 path current, Lw-3w-3u-Lu-S2-D4 path current, and Lr-Db-Sp-Sn- The current balance improvement current according to the present invention in the path Cb and the current in the path 1-Lin-Sn-2 flow. While the current I Lr flowing in the reverse direction through the resonant reactor Lr is smaller than the current flowing through the first and fourth main diodes D1 and D4, charging of the first and fourth resonance capacitors C1 and C4 does not start. The DC link voltage Vlink in FIG. 13H is kept at zero or almost zero.
(t5 〜t6 )
t5〜t6期間には図16(A)に示す動作が生じる。即ち、図13のt5 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが第1及び第4の主ダイオードD1 、D4の電流よりも大きくなると、第1及び第4の主ダイオードD1 、D4 がオフになり、図16(A)に示すLr −Db −S3 −C4−Cb の経路で第4の共振用コンデンサC4 が充電され、同時にLr −Db −C1 −S2 −Cb の経路で第1の共振用コンデンサC1 が充電され、更に、Lr−Db−C11−Sn−Cbの経路で第1のスナバ用コンデンサC11が充電され、図13(H)の直流リンク電圧Vlinkは徐々に増大し、t6 時点以前に電源電圧Vdcになる。なお、t5〜t6期間において、第1及び第4の共振用コンデンサC1、C4と第1のスナバ用コンデンサC11以外の部分にはt4〜t5期間と同様な電流が流れる。
(T5 to t6)
In the period from t5 to t6, the operation shown in FIG. That is, when the current I Lr of the resonant reactor Lr becomes larger than the currents of the first and fourth main diodes D1 and D4 at time t5 in FIG. 13, the first and fourth main diodes D1 and D4 are turned off. The fourth resonance capacitor C4 is charged through the path Lr-Db-S3-C4-Cb shown in FIG. 16A, and at the same time, the first resonance capacitor C1 through the path Lr-Db-C1-S2-Cb. Is further charged, and the first snubber capacitor C11 is charged through the path of Lr-Db-C11-Sn-Cb, and the DC link voltage Vlink in FIG. The voltage becomes Vdc. In the period from t5 to t6, the same current as in the period from t4 to t5 flows through the portions other than the first and fourth resonance capacitors C1 and C4 and the first snubber capacitor C11.
(t6 〜t7 )
t6〜t7期間には図16(B)に示す動作が生じる。即ち、図13のt6 時点では直流リンク電圧Vlinkが電源電圧Vdcと同一又はほぼ同一であるので、第1の補助スイッチQ1 の両端子間電圧は零又はほぼ零である。従って、このt6 時点で第1の補助スイッチQ1 を図13(C)に示すようにターンオン制御すると、零電圧スイッチング(ZVS)が達成される。この実施例では第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御信号Vq1、Vq2を容易に形成するために、第2の補助スイッチQ2 がt6 時点でターンオフ制御されている。しかし、t4 時点から第2の補助スイッチQ2 に電流が流れていないので、t4 時点又はこれよりも後にターンオフ制御することができる。なお、第2の補助スイッチQ2 のターンオフ制御は、零電圧スイッチング(ZVS)を達成するために第2の補助ダイオードDb が流れているt4 〜t7 期間に行うのが望ましい。
t6 〜t7 期間には、Cb −Ca −Q1 −S3 −Lw −3w−3u−Lu −S2 の経路に電流が流れると共に、Lr −Db −S3 −Lw −3w−3u−Lu −S2 −Cb の経路で電流が流れ、共振リアクトルLr の残ったエネルギが負荷側に回生される。なお、t6 〜t7 期間には、1−Lin−Sn−2の経路にも電流が流れ、昇圧変換用リアクトルLinにエネルギが蓄積される。
(T6-t7)
The operation shown in FIG. 16B occurs in the period from t6 to t7. That is, since the DC link voltage Vlink is the same or substantially the same as the power supply voltage Vdc at time t6 in FIG. 13, the voltage between both terminals of the first auxiliary switch Q1 is zero or almost zero. Therefore, when the first auxiliary switch Q1 is turned on at time t6 as shown in FIG. 13C, zero voltage switching (ZVS) is achieved. In this embodiment, the second auxiliary switch Q2 is turned off at time t6 in order to easily form the control signals Vq1 and Vq2 of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2. However, since no current flows through the second auxiliary switch Q2 from the time point t4, the turn-off control can be performed at the time point t4 or later. The turn-off control of the second auxiliary switch Q2 is preferably performed during the period from t4 to t7 during which the second auxiliary diode Db flows in order to achieve zero voltage switching (ZVS).
During the period from t6 to t7, current flows through the path of Cb-Ca-Q1-S3-Lw-3w-3u-Lu-S2, and Lr-Db-S3-Lw-3w-3u-Lu-S2-Cb A current flows through the path, and the remaining energy of the resonant reactor Lr is regenerated to the load side. During the period from t6 to t7, a current also flows through the 1-Lin-Sn-2 path, and energy is stored in the boost conversion reactor Lin.
(t7 以後)
t7以後の期間には図16(C)に示す動作が生じる。即ち、t7 時点で共振リアクトルLr の蓄積エネルギの放出が終了すると、第2の補助ダイオードDb が逆バイアス状態となり、Cb −Ca −Q1 −S3 −Lw −3w−3u−Lu −S2 の経路に電流が流れる。なお、このt7以後の期間には1−Lin−Sn−2の経路にも電流が流れ、昇圧変換用リアクトルLinにエネルギが蓄積される。
(After t7)
In the period after t7, the operation shown in FIG. That is, when the discharge of the stored energy of the resonant reactor Lr is completed at the time t7, the second auxiliary diode Db is in a reverse bias state, and a current flows through the path of Cb-Ca-Q1-S3-Lw-3w-3u-Lu-S2. Flows. In the period after t7, a current also flows through the 1-Lin-Sn-2 path, and energy is stored in the boost conversion reactor Lin.
鋸波電圧Vt、第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwの立上り又は立下りに同期して第1及び第4の主スイッチS1,S4をターンオン制御し、第2及び第3の主スイッチS2,S3 をターンオフ制御する時の前後においても、電流経路の相違を除いて図13〜図16と同様な動作が生じる。
また、U相、V相及びW相負荷電流Iu 、Iv 、Iw の大小関係が図13〜図16の状態と異なる場合においても、図13〜図16と実質的に同一の動作が生じる。
なお、第12図のt9時点における第1及び第4の主スイッチS1、S4のターンオン時には、Lw−3w−3u−Lu−C1−C3の経路及びLw−3w−3u−Lu−C2−C4の経路に電流が流れ、第1及び第4の共振用コンデンサC1、C2が逆充電即ち放電し、第2及び第3の共振用コンデンサC2、C3が徐々に充電される。しかる後、第1及び第4の主ダイオ−ドD1、D4の逆バイアス状態が解除されると、Lw−3w−3u−Lu−D1−Da−Ca−Cb−D4の経路及びLw−3w−3v−Cb−D4の経路に電流が流れる。第1及び第4の主ダイオードD1、D4が導通している時に第1及び第4の主スイッチS1、S4がターンオン制御されると、これ等のターンオンは実質的にZVSになる。また、第2及び第3の共振用コンデンサC2、C3の電圧が零又は近傍の時に第2及び第3のスイッチS2、S3がターンオフ制御されると、これ等のターンオフは実質的にZVSになる。
The first and fourth main switches S1 and S4 are turned on in synchronization with the rise or fall of the sawtooth voltage Vt and the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw, and the second and third main switches Before and after the switches S2 and S3 are turn-off controlled, the same operation as in FIGS. 13 to 16 occurs except for the difference in the current path.
Further, even when the magnitude relationship between the U-phase, V-phase, and W-phase load currents Iu, Iv, and Iw is different from the states shown in FIGS. 13 to 16, substantially the same operation as that shown in FIGS.
When the first and fourth main switches S1 and S4 are turned on at time t9 in FIG. 12, the path of Lw-3w-3u-Lu-C1-C3 and the path of Lw-3w-3u-Lu-C2-C4 A current flows through the path, the first and fourth resonance capacitors C1 and C2 are reversely charged, that is, discharged, and the second and third resonance capacitors C2 and C3 are gradually charged. Thereafter, when the reverse bias state of the first and fourth main diodes D1 and D4 is released, the path of Lw-3w-3u-Lu-D1-Da-Ca-Cb-D4 and Lw-3w- A current flows through the path of 3v-Cb-D4. If the first and fourth main switches S1 and S4 are turned on while the first and fourth main diodes D1 and D4 are conducting, their turn-on is substantially ZVS. If the second and third switches S2 and S3 are turned off when the voltages of the second and third resonance capacitors C2 and C3 are zero or close to each other, these turn-offs are substantially ZVS. .
本実施例1によれば次の効果が得られる。
(1) 第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のソフトスイッチングを比較的簡単な回路で達成することができ、サージ、ノイズ、及びスイッチング損失の低減を図ることができる。
(2) 第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 と第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snのソフトスイッチングも達成される。
(3) インバータ回路がV結線構成であるので、前記特許文献1の電力変換装置に比べて主スイッチの数を低減することができ、電力変換装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
(4) 第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp、Snを同時にオンにする期間t3〜t5を設け、この期間の長さを調整することによって共振リアクトルLrの負方向電流の値を調整し、正方向電流の値と負方向電流の値とのバランスを改善することができる。これにより、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの電圧のバランスも改善される。
(5) 共振リアクトルLrの電流ILrの正負のバランス改善を、昇圧変換回路30の一部を使用して実行するので、バランス改善を簡単な回路で実行できる。
(6) 昇圧変換回路30の第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの直列回路はインバータ回路の第1及び第2の主スイッチS1,S2の直列回路及び第3及び第4の主スイッチS3,S4の直列回路と同一構成であり且つこれ等を一体に構成にすることができるので、構成の単純化及び低コスト化を図ることができる。即ち、既存のIGBT等から成る6個のスイッチの3相アーム構成体を使用して第1及び第2の主スイッチS1,S2の直列回路及び第3及び第4の主スイッチS3,S4の直列回路及び第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Snの直列回路を形成することができる。
(7) 第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa、CbをV結線のための電圧分割とソフトスイッチングとの両方に利用できるので、回路構成が簡単になる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Soft switching of the first to fourth main switches S1 to S4 can be achieved with a relatively simple circuit, and surge, noise, and switching loss can be reduced.
(2) Soft switching of the first and second auxiliary switches Q1, Q2 and the first and second boost conversion switches Sp, Sn is also achieved.
(3) Since the inverter circuit has a V-connection configuration, the number of main switches can be reduced as compared with the power converter of
(4) Periods t3 to t5 in which the first and second boost conversion switches Sp and Sn are simultaneously turned on are provided, and the value of the negative direction current of the resonant reactor Lr is adjusted by adjusting the length of this period. The balance between the positive current value and the negative current value can be improved. As a result, the voltage balance of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb is also improved.
(5) Since the positive / negative balance improvement of the current I Lr of the resonant reactor Lr is executed using a part of the
(6) The series circuit of the first and second boost conversion switches Sp and Sn of the
(7) Since the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb can be used for both voltage division for V-connection and soft switching, the circuit configuration is simplified.
次に、図17〜図19を参照して実施例2の電力変換装置を説明する。但し、図17〜図19において図10〜図16と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図17の電力変換装置は、変形された昇圧変換回路30aと昇圧変換用スイッチ制御回路31aと主スイッチ制御回路5aを設け、これ等以外を図10と同一の構成したものである。
Next, the power converter of Example 2 is demonstrated with reference to FIGS. However, in FIGS. 17-19, the same code | symbol is attached | subjected to the part substantially the same as FIGS. 10-16, and the description is abbreviate | omitted.
The power conversion device of FIG. 17 is provided with a modified
図17の昇圧変換回路30aは、直流―直流変換回路を構成するものであって、図10の昇圧変換回路30から第1の昇圧変換用スイッチSpと第1のスナバ用コンデンサC11を省いたものに相当する。昇圧変換用スイッチ制御回路31aは、図11に示すタイマ47を省いた他は図11の昇圧変換用スイッチ制御回路31と同一に構成されている。
The
図17の実施例2では、共振リアクトルLrの電流ILrの正負のバランスを改善するために、実施例1の昇圧変換回路30を使用して中継端子4と第2の直流端子2との間を選択的に短絡する代りに、第1及び第2の主スイッチS1,S2を同時にオンにする期間と第3及び第4の主スイッチS3,S4を同時にオンにする期間とのいずれか一方又は両方を設けることによって中継端子4と第2の直流端子2との間を選択的に短絡している。例えば、図19(B)に示すように第1及び第4の主スイッチS1,S4の制御信号Vg1,Vg4のオン期間を図13に比べてt3〜t5だけ延長し、t3〜t5期間において第1及び第2の主スイッチS1,S2を同時にオン制御し、且つ第3及び第4の主スイッチS3,S4を同時にオン制御している。なお、図19(B)において第1及び第4の主スイッチS1,S4の制御信号Vg1,Vg4のいずれか一方のみをt3〜t5だけ延長してもよい。
In Example 2 of FIG. 17, in order to improve the positive / negative balance of the current I Lr of the resonant reactor Lr, the
図19のt3時点は、図12の第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu,Vtwの垂直立上り又は立下りに時点に対応している。従って、図19では第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu,Vtwの立上り又は立下り時点t3の直前にオン状態にある第1及び第4の主スイッチS1,S4のオン期間がt3〜t5だけ延長されている。
なお、第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu,Vtwの立上り又は立下り時点の直前において第2及び第3の主スイッチS2,S3がオン状態になる時がある。この時には第2及び第3の主スイッチS2,S3のオン期間を図19のt3〜t5と同様な期間だけ延長させる。
この実施例2では、図19(E)に示すようにt3〜t5で高レベルになる延長信号Vdが形成され、これが図13(B)の第1及び第4の主スイッチ制御信号Vg1,Vg4に加算されて図19(B)の第1及び第2の主スイッチ制御信号Vg1,Vg2が形成されている。
The time t3 in FIG. 19 corresponds to the time of vertical rising or falling of the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw in FIG. Accordingly, in FIG. 19, the ON periods of the first and fourth main switches S1 and S4 that are in the ON state immediately before the rising or falling time t3 of the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw are t3 to t5. Has been extended only.
In some cases, the second and third main switches S2 and S3 are turned on immediately before the rising or falling time of the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw. At this time, the ON periods of the second and third main switches S2 and S3 are extended by a period similar to that from t3 to t5 in FIG.
In the second embodiment, as shown in FIG. 19 (E), the extension signal Vd that becomes high at t3 to t5 is formed, and this is the first and fourth main switch control signals Vg1, Vg4 in FIG. 13 (B). To form the first and second main switch control signals Vg1 and Vg2 of FIG. 19B.
図18は図17の変形された主スイッチ制御回路5aの一部を示す。図18の変形された主スイッチ制御回路5aは、図11の主スイッチ制御回路5の主スイッチ制御信号形成回路55を変形し、この他は図11と同一に形成したものである。図18に示す変形された主スイッチ制御信号形成回路55aは、第1及び第2の比較器53,54の出力ライン71,72に接続された第1及び第2のNOT回路73,74と、第1、第2、第3及び第4の延長回路75,76,77,78と、延長制御回路79とを有する。第1〜第4の延長回路75〜78は、図19のt3〜t5に相当する延長期間を示す延長信号Vdをライン71,72の信号及び第1及び第2のNOT回路73,74の出力信号に加算する加算回路又はOR回路から成る。
FIG. 18 shows a part of the modified main
延長制御回路79は、ライン52aによって図11に示されている鋸波発生器52に接続され、且つ電流検出ライン7,8にも接続されている。この延長制御回路79は、ライン52aの鋸波電圧Vtの立下りに同期して図19(E)に示すように所望時間t3〜t5だけ高レベルになる延長信号Vdを形成し、この延長信号Vdをライン79a、79b、79c、79dから選択されたものに送出する。なお、延長信号Vdを選択的に供給するためのライン79a、79b、79c、79dはU相及びW相負荷電流Iu,Iwの位相に基づいて決定される。
第1の延長回路75は、ライン71の信号にライン79aの延長信号Vdを選択的に加算してライン9に第1の主スイッチ制御信号Vg1を送出する。第2の延長回路76は第1のNOT回路73の出力信号にライン79bの延長信号Vdを選択的に加算してライン10に第2の主スイッチ制御信号Vg2を送出する、第3の延長回路77はライン72の信号にライン79cの延長信号Vdを加算してライン11に第3の主スイッチ制御信号Vg3を送出する。第3の延長回路78は第2のNOT回路74の出力信号にライン79dの延長信号Vdを選択的に加算してライン12に第4の主スイッチ制御信号Vg4を送出する。
The
The
実施例2において第1及び第2の主スイッチS1,S2が同時にオン状態の時にLr−Db−S1−S2−Cbの経路に電流が流れ、また、第3及び第4の主スイッチS3,S4が同時にオン状態の時にLr−Db−S3−S4−Cbの経路に電流が流れる。従って、インバータ回路を使用して共振リアクトルLrの電流ILrの正負のバランスの改善を実施例1と同様に容易に達成することができる。また、実施例2によれば、実施例1の(1)(2)(3)と同一の効果も得ることができる。
なお、図17において昇圧変換回路30aの代わりに図10の昇圧変換回路30を設けることができる。
In the second embodiment, when the first and second main switches S1 and S2 are simultaneously turned on, a current flows through the path Lr-Db-S1-S2-Cb, and the third and fourth main switches S3, S4 Are simultaneously turned on, a current flows through the path Lr-Db-S3-S4-Cb. Therefore, the improvement of the positive / negative balance of the current I Lr of the resonant reactor Lr can be easily achieved as in the first embodiment by using the inverter circuit. Further, according to the second embodiment, the same effects as (1), (2) and (3) of the first embodiment can be obtained.
In FIG. 17, the
次に、図20に示す実施例3の電力変換装置を説明する。図20の電力変換装置は、図3の電力変換装置に第1、第2及び第3相入力交流端子lr、ls、ltと、交流−直流変換回路30bと、変換用スイッチ制御回路31bとを付加し、この他は図3と実質的に同一に形成したものである。
Next, the power converter of Example 3 shown in FIG. 20 will be described. The power conversion device of FIG. 20 includes first, second and third phase input AC terminals lr, ls, and lt, an AC-
図20では、インバータ回路を構成する第1及び第2の主スイッチS1,S2の直列回路及び第3及び第4の主スイッチS3,S4の直列回路の一端が第1の中継端子4に接続され、これ等の他端が第2の中継端子4aに接続されている。従って、インバータ回路に直流電圧を入力させるための対の導体が第1及び第2の中継端子4,4aとされている。また、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの直列回路が第1の補助スイッチQ1を介して第1及び第2の中継端子4,4a間に接続されている。
In FIG. 20, one end of the series circuit of the first and second main switches S1 and S2 and the series circuit of the third and fourth main switches S3 and S4 constituting the inverter circuit is connected to the first relay terminal 4. These other ends are connected to the
交流−直流変換回路30bは、第1及び第2の中継端子4,4a間に接続された第1及び第2の変換用スイッチQ11,Q12の第1の直列回路及び第3及び第4の変換用スイッチQ13,Q14の第2の直列回路と、第1〜第4の変換用ダイオードD11〜D14と、第1〜第4のスナバ用コンデンサC11〜C14と、第1相入力交流端子lrと第1及び第2の変換用スイッチQ11,Q12の相互接続点との間に接続された第1の入力リアクトルL11と、第3相入力交流端子ltと第3及び第4の変換用スイッチQ13,Q14の相互接続点との間に接続された第2の入力リアクトルL12と、第1及び第2の入力フィルタ用コンデンサCfr,Cftとを有し、第2相入力交流端子lsが第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの相互接続点に接続されている。従って、図20の交流−直流変換回路30bは、第1〜第4の主スイッチS1〜S4から成るV結線のインバータ回路と同様にV結線のコンバータ回路に構成されている。
The AC-
第1、第2、第3及び第4の変換用ダイオードD11,D12,D13,D14は、第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチQ11,Q12,Q13,Q14に対して逆方向並列に接続されている。それぞれ共振用ンデンサと呼ぶこともできる第1、第2、第3及び第4のスナバ用コンデンサC11,C12,C13,C14は第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチQ11,Q12,Q13,Q14に並列に接続され、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbよりも十分に小さい容量を有する個別コンデンサ又は寄生容量で構成されている。 The first, second, third and fourth conversion diodes D11, D12, D13 and D14 are opposite to the first, second, third and fourth conversion switches Q11, Q12, Q13 and Q14. Connected in parallel direction. The first, second, third, and fourth snubber capacitors C11, C12, C13, and C14, which can also be called resonance capacitors, are the first, second, third, and fourth conversion switches Q11, Q12, respectively. , Q13, and Q14 are connected in parallel, and are configured by individual capacitors or parasitic capacitances having a sufficiently smaller capacity than the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb.
変換用スイッチ制御回路31bは、第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14を周知の方法でオン・オフするものであり、第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチQ11,Q12,Q13,Q14の制御端子に第1、第2及第3び第4の変換用スイッチ制御信号Vq11,Vq12、Vq13,Vq14を送るためのライン65、66、67、68を有する。この変換用スイッチ制御回路31bは、交流―直流変換できるように第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14をオン・オフするための第1、第2及第3及び第4の変換用スイッチ制御信号Vq11,Vq12、Vq13,Vq14を周知の方法で形成する。第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14を第1〜第4の主スイッチS1〜S4に同期してターンオンさせるために、変換用スイッチ制御回路31bが主スイッチ制御回路5の鋸波発生器52又はU相及びW相補正回路56,57に対して単一又は複数の伝送路で接続されている。
The conversion
第1及び第2の入力リアクトルL11.L12及び第1及び第2のフィルタ用コンデンサCfr,Cftは第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14のオン・オフによる高周波成分を除去するフィルタとして機能する。 First and second input reactors L11. L12 and the first and second filter capacitors Cfr and Cft function as filters that remove high-frequency components caused by turning on and off the first to fourth conversion switches Q11 to Q14.
交流−直流変換回路30bを構成する第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14を周知の方法でオン・オフ制御すると、第1、第2及び第3相入力交流端子lr、ls、ltの交流電圧が直流電圧に変換されて第1及び第2の中継端子4,4a間に送られ、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbが充電される。
When the first to fourth conversion switches Q11 to Q14 constituting the AC-
図20の主スイッチ制御回路5aは図18と同一に構成されている。従って、図19のt3〜t4に示すように第1及び第2の主スイッチS1,S2又は第3及び第4の主スイッチS3,S4を同時にオン制御することによって共振リアクトルLrの負方向電流を増大することができる。
なお、図20において、第1及び第2の主スイッチS1,S2又は第3及び第4の主スイッチS3,S4を同時にオン制御する代わりに、第1及び第2の変換用スイッチQ11,Q12又は第3及び第4の変換用スイッチQ13,Q14を実施例1の第1及び第2の昇圧変換用スイッチSp,Sn、又は第1及び第2の主スイッチS1、S2、又は第3及び第4の主スイッチS3、S4と同様に同時にオン制御することができる。図20の第1及び第2の変換用スイッチQ11、Q12又は第3及び第4の変換用スイッチQ13、Q14を同時にオン制御する信号は、図11の昇圧変換用スイッチ制御回路31のタイマ47、又は図18の主スイッチ制御回路5aの延長回路75〜78と同様な技術で形成する。
The main
In FIG. 20, instead of simultaneously turning on the first and second main switches S1, S2 or the third and fourth main switches S3, S4, the first and second conversion switches Q11, Q12 or The third and fourth conversion switches Q13 and Q14 are the first and second boost conversion switches Sp and Sn of the first embodiment, or the first and second main switches S1 and S2, or the third and fourth switches. The main switches S3 and S4 can be turned on simultaneously. Signals for simultaneously turning on the first and second conversion switches Q11 and Q12 or the third and fourth conversion switches Q13 and Q14 in FIG. 20 are the
図20の電力変換装置は図3及び図10及び図17の電力変換装置と同様の効果を有する他に、第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14のソフトスイッチングを容易に達成できるという効果を有する。即ち、第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14は第1〜第4のスナバ用コンデンサC11〜C14を伴なって第1〜第4の主スイッチS1〜S4と同様に第1及び第2の中継端子4,4a間に接続されているので、第1〜第4の変換用スイッチQ11〜Q14を第1〜第4の主スイッチS1〜S4と同様にソフトスイッチングすることができる。 20 has the same effect as the power converters of FIGS. 3, 10, and 17, and can easily achieve soft switching of the first to fourth conversion switches Q <b> 11 to Q <b> 14. Have That is, the first to fourth conversion switches Q11 to Q14 are accompanied by the first to fourth snubber capacitors C11 to C14 in the same manner as the first to fourth main switches S1 to S4. The first to fourth conversion switches Q11 to Q14 can be soft-switched similarly to the first to fourth main switches S1 to S4.
本発明は上記の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) 図3において、主スイッチ制御回路5の代りに図18の主スイッチ制御回路5aを使用することができる。これにより、図3のインバータ回路及びソフトスイッチング回路が図17のインバータ回路及びソフトスイッチング回路と同様に動作し、第1及び第2の主スイッチS1、S2又は第3及び第4の主スイッチS3、S4が同時にオンになることによって共振リアクトルLrの電流ILrの正負のバランスが改善され、実施例2と同一の効果を得ることができる。
(2) 図18の第1の延長回路75を図21に示すように遅延回路80と選択スイッチ81とOR回路82又はこれと同様な論理回路とで構成すること、及び第2〜第4の延長回路76〜78も図20の第1の延長回路75と同様に構成することができる。遅延回路80は図19のt3〜t5に相当する遅延を与えるように設定される。図21のOR回路82の一方の入力端子がライン71に接続され、他方の入力端子がスイッチ81と遅延回路80とを介してライン71に接続されている。スイッチ81は、遅延が要求された時に図18の延長制御回路79の制御信号でオンになり、非遅延信号と遅延信号との論理和信号がOR回路82から得られ、これがライン9の第1の主スイッチ制御信号Vg1となる。
(3) 図11のタイマ47及び図18の延長制御回路79及び図21の遅延回路80を、図22に示す帰還制御信号形成回路90の出力ライン94の信号で制御し、延長時間又は遅延時間を最適に制御することができる。図22の帰還制御信号形成回路90は、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの電圧Vca,Vcbを検出するためのVca検出回路91及びVcb検出回路92と、これ等の出力の差を示す信号を形成するための減算器93とから成る。延長時間及び遅延時間は減算器93の出力が零に近づくように制御される。なお、中継端子4と第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa、Cbの相互接続点Pmとの間の電圧と相互接続点Pmと第2の直流端子2との間の電圧のバランスを検出する代りに、共振リアクトルLrの電流ILrを検出する電流検出器を設け、この電流ILrの正方向成分と負方向成分とを検出して正負のバランスを示す信号を形成し、これによって上述の延長時間又は遅延時間を制御することもできる。
(4) 実施例2を示す図17の昇圧変換回路30aの代わりに、周知の降圧変換形式の直流―直流変換回路を接続することができる。また、実施例3を示すV結線構成の交流―直流変換回路30bの代わりに、V結線としない一般の単相又は3相ブリッジ型交流―直流変換回路とすることができる。
(5) 同一容量の第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの代りに同
一電圧の第1及び第2の蓄電池を接続することができる。
(6) 第1相、第2相及び第3相交流端子3u,3v,3wに接続する負荷がフィルタ作用を有する場合には、第1及び第2のリアクトルLu,Lwと第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1,Cf2とのいずれか一方又は両方を省くことができる。
(7) 第1〜第4の主スイッチS1〜S4のための第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1〜Vg4を図1及び図2に示すように形成することもできる。
(8) 図3の回路に電力変換装置の異常を検出する回路を設け、異常検出時に第1の補助スイッチQ1をオフ制御することができる。
(9) 鋸波発生器52を主スイッチ制御回路5又は5aと補助スイッチ制御回路6と昇圧変換用スイッチ制御回路31又31a又は変換用スイッチ制御回路31bで兼用させず、それぞれ独立に設けることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible.
(1) In FIG. 3, the main
(2) As shown in FIG. 21, the
(3) The
(4) Instead of the step-up
(5) The first and second storage batteries having the same voltage can be connected instead of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb having the same capacity.
(6) When the load connected to the first phase, second phase, and third
(7) The first to fourth main switch control signals Vg1 to Vg4 for the first to fourth main switches S1 to S4 may be formed as shown in FIGS.
(8) The circuit of FIG. 3 is provided with a circuit for detecting an abnormality of the power conversion device, and the first auxiliary switch Q1 can be controlled to be off when the abnormality is detected.
(9) The
1、2 第1及び第2の直流端子
3u,3v,3w 第1、第2及び第3相交流端子
4 中継端子
5 主スイッチ制御回路
6 補助スイッチ制御回路
30,30a 昇圧変換回路
31,31a 昇圧変換用スイッチ制御回路
S1〜S4 第1〜第4の主スイッチ
Q1,Q2 第1及び第2の補助スイッチ
Sp、Sn 第1及び第2の昇圧変換用スイッチ
C1〜C4 第1〜第4の共振用コンデンサ
Lr 共振リアクトル
1, 2 1st and
Claims (13)
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記中継端子(4)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)の直列回路と、
前記第1又は第2の直流端子(1、2)と前記第2の昇圧変換用スイッチ(Sn)との間に接続された昇圧変換用リアクトル(Lin )と、
前記第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1及び第2の昇圧変換用ダイオード(D11、D12 )と、
前記第1及び第2の昇圧変換用スイッチ(Sp、Sn)にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1及び第2のスナバ用コンデンサ(C11 、C12)と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に第1の補助スイッチ(Q1 )を介して接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相交流端子(3v)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第1の補助ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第2の補助ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記第1及び第2の直流端子(1、2)間の電圧を昇圧させるために前記第2の昇圧変換用スイッチ(Sn)を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御し且つ前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1の昇圧変換用スイッチ(Sp)をオン・オフ制御する昇圧変換用スイッチ制御回路(31)と
を有していることを特徴とする電力変換装置。 First and second DC terminals (1, 2);
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A series circuit of first and second boost conversion switches (Sp, Sn) connected between the relay terminal (4) and the second DC terminal (2);
A step-up conversion reactor (Lin) connected between the first or second DC terminal (1, 2) and the second step-up conversion switch (Sn);
Individual or parasitic first and second boost conversion diodes (D11, D12) connected in parallel to the first and second boost conversion switches (Sp, Sn), respectively;
Individual or parasitic first and second snubber capacitors (C11, C12) connected in parallel to the first and second boost conversion switches (Sp, Sn), respectively;
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v) via a first auxiliary switch (Q1);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase AC terminal (3v) and the second DC terminal (2);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
Individual or parasitic first, second, third and fourth resonance capacitors connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. (C1, C2, C3, C4) and
An individual or parasitic first auxiliary diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
An individual or parasitic second auxiliary diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltages of the first, second, third and fourth resonance capacitors (C1, C2, C3, C4) are changed to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, An auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the turn-on time of S4);
On / off control of the second boost conversion switch (Sn) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage in order to boost the voltage between the first and second DC terminals (1, 2). And a step-up conversion switch for controlling on / off of the first step-up conversion switch (Sp) so as to reduce the difference between the value of the forward current and the value of the reverse current flowing through the resonant reactor (Lr). It has a control circuit (31), The power converter device characterized by the above-mentioned.
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記第1及び第2の直流端子(1、2)と前記中継端子(4)との間に接続された電圧変換回路(30)と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に第1の補助スイッチ(Q1 )を介して接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相交流端子(3v)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された個別又は寄生の第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第1の補助ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された個別又は寄生の第2の補助ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と
を具備し、前記主スイッチ制御回路(5a)は、更に、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御する機能を有していることを特徴とする電力変換装置。 First and second DC terminals (1, 2);
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A voltage conversion circuit (30) connected between the first and second DC terminals (1, 2) and the relay terminal (4);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v) via a first auxiliary switch (Q1);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase AC terminal (3v) and the second DC terminal (2);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
Individual or parasitic first, second, third and fourth resonance capacitors connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. (C1, C2, C3, C4) and
An individual or parasitic first auxiliary diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
An individual or parasitic second auxiliary diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5a) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltages of the first, second, third and fourth resonance capacitors (C1, C2, C3, C4) are changed to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, And an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the turn-on time of S4). The main switch control circuit (5a) further includes the first and second main switches (5a) so as to reduce a difference between a forward current value and a reverse current value flowing through the resonant reactor (Lr). S1, S2) or the third and fourth main switches (S3, S4) or the first to fourth main switches (S1 to S4) are simultaneously turned on. Power conversion device.
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記第1の直流端子(1)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2の直流端子(2)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の直流端子(1)と前記中継端子(4)との間に接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と
を具備し、前記主スイッチ制御回路(5a)は、更に、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御する機能を有していることを特徴とする電力変換装置。 First and second DC terminals (1, 2);
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the first DC terminal (1) and the second phase AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second DC terminal (2) and the second phase AC terminal (3v);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) connected between the first DC terminal (1) and the relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5a) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or substantially zero by the turn-on time. The main switch control circuit (5a) further includes the first and second so as to reduce the difference between the value of the forward current and the value of the reverse current flowing through the resonant reactor (Lr). The main switch (S1, S2), the third and fourth main switches (S3, S4) or the first to fourth main switches (S1 to S4) are turned on simultaneously. A power conversion device.
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1の入力交流端子(1r)と前記第1の中継端子(4)との間に接続された第1の変換用スイッチ(Q11)、前記第1の入力交流端子(1r)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の変換用スイッチ(Q12)、前記第2の入力交流端子(1t)と前記第1の中継端子(4)との間に接続された第3の変換用スイッチ(Q13)、及び前記第2の入力交流端子(1t)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の変換用スイッチ(Q14)を含む交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5又は5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記交流−直流変換回路(30b)から直流出力電圧を得るように第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11,Q12,Q13,Q14)を制御する機能、及び前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11 、Q12 )又は前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13 、Q14 )又は前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11 〜Q14 )を同時にオン制御する機能を有している変換用スイッチ制御回路(31b)と
を備えていることを特徴とする電力変換装置。 At least first and second input AC terminals (1r, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
A first conversion switch (Q11) connected between the first input AC terminal (1r) and the first relay terminal (4), the first input AC terminal (1r) and the first A second conversion switch (Q12) connected between the second relay terminal (4a) and the second input AC terminal (1t) and the first relay terminal (4). And a third conversion switch (Q13) and a fourth conversion switch (Q14) connected between the second input AC terminal (1t) and the second relay terminal (4a). An AC-DC conversion circuit (30b);
The first, second, third and third phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5 or 5a) for controlling on / off of four main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
A function of controlling the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14) so as to obtain a DC output voltage from the AC-DC conversion circuit (30b); and the resonance reactor. The first and second conversion switches (Q11, Q12) or the third and fourth conversion switches so as to reduce the difference between the value of the forward current flowing in (Lr) and the value of the reverse current. (Q13, Q14) or a conversion switch control circuit (31b) having a function of simultaneously turning on the first to fourth conversion switches (Q11 to Q14). Power conversion device.
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1及び第2の入力交流端子(1r、1t)と前記第1及び第2の中継端子(4,4a)との間に接続された交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
を具備し、前記主スイッチ制御回路(5a)は、更に、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御する機能を有していることを特徴とする電力変換装置。 At least first and second input AC terminals (1r, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
An AC-DC conversion circuit (30b) connected between the first and second input AC terminals (1r, 1t) and the first and second relay terminals (4, 4a);
The first, second, third and third phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5a) for controlling on / off of the four main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
The main switch control circuit (5a) further includes the first and second so as to reduce the difference between the value of the forward current and the value of the reverse current flowing through the resonant reactor (Lr). The main switch (S1, S2), the third and fourth main switches (S3, S4) or the first to fourth main switches (S1 to S4) are turned on simultaneously. A power conversion device.
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1、第2及び第3相入力交流端子(1r、1s、1t )と前記第1及び第2の中継端子(4、4a)との間に接続された交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5又は5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記交流−直流変換回路(30b)を制御するための交流−直流変換制御回路(31b)と
を具備し、前記交流−直流変換回路(30b)は、前記第1及び第2の中継端子(4、4a)間に接続された第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12 )の第1の直列回路及び第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14 )の第2の直列回路と、前記第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11、Q12、Q13、Q14 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4のスナバ用コンデンサ又は寄生容量(C11 、C12 、C13 、C14 )と、前記第1相入力交流端子(1r )と前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12)の相互接続点との間に接続された第1の入力リアクトル(L11 )と、前記第3相入力交流端子(1t )と前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14)の相互接続点との間に接続された第2の入力リアクトル(L12 )とを有し、前記第2相入力交流端子(1s )が前記第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca 、Cb )の相互接続点に接続されており、
前記交流−直流変換制御回路(31b)は、交流電圧を直流電圧に変換するように前記第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11,Q12、Q13,Q14)を制御する機能、及び前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11,Q12)又は前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13,Q14)又は前記第1〜第4の変換用スイッチ(Q11〜Q14)を同時にオン制御する機能を有していることを特徴とする電力変換装置。 First, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
AC-DC converter circuit (30b) connected between the first, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t) and the first and second relay terminals (4, 4a). When,
The first, second, third and third phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5 or 5a) for controlling on / off of four main switches (S1, S2, S3, S4) at a frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
An AC-DC conversion control circuit (31b) for controlling the AC-DC conversion circuit (30b), and the AC-DC conversion circuit (30b) includes the first and second relay terminals (4). 4a) a first series circuit of first and second conversion switches (Q11, Q12) and a second series circuit of third and fourth conversion switches (Q13, Q14) connected between , First, second, third and fourth snubber capacitors or parasitics connected in parallel to the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14), respectively. Capacitors (C11, C12, C13, C14), the first phase input AC terminal (1r) and the first connection point between the first and second conversion switches (Q11, Q12). 1 input reactor (L11), the third phase input AC terminal (1t), the third and the third And a second input reactor (L12) connected between the mutual connection points of the conversion switches (Q13, Q14), and the second phase input AC terminal (1s) is the first and second Connected to the interconnection point of the voltage dividing capacitors (Ca, Cb)
The AC-DC conversion control circuit (31b) controls the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14) so as to convert an AC voltage into a DC voltage. Function and the first and second conversion switches (Q11, Q12) or the third and A power converter having a function of simultaneously turning on the fourth conversion switch (Q13, Q14) or the first to fourth conversion switches (Q11 to Q14).
第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)と、
第1及び第2の中継端子(4、4a)と、
前記第1の中継端子(4)と前記第1相出力交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相出力交流端子(3u)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第3相出力交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相出力交流端子(3w)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の中継端子(4)にその一端が接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )の他端と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2相出力交流端子(3v)と前記第2の中継端子(4a)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記第1の中継端子(4)と前記第2相出力交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr)との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオ−ド(Db )と、
前記第1、第2及び第3相入力交流端子(1r、1s、1t )と前記第1及び第2の中継端子(4、4a)との間に接続された交流−直流変換回路(30b)と、
前記第1、第2及び第3相出力交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5a)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記交流−直流変換回路(30b)を制御するための交流−直流変換制御回路(31b)と
を具備し、前記交流−直流変換回路(30b)は、前記第1及び第2の中継端子(4、4a)間に接続された第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12 )の第1の直列回路及び第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14 )の第2の直列回路と、前記第1、第2、第3及び第4の変換用スイッチ(Q11、Q12、Q13、Q14 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4のスナバ用コンデンサ又は寄生容量(C11 、C12 、C13 、C14 )と、前記第1相入力交流端子(1r )と前記第1及び第2の変換用スイッチ(Q11、Q12)の相互接続点との間に接続された第1の入力リアクトル(L11 )と、前記第3相入力交流端子(1t )と前記第3及び第4の変換用スイッチ(Q13、Q14)の相互接続点との間に接続された第2の入力リアクトル(L12 )とを有し、前記第2相入力交流端子(1s )が前記第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca 、Cb )の相互接続点に接続されており、
前記主スイッチ制御回路(5a)は、更に、前記共振リアクトル(Lr )に流れる正方向電流の値と逆方向電流の値との差を低減するように前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )又は前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )又は前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )を同時にオン制御する機能を有していることを特徴とする電力変換装置。 First, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t);
First, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w);
First and second relay terminals (4, 4a);
A first main switch (S1) connected between the first relay terminal (4) and the first phase output AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase output AC terminal (3u) and the second relay terminal (4a);
A third main switch (S3) connected between the first relay terminal (4) and the third phase output AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase output AC terminal (3w) and the second relay terminal (4a);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) having one end connected to the first relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the other end of the first auxiliary switch (Q1) and the second phase output AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second phase output AC terminal (3v) and the second relay terminal (4a);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonance reactor (Lr) connected between the first relay terminal (4) and the second phase output AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
AC-DC converter circuit (30b) connected between the first, second and third phase input AC terminals (1r, 1s, 1t) and the first and second relay terminals (4, 4a). When,
The first, second, third and second phase AC voltages (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second and third phase output AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5a) for controlling on / off of the four main switches (S1, S2, S3, S4) at a repetition frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
An AC-DC conversion control circuit (31b) for controlling the AC-DC conversion circuit (30b), and the AC-DC conversion circuit (30b) includes the first and second relay terminals (4). 4a) a first series circuit of first and second conversion switches (Q11, Q12) and a second series circuit of third and fourth conversion switches (Q13, Q14) connected between , First, second, third and fourth snubber capacitors or parasitics connected in parallel to the first, second, third and fourth conversion switches (Q11, Q12, Q13, Q14), respectively. Capacitors (C11, C12, C13, C14), the first phase input AC terminal (1r) and the first connection point between the first and second conversion switches (Q11, Q12). 1 input reactor (L11), the third phase input AC terminal (1t), the third and the third And a second input reactor (L12) connected between the mutual connection points of the conversion switches (Q13, Q14), and the second phase input AC terminal (1s) is the first and second Connected to the interconnection point of the voltage dividing capacitors (Ca, Cb)
The main switch control circuit (5a) further includes the first and second main switches (S1) so as to reduce the difference between the value of the forward current flowing in the resonance reactor (Lr) and the value of the reverse current. , S2) or the third and fourth main switches (S3, S4) or the first to fourth main switches (S1 to S4) at the same time. Conversion device.
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