JP2007097386A - 3レベル電圧可逆チョッパ装置 - Google Patents
3レベル電圧可逆チョッパ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007097386A JP2007097386A JP2005316952A JP2005316952A JP2007097386A JP 2007097386 A JP2007097386 A JP 2007097386A JP 2005316952 A JP2005316952 A JP 2005316952A JP 2005316952 A JP2005316952 A JP 2005316952A JP 2007097386 A JP2007097386 A JP 2007097386A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching elements
- voltage
- connection point
- series
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【解決手段】電源2a,2bの直列回路間に、2つのスイッチング素子10A,10Bと2つのダイオード10E,10Fとの直流回路、および2つのダイオード10G,10Hと2つのスイッチング素子10C,10Dとの直流回路を並列に接続し、各スイッチング素子の接続点と電源2a,2bの直列接続点間にダイオード10I,10Lを、また各ダイオードの接続点と電源2a,2bの直列接続点間にダイオード10J,10Kを接続し、
例えば10Bと10Cをベタオンしておき10Aと10Dをオン・オフ制御して3レベルの正の電圧を得、10Aと10Dをベタオフしておき10Bと10Cをオン・オフ制御して3レベルの負の電圧を得られるようにする。
【選択図】図1
Description
まず、その動作原理から説明する。図10に、正の直流電圧を出力する場合の動作を示す。
このように、10Aと10Cのオン・オフ時間を制御することにより、出力電圧を0〜Edの範囲で調整することができる。
負の直流電圧を出力させる場合の動作を図11に、また、零電圧を出力させる場合の動作を図12に示すが、上記と同様なので詳細は省略する。
また、図10と図11の出力波形からも分かるように、出力直流電圧は0とEdまたは0と−Edの2電圧レベルしかないため、出力電流のリプル成分も大きいという問題もある。
請求項3の発明によれば、出力電圧を0,Ed/2,Ed、または−Ed,−Ed/2,0の3つの電圧レベルで出力できるので、出力電流のリプル成分を大きく低減できる。
請求項4の発明によれば、出力電圧を調整するに当り、一部の半導体スイッチング素子のオン・オフ制御により実現できるから、従来と同容量の電圧可逆チョッパに比べてスイッチング損失を約半分に低減できる。
請求項6の発明によれば、電圧指令と2段階のキャリア信号との比較により、3レベルのゲート制御信号を簡単に作成できる。
図1において、1は直流電源であり、2aと2bは分圧コンデンサである。10はこの発明による3レベル電圧可逆チョッパ、3は負荷装置、40は3レベル電圧可逆チョッパを制御するためのパルス幅変調(PWM)回路である。なお、3レベル電圧可逆チョッパ10は例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)からなる半導体スイッチング素子10A〜10Dと、還流ルートを提供するダイオード10E〜10Hと、クランプダイオード10I〜10L等より構成される。なお、半導体スイッチング素子はIGBTに限らず、BJT(バイポーラ接合トランジスタ)またはMOSFET(金属酸化膜電界効果トランジスタ)などの自己消弧型半導体スイッチング素子を用いても良い。
まず、半導体スイッチング素子10Bと10Cをベタオン(常時オン)しておき、半導体スイッチング素子10Aと10Dをオン・オフ制御する。図2Aで10Aと10D両方ともオンすると、負荷3は直流電源1に接続され、出力電圧はEdとなる。図2Bのように10Aがオン、10Dがオフすると、同図に点線で示す経路で電流が還流し、出力電圧は直流電圧の半分のEd/2となる。図2Cのように、10Aがオフ、10Dがオンすると、同図に点線で示す経路で電流が還流し、出力電圧も直流電圧の半分のEd/2となる。図2Dのように、10Aと10D両方ともオフすると、同図に点線で示す経路で電流が還流し、出力電圧は零となる。
なお、半導体スイッチング素子10Aと10Dベタオフ(常時オフ)しておき、10Bと10Cを交互にオン・オフすることにより、3つの電圧レベル(−Ed,−Ed/2と0)を出力することができる。
図4(a)は電圧指令Vref=0の場合で、10Bと10Cがベタオンで、10Aと10Dがベタオフで、スイッチングせずに零電圧を出力する場合である。
図4(b)は電圧指令Vrefが0〜0.5の場合で、10Bと10Cがベタオンで、10Aと10Dがオン・オフし、0〜Ed/2のパルス電圧を出力する場合である。
以上のように、出力電圧は電圧指令Vrefと比例しており、Vrefを調整することにより、0,Ed/2,Edの3つの電圧レベルを出力することができる。
図5は負の電圧を出力する場合のゲート制御信号と出力電圧波形を示す。10Aと10Dをベタオフし、10Bと10Cの交互オン・オフにより、出力を−Ed,−Ed/2,0の3つの電圧レベルに調整することが可能となる。
これは、図1に示すものに対し、ダイオード10Eと10Fとの直列回路を10Eのみ、また、ダイオード10Gと10Hとの直列回路を10Gのみとし、クランプダイオード10Jと10Kを省略した点が特徴である。
なお、負の直流電圧を出力する場合は、図8A〜8Dのようになるが、逆にこの説明は図1で負の直流電圧を出力する場合にも適用することができる。同様に、図1に関する図3,4および5の説明は、図6の場合にも全く同様に適用することができ、機能,作用および効果についても殆ど変わりないものである。
Claims (6)
- 第1,第2の直流電源を直列に接続し、この直列接続された直流電源の正極と負極間に第1,第2のスイッチング素子と第1,第2のダイオードとを直列に接続するとともに、前記第1,第2のスイッチング素子の接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第3のダイオードを接続し、前記第1,第2のダイオードの接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第4のダイオードを接続してなる第1のハーフブリッジと、前記直列接続された直流電源の正極と負極間に第5,第6のダイオードと第3,第4のスイッチング素子とを直列に接続するとともに、前記第5,第6のダイオードの接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第7のダイオードを接続し、前記第3,第4のスイッチング素子の接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第8のダイオードを接続してなる第2のハーフブリッジとから構成することを特徴とする3レベル電圧可逆チョッパ装置。
- 第1,第2の直流電源を直列に接続し、この直列接続された直流電源の正極と負極間に第1,第2のスイッチング素子と第1のダイオードを直列に接続するとともに、前記第1,第2のスイッチング素子の接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第2のダイオードを接続した第1のハーフブリッジと、前記直流電源の正極と負極間に第3のダイオードと第3,第4のスイッチング素子を直列接続するとともに、この第3,第4のスイッチング素子の接続点と前記第1,第2の直流電源の接続点との間に第4のダイオードを接続した第2のハーフブリッジとから構成することを特徴とする3レベル電圧可逆チョッパ装置。
- 前記第2と第3のスイッチング素子を常時オンしておき、前記第1と第4のスイッチング素子を交互にオン・オフ制御して3レベルの正の電位を得、前記第1と第4のスイッチング素子を常時オフしておき、前記第2と第3のスイッチング素子を交互にオン・オフ制御して3レベルの負の電位を得ることを特徴とする請求項1または2に記載の3レベル電圧可逆チョッパ装置。
- 正の電圧を出力するときは前記第2と第3のスイッチング素子を常時オンし、負の電圧を出力するときは前記第1および第4のスイッチング素子を常時オフし、前記常時オンまたは常時オフしない残りのスイッチング素子をオン・オフ制御することにより、出力電圧の制御を可能とし、スイッチング損失の低減化を図ることを特徴とする請求項1または2に記載の3レベル電圧可逆チョッパ装置。
- 前記第2と第3のスイッチング素子をオンし、前記第1と第4スイッチング素子をオフすることにより、スイッチングせずに零電圧を出力し、スイッチング損失の低減化を図ることを特徴とする請求項1または2に記載の3レベル電圧可逆チョッパ装置。
- 振幅が0〜1の第1のキャリア三角波、振幅が−1〜0の第2のキャリア三角波、この第2のキャリア三角波と180°位相がずれた第3のキャリア三角波、前記第1のキャリア三角波と180°位相がずれた第4のキャリア三角波を出力電圧指令とそれぞれ比較し、前記第1,2,3,4の各スイッチング素子をオン・オフ制御することを特徴とする請求項1または2に記載の3レベル電圧可逆チョッパ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005316952A JP4867290B2 (ja) | 2005-09-01 | 2005-10-31 | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005253349 | 2005-09-01 | ||
JP2005253349 | 2005-09-01 | ||
JP2005316952A JP4867290B2 (ja) | 2005-09-01 | 2005-10-31 | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007097386A true JP2007097386A (ja) | 2007-04-12 |
JP4867290B2 JP4867290B2 (ja) | 2012-02-01 |
Family
ID=37982371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005316952A Active JP4867290B2 (ja) | 2005-09-01 | 2005-10-31 | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4867290B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009095075A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61196503A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Toshiba Corp | 電磁石用電源 |
JPH10108474A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Denso Corp | マルチレベルスイッチング式電力変換器 |
JPH11233298A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-08-27 | Hitachi Ltd | 電源装置及び粒子加速器 |
JP2005160248A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3レベルインバータ回路 |
-
2005
- 2005-10-31 JP JP2005316952A patent/JP4867290B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61196503A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Toshiba Corp | 電磁石用電源 |
JPH10108474A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-24 | Denso Corp | マルチレベルスイッチング式電力変換器 |
JPH11233298A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-08-27 | Hitachi Ltd | 電源装置及び粒子加速器 |
JP2005160248A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3レベルインバータ回路 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009095075A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4867290B2 (ja) | 2012-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009095075A (ja) | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 | |
JP6206502B2 (ja) | 電力変換装置及び電力変換方法 | |
CA2963665A1 (en) | Two-phase three-level converter and controller therefor | |
US20160197562A1 (en) | Electric power conversion device | |
JP6185860B2 (ja) | 双方向コンバータ | |
US9531298B2 (en) | Inverter device | |
WO2018043367A1 (ja) | 電力変換システム | |
JP5394975B2 (ja) | スイッチングトランジスタの制御回路およびそれを用いた電力変換装置 | |
JP2009177899A (ja) | 電力変換システム | |
US11165359B2 (en) | Power conversion system configured to perform power conversion between direct current and three-phase alternating current | |
JP2013021895A (ja) | インバータ装置、および、このインバータ装置を備えた系統連系インバータシステム | |
JP5652454B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5043585B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4661256B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4867290B2 (ja) | 3レベル電圧可逆チョッパ装置 | |
JP5015230B2 (ja) | 電気システムおよび電流制御シャントレギュレータ | |
US10461662B1 (en) | AC/DC converter | |
JP6516182B2 (ja) | 電力変換回路およびそれを用いた電力変換装置 | |
JPWO2007116481A1 (ja) | 電源装置 | |
JP6016836B2 (ja) | 電力変換装置、および電力変換制御方法 | |
WO2016128819A1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5400956B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5734120B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4448294B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2018057156A (ja) | 電力変換器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080916 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110317 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110405 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110511 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111018 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111031 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4867290 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |