JP2011234439A - Power conversion equipment and control method - Google Patents

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JP2011234439A JP2010100181A JP2010100181A JP2011234439A JP 2011234439 A JP2011234439 A JP 2011234439A JP 2010100181 A JP2010100181 A JP 2010100181A JP 2010100181 A JP2010100181 A JP 2010100181A JP 2011234439 A JP2011234439 A JP 2011234439A
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Tadayuki Kitahara
忠幸 北原
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Merstech Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion equipment which can supply a load with an AC current having desired frequency from an AC voltage source, has small change in the peak value of the voltage supplied to the load, and in which loss is low, and to provide a control method of the power conversion equipment.SOLUTION: A power conversion equipment 10 comprises: reactor Lacs 1 to 3 connected to each phase of a three-phase AC power supply 21; a three-phase bridge MERS 100; a DC AC conversion circuit 200; and a control circuit 300. The control circuit 300 controls on/off of six reverse conduction type semiconductor switches constituting the three-phase bridge MERS 100 in order to repeatedly generate a DC voltage of pulse format in a capacitor CM of the three-phase bridge MERS 100. The DC voltage of pulse format generated in the capacitor CM is converted into AC voltage via the DC AC conversion circuit 200 so as to be applied to inductive loads LD1, LD2, and LD3.

Description

本発明は、電力変換装置、及び、制御方法に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a control method.

交流電圧源から直流電力を負荷に供給できる低損失な交流/直流電力変換装置が特許文献1に開示されている。   Patent Document 1 discloses a low-loss AC / DC power converter that can supply DC power from an AC voltage source to a load.

この交流/直流電力変換装置は、交流電源と直列に接続された交流リアクトルと、この交流電源と交流リアクトルとの直列回路を交流端子間に接続され、直流負荷を直流端子間に接続されたMERSと、を備える。
この交流/直流電力変換装置は、MERSの逆導通型半導体スイッチをオン・オフすることで、MERSにパルス状の直流電圧を発生させる。このパルス状の直流電圧を発生するMERSのコンデンサが直流電圧源として機能する。また、このMERSのスイッチングはソフトスイッチングである。
This AC / DC power converter includes an AC reactor connected in series with an AC power source, a series circuit of the AC power source and the AC reactor connected between AC terminals, and a MERS in which a DC load is connected between DC terminals. And comprising.
This AC / DC power converter generates a pulsed DC voltage in MERS by turning on and off a reverse conductive semiconductor switch of MERS. The MERS capacitor that generates the pulsed DC voltage functions as a DC voltage source. The switching of MERS is soft switching.

この交流/直流電力変換装置の直流端子間に、直流電力を交流電力に変換するインバータを介して誘導性負荷を接続すると、この誘導性負荷に交流電力を供給することができる。
また、MERSのコンデンサは電圧が0になる期間があるため、MERSのコンデンサ電圧が0の期間にインバータをスイッチングすることで、インバータにおいてもソフトスイッチングが実現する。
When an inductive load is connected between the DC terminals of the AC / DC power conversion device via an inverter that converts DC power to AC power, AC power can be supplied to the inductive load.
In addition, since the MERS capacitor has a period during which the voltage is zero, by switching the inverter during the period when the MERS capacitor voltage is zero, soft switching is also realized in the inverter.

特開2008−193817号公報JP 2008-193817 A

しかしながら、特許文献1に記載の交流/直流電力変換装置の負荷として、三相モータなどの誘導性負荷が接続された三相インバータを接続した場合、MERSのコンデンサに発生するパルス状の直流電圧のピーク値の変動が大きくなるという問題があった。
ピークの変動が大きいと、変動が小さい場合に比べ、同じ電力を供給するにしても誘導性負荷に印加される電圧の最大値が大きくなる。そのため、誘導性負荷の耐電圧を大きくする必要がある。耐電圧が大きいとその誘導性負荷は大きくなり、システム全体として運搬性に乏しく、また経済性にも乏しくなる。
However, when a three-phase inverter connected to an inductive load such as a three-phase motor is connected as the load of the AC / DC power converter described in Patent Document 1, the pulsed DC voltage generated in the MERS capacitor There was a problem that the fluctuation of the peak value became large.
When the fluctuation of the peak is large, the maximum value of the voltage applied to the inductive load becomes large even when the same power is supplied compared to the case where the fluctuation is small. Therefore, it is necessary to increase the withstand voltage of the inductive load. If the withstand voltage is large, the inductive load becomes large, and the entire system is poor in transportability and economical.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、交流電圧源から所望の周波数の交流電流を負荷に供給可能で、負荷に供給される電圧のピーク値の変動が小さく、低損失な電力変換装置及び制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an alternating current having a desired frequency can be supplied from an alternating voltage source to a load, the fluctuation of the peak value of the voltage supplied to the load is small, and the loss is low. An object is to provide a power conversion device and a control method.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る電力変換装置は、
交流電源から供給される電力を、磁気エネルギーとして蓄積するリアクトルと、
コンデンサを備え、該リアクトルの磁気エネルギーを回収し、前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記コンデンサの一方の極を接続された第1の直流入力端子と、前記コンデンサの他方の極を接続された第2の直流入力端子と、三相の誘導性負荷の各相を接続された第1乃至第3の交流出力端子と、第1乃至第6のダイオードと、第1乃至第6の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の直流入力端子には、前記第1のダイオードのカソードと前記第3のダイオードのカソードと前記第5のダイオードのカソードとが、前記第2の直流入力端子には前記第2のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのアノードとが、接続され、前記第1の交流出力端子には前記第1のダイオードのアノードと前記第2のダイオードのカソードが、前記第2の交流出力端子には前記第3のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのカソードが、前記第3の交流出力端子には前記第5のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのカソードが接続され、前記第1のダイオードに前記第1の自己消弧型素子が、前記第2のダイオードに前記第2の自己消弧型素子が、前記第3のダイオードに前記第3の自己消弧型素子が、前記第4のダイオードに前記第4の自己消弧型素子が、前記第5のダイオードに前記第5の自己消弧型素子が、前記第6のダイオードに前記第6の自己消弧型素子が、並列に接続され、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフに対応して、前記コンデンサに発生した直流電圧を前記第1乃至第3の交流出力端子から前記誘導性負荷に出力する直流交流変換回路と、
前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のうち複数のオン・オフが略同じタイミングで切り替わらないように前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a power conversion device according to a first aspect of the present invention includes:
A reactor that stores electric power supplied from an AC power source as magnetic energy;
A magnetic energy regenerative switch that includes a capacitor, recovers the magnetic energy of the reactor, and stores the energy in the capacitor as electrostatic energy;
A first DC input terminal connected to one pole of the capacitor; a second DC input terminal connected to the other pole of the capacitor; and a first DC input terminal connected to each phase of a three-phase inductive load. 1 to 3rd AC output terminals, 1st to 6th diodes, and 1st to 6th self-extinguishing elements, and the first DC input terminal includes the first diode. The cathode of the third diode, the cathode of the fifth diode, and the cathode of the fifth diode are connected to the second DC input terminal at the anode of the second diode, the anode of the fourth diode, and the sixth diode. The anode of the diode is connected, the anode of the first diode and the cathode of the second diode are connected to the first AC output terminal, and the third diode is connected to the second AC output terminal. Anode and said And the third AC output terminal is connected to the anode of the fifth diode and the cathode of the sixth diode, and the first diode is connected to the first self-extinguishing element. The second self-extinguishing element is provided in the second diode, the third self-extinguishing element is provided in the third diode, and the fourth self-extinguishing type is provided in the fourth diode. The fifth diode is connected to the fifth self-extinguishing element, the sixth diode is connected to the sixth self-extinguishing element in parallel, and the first to sixth self-extinguishing elements are connected in parallel. A DC / AC conversion circuit that outputs a DC voltage generated in the capacitor to the inductive load from the first to third AC output terminals in response to ON / OFF of the arc-extinguishing element;
Control means for controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements;
With
The control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements so that a plurality of on / off of the first to sixth self-extinguishing elements are not switched at substantially the same timing. To
It is characterized by that.

例えば、前記制御手段は、前記第1の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第3乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第2の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第3乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第3の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1,第2,第5,及び,第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1,第2,第5,及び,第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第5の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1乃至第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1乃至第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する。   For example, the control means may prevent the third to sixth self-extinguishing elements from being switched on / off at substantially the same timing when the first self-extinguishing elements are switched on / off. The third self-extinguishing element is turned on and off so that the third to sixth self-extinguishing elements are not turned on and off at substantially the same timing when the self-extinguishing element is turned on and off. The fourth self-extinguishing element is turned on so that the first, second, fifth, and sixth self-extinguishing elements are not turned on and off at substantially the same timing when the off is switched. On / off of the fifth self-extinguishing element so that the on / off of the first, second, fifth, and sixth self-extinguishing elements is not switched at substantially the same timing at which the off is switched. At the same timing when the The first to fourth self-extinguishing elements at approximately the same timing at which the sixth self-extinguishing element is switched on and off so that the fourth self-extinguishing element is not switched on and off. The first to sixth self-extinguishing elements are controlled so as not to be switched on / off.

例えば、前記コンデンサに発生する直流電圧は、パルス状の直流電圧である。   For example, the DC voltage generated in the capacitor is a pulsed DC voltage.

例えば、前記制御手段は、前記コンデンサの電圧が略0の時に、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフを切り替える。   For example, the control means switches on / off of the first to sixth self-extinguishing elements when the voltage of the capacitor is substantially zero.

例えば、前記制御手段は、前記第1と第4の自己消弧型素子がともにオンにならず、前記第2と第5の自己消弧型素子がともにオンにならず、前記第3と第6の自己消弧型素子がともにオンにならないように、前記第1乃至6の自己消弧型素子を制御する。   For example, the control means does not turn on both the first and fourth self-extinguishing elements and does not turn on both the second and fifth self-extinguishing elements. The first to sixth self-extinguishing elements are controlled so that both of the six self-extinguishing elements are not turned on.

例えば、前記制御手段は、パルスパターンによって前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する。   For example, the control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements by a pulse pattern.

例えば、前記制御手段は、パルス幅変調によって前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する。   For example, the control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements by pulse width modulation.

例えば、前記交流電源は三相交流電源であり、
前記リアクトルは、三相交流電源の第1相に一端を接続される第1のリアクトル、第2相に一端を接続される第2のリアクトル、第3相に一端を接続される第3のリアクトルから構成され、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第1乃至第3の交流入力端子と、第1と第2の直流出力端子と、第7乃至第12のダイオードと、第7乃至第12の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第1の交流入力端子には前記第1のリアクトルの他端と前記第7のダイオードのアノードと前記第8のダイオードのカソードとが、前記第2の交流入力端子には前記第2のリアクトルの他端と前記第9のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのカソードとが、前記第3の交流入力端子には前記第3のリアクトルの他端と前記第11のダイオードのアノードと前記第12のダイオードのカソードとが、接続され、前記第1の直流出力端子には、前記第7のダイオードのカソードと前記第9のダイオードのカソードと前記第11のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第2の直流出力端子には前記第8のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのアノードと前記第12のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、接続され、前記第7のダイオードに前記第7の自己消弧型素子が、前記第8のダイオードに前記第8の自己消弧型素子が、前記第9のダイオードに前記第9の自己消弧型素子が、前記第10のダイオードに前記第10の自己消弧型素子が、前記第11のダイオードに前記第11の自己消弧型素子が、前記第12のダイオードに前記第12の自己消弧型素子が並列に接続される三相ブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記制御手段は、前記第1乃至第12の自己消弧型素子のオン・オフを制御する。
For example, the AC power source is a three-phase AC power source,
The reactor includes a first reactor having one end connected to the first phase of the three-phase AC power source, a second reactor having one end connected to the second phase, and a third reactor having one end connected to the third phase. Consisting of
The magnetic energy regeneration switch includes first to third AC input terminals, first and second DC output terminals, seventh to twelfth diodes, seventh to twelfth self-extinguishing elements, , A capacitor, and the first AC input terminal includes the other end of the first reactor, the anode of the seventh diode, and the cathode of the eighth diode at the second AC input terminal. The other end of the second reactor, the anode of the ninth diode, and the cathode of the tenth diode are connected to the third AC input terminal and the other end of the third reactor and the eleventh electrode. The anode of the diode and the cathode of the twelfth diode are connected, and the first DC output terminal has a cathode of the seventh diode, a cathode of the ninth diode, and the eleventh die. The cathode of the first electrode and one pole of the capacitor are connected to the second DC output terminal of the anode of the eighth diode, the anode of the tenth diode, the anode of the twelfth diode, and the capacitor. The other electrode is connected, the seventh self-extinguishing element is connected to the seventh diode, the eighth self-extinguishing element is connected to the eighth diode, and the ninth diode is connected to the ninth diode. A ninth self-extinguishing element is provided in the tenth diode, the tenth self-extinguishing element is provided in the eleventh diode, and the eleventh self-extinguishing element is provided in the twelfth diode. The twelfth self-extinguishing element is a three-phase bridge magnetic energy regenerative switch connected in parallel;
The control means controls on / off of the first to twelfth self-extinguishing elements.

例えば、前記第7乃至第12の自己消弧型素子がオフからオンに変わる直前の前記コンデンサの電圧が略0である。   For example, the voltage of the capacitor immediately before the seventh to twelfth self-extinguishing elements change from off to on is approximately zero.

例えば、前記第7乃至第12の自己消弧型素子がオフからオンに変わる直前に前記第7乃至第12の自己消弧型素子に流れる電流は略0である。   For example, the current flowing through the seventh to twelfth self-extinguishing elements immediately before the seventh to twelfth self-extinguishing elements change from off to on is substantially zero.

例えば、前記制御手段は、前記三相交流電源の第1相の出力が正の場合は、前記第7の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第8の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第1相の出力が負の場合は、前記第8の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第7の自己消弧型素子をオフに保持させ、第2相の出力が正の場合は、前記第9の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第10の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第2相の出力が負の場合は、前記第10の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第9の自己消弧型素子をオフに保持させ、第3相の出力が正の場合は前記第11の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第12の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第3相の出力が負の場合は前記第12の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替え、かつ前記第11の自己消弧型素子をオフに保持させる。   For example, when the output of the first phase of the three-phase AC power supply is positive, the control means repeatedly switches the seventh self-extinguishing element and keeps the eighth self-extinguishing element off. When the output of the first phase is negative, the eighth self-extinguishing element is repeatedly switched on and off, and the seventh self-extinguishing element is held off. When the output is positive, the ninth self-extinguishing element is repeatedly switched and the tenth self-extinguishing element is held off, and when the second phase output is negative, the tenth self-extinguishing element is turned off. The self-extinguishing element is repeatedly switched on and off and the ninth self-extinguishing element is held off. When the third phase output is positive, the eleventh self-extinguishing element is repeated. Switching and holding the twelfth self-extinguishing element off to output the third phase If negative repeatedly switched on and off of the first 12 of the self-extinguishing type switching elements, and is held in the first 11 off the self extinguishing type switching elements of the.

例えば、前記磁気エネルギー回生スイッチは、第1の交流入力端子と、当該第1の交流入力端子との間に前記交流電源とリアクトルの直列回路を接続された第2の交流入力端子と、第1と第2の直流出力端子と、前記第1と第2の直流出力端子の間に接続されたコンデンサと、第7乃至第10のダイオードと、第7乃至第10の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の交流入力端子には前記第7のダイオードのアノードと前記第8のダイオードのカソードとが、前記第2の交流入力端子には前記第9のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのカソードとが、接続され、前記第1の直流出力端子には、前記第7のダイオードのカソードと前記第9のダイオードのカソードとが、前記第2の直流出力端子には前記第8のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのアノードとが、接続され、前記第7のダイオードに前記第7の自己消弧型素子が、前記第8のダイオードに前記第8の自己消弧型素子が、前記第9のダイオードに前記第9の自己消弧型素子が、前記第10のダイオードに前記第10の自己消弧型素子が、並列に接続されたフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記制御手段は、前記第1乃至10の自己消弧型素子のオン・オフを制御する。
For example, the magnetic energy regeneration switch includes a first AC input terminal, a second AC input terminal in which a series circuit of the AC power source and a reactor is connected between the first AC input terminal, a first AC input terminal, And a second DC output terminal, a capacitor connected between the first and second DC output terminals, seventh to tenth diodes, seventh to tenth self-extinguishing elements, The first AC input terminal includes the anode of the seventh diode and the cathode of the eighth diode, and the second AC input terminal includes the anode of the ninth diode and the tenth diode. The cathode of the seventh diode and the cathode of the ninth diode are connected to the first DC output terminal, and the cathode of the ninth diode is connected to the eighth DC terminal. Diode diode And the anode of the tenth diode are connected, the seventh self-extinguishing element is connected to the seventh diode, and the eighth self-extinguishing element is connected to the eighth diode, A full-bridge magnetic energy regenerative switch in which the ninth self-extinguishing element is connected to the ninth diode, and the tenth self-extinguishing element is connected to the tenth diode;
The control means controls on / off of the first to tenth self-extinguishing elements.

例えば、前記第7乃至第10の逆導通型半導体がオフからオンに変わる直前の前記コンデンサの電圧が略0である。   For example, the voltage of the capacitor immediately before the seventh to tenth reverse conducting semiconductors change from off to on is approximately zero.

例えば、前記第7乃至第10の逆導通型半導体がオフからオンに変わる直前に前記第7乃至第10の逆導通型半導体スイッチに流れる電流は略0である。   For example, the current flowing through the seventh to tenth reverse conducting semiconductor switches immediately before the seventh to tenth reverse conducting semiconductors change from off to on is substantially zero.

前記制御手段は、前記交流電源の出力電圧が正の場合は、前記第8と第9の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第7と第10の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記出力電圧が負の場合は、前記第7と第10の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第8と第9の自己消弧型素子をオフに保持させてもよい。   The control means repeatedly switches the eighth and ninth self-extinguishing elements and keeps the seventh and tenth self-extinguishing elements off when the output voltage of the AC power supply is positive. When the output voltage is negative, the seventh and tenth self-extinguishing elements may be repeatedly switched on and off, and the eighth and ninth self-extinguishing elements may be held off. .

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る制御方法は、
交流電源から供給される電力を、磁気エネルギーとして蓄積するリアクトルと、
コンデンサを備え、該リアクトルの磁気エネルギーを回収し、前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記コンデンサの一方の極を接続された第1の直流入力端子と、前記コンデンサの他方の極を接続された第2の直流入力端子と、三相の誘導性負荷の各相を接続された第1乃至第3の交流出力端子と、第1乃至第6のダイオードと、第1乃至第6の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の直流入力端子には、前記第1のダイオードのカソードと前記第3のダイオードのカソードと前記第5のダイオードのカソードとが、前記第2の直流入力端子には前記第2のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのアノードとが、接続され、前記第1の交流出力端子には前記第1のダイオードのアノードと前記第2のダイオードのカソードが、前記第2の交流出力端子には前記第3のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのカソードが、前記第3の交流出力端子には前記第5のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのカソードが接続され、前記第1のダイオードに前記第1の自己消弧型素子が、前記第2のダイオードに前記第2の自己消弧型素子が、前記第3のダイオードに前記第3の自己消弧型素子が、前記第4のダイオードに前記第4の自己消弧型素子が、前記第5のダイオードに前記第5の自己消弧型素子が、前記第6のダイオードに前記第6の自己消弧型素子が、並列に接続され、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフに対応した前記誘導性負荷に、前記コンデンサに発生した直流電圧を交流電圧に変換して印可する直流交流変換回路と、
を備えた電力変換装置において前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御方法であって、
前記第1乃至第6の自己消弧型素子のうち複数のオン・オフが略同じタイミングで切り替わらないように前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a control method according to a second aspect of the present invention includes:
A reactor that stores electric power supplied from an AC power source as magnetic energy;
A magnetic energy regenerative switch that includes a capacitor, recovers the magnetic energy of the reactor, and stores the energy in the capacitor as electrostatic energy;
A first DC input terminal connected to one pole of the capacitor; a second DC input terminal connected to the other pole of the capacitor; and a first DC input terminal connected to each phase of a three-phase inductive load. 1 to 3rd AC output terminals, 1st to 6th diodes, and 1st to 6th self-extinguishing elements, and the first DC input terminal includes the first diode. The cathode of the third diode, the cathode of the fifth diode, and the cathode of the fifth diode are connected to the second DC input terminal at the anode of the second diode, the anode of the fourth diode, and the sixth diode. The anode of the diode is connected, the anode of the first diode and the cathode of the second diode are connected to the first AC output terminal, and the third diode is connected to the second AC output terminal. Anode and said And the third AC output terminal is connected to the anode of the fifth diode and the cathode of the sixth diode, and the first diode is connected to the first self-extinguishing element. The second self-extinguishing element is provided in the second diode, the third self-extinguishing element is provided in the third diode, and the fourth self-extinguishing type is provided in the fourth diode. The fifth diode is connected to the fifth self-extinguishing element, the sixth diode is connected to the sixth self-extinguishing element in parallel, and the first to sixth self-extinguishing elements are connected in parallel. A DC / AC conversion circuit that converts a DC voltage generated in the capacitor into an AC voltage and applies it to the inductive load corresponding to on / off of the arc-extinguishing type element; and
A control method for controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements in a power conversion device comprising:
Controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements so that a plurality of on / off of the first to sixth self-extinguishing elements are not switched at substantially the same timing;
It is characterized by that.

本発明によれば、低損失で、交流電源から、電圧ピーク値の変動が少ないパルス状の電圧を負荷に印加することで、所望の周波数の交流電力を負荷に供給することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the alternating current power of a desired frequency can be supplied to a load by applying to a load the pulse-form voltage with little fluctuation | variation of a voltage peak value from an alternating current power supply with low loss.

本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on embodiment of this invention. 図1の電力変換装置の行う制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control which the power converter device of FIG. 1 performs. (a)乃至(f)は、図1の電力変換装置の行う制御を説明するための図である。(A) thru | or (f) is a figure for demonstrating the control which the power converter device of FIG. 1 performs. 図1に示す電力変換装置の、交流電源からパルス状の直流電圧を発生させる動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which generates the pulsed DC voltage from AC power supply of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、交流電源からパルス状の直流電圧を発生させる動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which generates the pulsed DC voltage from AC power supply of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、交流電源からパルス状の直流電圧を発生させる動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which generates the pulsed DC voltage from AC power supply of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、交流電源からパルス状の直流電圧を発生させる動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which generates the pulsed DC voltage from AC power supply of the power converter device shown in FIG. (a)乃至(c)は、図1の電力変換装置の出力するゲート信号とコンデンサに発生するパルス状の直流電圧とリアクトルに流れる電流との関係を説明するための図である。(A) thru | or (c) is a figure for demonstrating the relationship between the gate signal which the power converter device of FIG. 1 outputs, the pulse-form DC voltage which generate | occur | produces in a capacitor | condenser, and the electric current which flows into a reactor. 図1に示す電力変換装置の、パルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which supplies alternating current power to a load from the pulse-form DC voltage of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、パルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which supplies alternating current power to a load from the pulse-form DC voltage of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、パルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which supplies alternating current power to a load from the pulse-form DC voltage of the power converter device shown in FIG. 図1に示す電力変換装置の、パルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement which supplies alternating current power to a load from the pulse-form DC voltage of the power converter device shown in FIG. (a)乃至(j)は、図1に示す電力変換装置において、従来の制御方法でのゲート信号と、誘導性負荷に流れる電流と、コンデンサに発生する電圧と、の関係を示す図である。(A) thru | or (j) is a figure which shows the relationship between the gate signal by the conventional control method, the electric current which flows into an inductive load, and the voltage which generate | occur | produces in a capacitor | condenser in the power converter device shown in FIG. . (a)乃至(j)は、図1に示す電力変換装置において、本発明にかかる制御方法でのゲート信号と、誘導性負荷に流れる電流と、コンデンサに発生する電圧と、の関係を示す図である。(A) thru | or (j) is a figure which shows the relationship between the gate signal by the control method concerning this invention, the electric current which flows into an inductive load, and the voltage which generate | occur | produces in a capacitor | condenser in the power converter device shown in FIG. It is. (a),(b)は、図1に示す電力変換装置において、ソフトスイッチングで、コンデンサに発生するパルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する場合の、コンデンサに発生するパルス状の直流電圧と、パルスパターンで制御されるゲート信号と、の関係を示す図である。(A), (b) is a pulsed direct current generated in the capacitor in the case of supplying AC power to the load from the pulsed direct current voltage generated in the capacitor by soft switching in the power converter shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between a voltage and the gate signal controlled by a pulse pattern. (a)乃至(c)は、図1に示す電力変換装置において、コンデンサに発生するパルス状の直流電圧から交流電力を負荷に供給する場合の、コンデンサに発生するパルス状の直流電圧と、PWM(Pulse Width Modulation)によって制御されるゲート信号と、の関係を示す図である。(A) thru | or (c) are the pulse-form DC voltage which generate | occur | produces in a capacitor | condenser in the case of supplying alternating current power to the load from the pulse-form DC voltage which generate | occur | produces in a capacitor | condenser in the power converter device shown in FIG. It is a figure which shows the relationship with the gate signal controlled by (Pulse Width Modulation). 図1の電力変換装置の応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the power converter device of FIG. 図1の電力変換装置の応用例を示す図である。It is a figure which shows the application example of the power converter device of FIG.

以下、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1に示すように、本実施形態に係る電力変換装置10は、リアクトルLac1,Lac2,Lac3と、三相ブリッジ型MERS100と、直流交流変換回路200と、制御回路300と、から構成され、三相交流電源21と、3つの誘導性負荷LD1,LD2,LD3と、の間に接続されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the power conversion device 10 according to the present embodiment includes reactors Lac1, Lac2, and Lac3, a three-phase bridge type MERS100, a DC / AC conversion circuit 200, and a control circuit 300. It is connected between the phase AC power supply 21 and the three inductive loads LD1, LD2, and LD3.

三相ブリッジ型MERS100は、6つの逆導通型半導体スイッチSWU,SWV,SWW,SWX,SWY,SWZと、コンデンサCMと、交流入力端子AC1,AC2,AC3と、直流出力端子DCP,DCNと、から構成されている。
直流交流変換回路200は、6つの逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWw,SWx,SWy,SWzと、直流入力端子DC+,DC−と、交流出力端子ACu,ACv,ACwと、から構成されている。
逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzは、ダイオード部DU乃至DZ,Du乃至Dzと、ダイオード部DU乃至DZ,Du乃至Dzに並列に接続されたスイッチ部SU乃至SZ,Su乃至Szと、スイッチ部SU乃至SZ,Su乃至Szに配置されたゲートGU乃至GZ,Gu乃至Gzと、から構成されている。
The three-phase bridge type MERS 100 includes six reverse conducting semiconductor switches SWU, SWV, SWW, SWX, SWY, SWZ, a capacitor CM, AC input terminals AC1, AC2, AC3, and DC output terminals DCP, DCN. It is configured.
The DC / AC converter circuit 200 includes six reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWw, SWx, SWy, SWz, DC input terminals DC +, DC−, and AC output terminals ACu, ACv, ACw. Yes.
The reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ, SWu to SWz include diode units DU to DZ, Du to Dz, and switch units SU to SZ, Su to Sz connected in parallel to the diode units DU to DZ, Du to Dz. And gates GU to GZ and Gu to Gz disposed in the switch units SU to SZ and Su to Sz.

スイッチ部SU乃至SZ,Su乃至Szは、ゲートGU乃至GZ,Gu乃至Gzにオン信号が入力されるとオンに、オフ信号が入力されるとオフになる。
スイッチ部SU乃至SZ,Su乃至Szがオンになると、ダイオード部DU乃至DZ,Du乃至Dzは短絡され、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzの順逆両方向がオンになる。
スイッチ部SU乃至SZ,Su乃至Szがオフになると、ダイオード部DU乃至DZ,Du乃至Dzが機能し、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzはダイオード部DU乃至DZ,Du乃至Dzのみ片方向オンとなる。
逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzは、例えば、寄生ダイオードを有するNチャンネル型シリコンMOSFET(MOSFET:Metbl−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)である。
The switch units SU to SZ and Su to Sz are turned on when an on signal is input to the gates GU to GZ and Gu to Gz, and are turned off when an off signal is input.
When the switch units SU to SZ and Su to Sz are turned on, the diode units DU to DZ and Du to Dz are short-circuited, and the forward and reverse directions of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ and SWu to SWz are turned on.
When the switch units SU to SZ, Su to Sz are turned off, the diode units DU to DZ, Du to Dz function, and the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ, SWu to SWz are only the diode units DU to DZ, Du to Dz. One-way on.
The reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ and SWu to SWz are, for example, N-channel silicon MOSFETs (MOSFETs: Metbl-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) having parasitic diodes.

三相交流電源21は、交流電圧源VS1,VS2,VS3から構成される。交流電圧源VS1,VS2,VS3の出力は、リアクトルLac1,Lac2,Lac3の一端に接続されている。
三相交流電源21は、例えば、定格出力50Hz,2125Vの三相交流発電機である。
The three-phase AC power source 21 is composed of AC voltage sources VS1, VS2, and VS3. Outputs of the AC voltage sources VS1, VS2, and VS3 are connected to one ends of the reactors Lac1, Lac2, and Lac3.
The three-phase AC power source 21 is, for example, a three-phase AC generator with a rated output of 50 Hz and 2125V.

リアクトルLac1,Lac2,Lac3の他端は、三相ブリッジ型MERS100の交流入力端子AC1,AC2,AC3に接続されている。
リアクトルLac1乃至Lac3は、電流が流れることによって、三相交流電源21から供給される電力を磁気エネルギーとして蓄積する。
The other ends of reactors Lac1, Lac2, and Lac3 are connected to AC input terminals AC1, AC2, and AC3 of three-phase bridge type MERS100.
Reactors Lac1 to Lac3 accumulate electric power supplied from three-phase AC power supply 21 as magnetic energy when current flows.

三相ブリッジ型MERS100の交流入力端子AC1にはダイオード部DUのアノードとダイオード部DXのカソードとが、交流入力端子AC2にはダイオード部DVのアノードとダイオード部DYのカソードとが、交流入力端子AC3にはダイオード部DWのアノードとダイオード部DZのカソードとが接続され、直流出力端子DCPにはダイオード部DU,DV,DWのカソードとコンデンサCMの正極と直流交流変換回路200の直流入力端子DC+とが、直流出力端子DCNにはダイオード部DX,DY,DZのアノードとコンデンサCMの負極と直流交流変換回路200の直流入力端子DC−とが接続されている。   The AC input terminal AC1 of the three-phase bridge type MERS100 has an anode of the diode unit DU and a cathode of the diode unit DX, and the AC input terminal AC2 has an anode of the diode unit DV and a cathode of the diode unit DY. Are connected to the anode of the diode part DW and the cathode of the diode part DZ. The DC output terminal DCP is connected to the cathodes of the diode parts DU, DV, DW, the positive electrode of the capacitor CM, and the DC input terminal DC + of the DC / AC converter circuit 200. However, the anodes of the diode portions DX, DY, DZ, the negative electrode of the capacitor CM, and the DC input terminal DC− of the DC / AC conversion circuit 200 are connected to the DC output terminal DCN.

三相ブリッジ型MERS100は、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフに伴い、リアクトルLac1乃至Lac3に蓄積されていた磁気エネルギーを、コンデンサCMに、電荷の形で静電エネルギーとして回収し、回収したエネルギーを再びリアクトルLac1乃至Lac3に戻す。このコンデンサCMの端子間の電圧Vcmが、直流出力端子DCP−DCN間に、印加される。   The three-phase bridge type MERS100 collects magnetic energy stored in the reactors Lac1 to Lac3 as electrostatic energy in the form of electric charges in the capacitors Lac1 to Lac3 as the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ are turned on and off. The recovered energy is returned to the reactors Lac1 to Lac3 again. The voltage Vcm between the terminals of the capacitor CM is applied between the DC output terminals DCP-DCN.

直流交流変換回路200の直流入力端子DC+にはダイオード部Du,Dv,Dwのカソードが、直流入力端子DC−にはダイオード部Dx,Dy,Dzのアノードが接続され、交流出力端子ACuにはダイオード部Duのアノードとダイオード部Dxのカソードと誘導性負荷LD1の一端とが、交流出力端子ACvにはダイオード部Dvのアノードとダイオード部Dyのカソードと誘導性負荷LD2の一端とが、交流出力端子ACwにはダイオード部Dwのアノードとダイオード部Dzのカソードと誘導性負荷LD3の一端とが接続されている。
直流交流変換回路200は、逆導通型半導体スイッチUSW乃至ZSWのオン・オフに伴い、直流入力端子DC+とDC−との間に印加された直流電圧を交流出力端子ACu乃至ACwに出力し、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に交流電圧を印加する。
The DC input terminal DC + of the DC / AC converter circuit 200 is connected to the cathodes of the diode portions Du, Dv, Dw, the DC input terminal DC− is connected to the anodes of the diode portions Dx, Dy, Dz, and the AC output terminal ACu is connected to the diode. The anode of the part Du, the cathode of the diode part Dx, and one end of the inductive load LD1 are connected to the AC output terminal ACv. The anode of the diode part Dv, the cathode of the diode part Dy, and one end of the inductive load LD2 are connected to the AC output terminal. The anode of the diode part Dw, the cathode of the diode part Dz, and one end of the inductive load LD3 are connected to ACw.
The DC / AC converter circuit 200 outputs a DC voltage applied between the DC input terminals DC + and DC− to the AC output terminals ACu to ACw in accordance with the turning on / off of the reverse conducting semiconductor switches USW to ZSW. AC voltage is applied to the capacitive loads LD1, LD2, and LD3.

誘導性負荷LD1,LD2,LD3は、それぞれ、インダクタンスL1と抵抗R1との直列回路、インダクタンスL2と抵抗R2との直列回路、インダクタンスL3と抵抗R3との直列回路、で表される。誘導性負荷LD1,LD2,LD3は、例えば、三相モータの各相である。   The inductive loads LD1, LD2, and LD3 are represented by a series circuit of an inductance L1 and a resistor R1, a series circuit of an inductance L2 and a resistor R2, and a series circuit of an inductance L3 and a resistor R3, respectively. Inductive loads LD1, LD2, and LD3 are, for example, each phase of a three-phase motor.

制御回路300は、逆導通型半導体スイッチSWU,SWV,SWW,SWX,SWY,SWZ,SWu,SWv,SWw,SWx,SWy,SWzのゲートGU,GV,GW,GX,GY,GZ,Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gzにそれぞれゲート信号SGGU,SGGV,SGGW,SGGX,SGGY,SGGZ,SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGzを出力する。
制御回路300は、例えば、コンパレータ、フリップフロップ、タイマ等から構成される電子回路である。
The control circuit 300 includes reverse conducting semiconductor switches SWU, SWV, SWW, SWX, SWY, SWZ, SWu, SWv, SWw, SWx, SWy, and SWz gates GU, GV, GW, GX, GY, GZ, Gu, Gv. , Gw, Gx, Gy, Gz, gate signals SGGU, SGGV, SGGW, SGGX, SGGY, SGGZ, SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, SGGz are output.
The control circuit 300 is an electronic circuit that includes, for example, a comparator, a flip-flop, and a timer.

ゲート信号SGGU乃至SGGZ,SGGu乃至SGGzは、オン信号とオフ信号からなり、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzのオン・オフを切り替える。
ゲート信号SGGU乃至SGGZ,SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号は、例えばオン信号がハイレベルの電圧で、オフ信号がローレベルの電圧である。
The gate signals SGGU to SGGZ, SGGu to SGGz are composed of an on signal and an off signal, and switch on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ, SWu to SWz.
The on signal / off signal of the gate signals SGGU to SGGZ, SGGu to SGGz is, for example, a voltage whose on signal is a high level and a voltage whose off signal is a low level.

制御回路300は、ゲート信号SGGU乃至SGGZによって、交流電圧源VS1の出力する電圧が正の場合は、逆導通型半導体スイッチSWXのオン・オフを制御し、逆導通型半導体スイッチSWUをオフに保ち、交流電圧源VS1の出力する電圧が負の場合は逆導通型半導体スイッチSWUのオン・オフを制御し、逆導通型半導体スイッチSWXをオフに保つ。同様に、交流電圧源VS2の出力する電圧が正の場合は、逆導通型半導体スイッチSWYのオン・オフを制御し逆導通型半導体スイッチSWVをオフに保ち、負の場合は逆導通型半導体スイッチSWVのオン・オフを制御し逆導通型半導体スイッチSWYをオフに保ち、交流電圧源VS3の出力する電圧が正の場合は、逆導通型半導体スイッチSWZのオン・オフを制御し逆導通型半導体スイッチSWWをオフに保ち、負の場合は逆導通型半導体スイッチSWWのオン・オフを制御し逆導通型半導体スイッチSWZをオフに保つ。   When the voltage output from the AC voltage source VS1 is positive by the gate signals SGGU to SGGZ, the control circuit 300 controls on / off of the reverse conducting semiconductor switch SWX and keeps the reverse conducting semiconductor switch SWU off. When the voltage output from the AC voltage source VS1 is negative, the reverse conducting semiconductor switch SWU is controlled to be turned on / off, and the reverse conducting semiconductor switch SWX is kept off. Similarly, when the voltage output from the AC voltage source VS2 is positive, the reverse conducting semiconductor switch SWY is controlled to be turned on and off to keep the reverse conducting semiconductor switch SWV off. When the voltage is negative, the reverse conducting semiconductor switch When the reverse conduction type semiconductor switch SWY is kept off by controlling ON / OFF of the SWV, and the voltage output from the AC voltage source VS3 is positive, the reverse conduction type semiconductor switch SWZ is controlled by turning on / off the reverse conduction type semiconductor switch SWZ. The switch SWW is kept off, and if negative, the reverse conducting semiconductor switch SWW is controlled to be turned on / off to keep the reverse conducting semiconductor switch SWZ off.

逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフを制御する場合のゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号の時間・オフ信号の時間は、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に変わる直前のコンデンサCMの電圧Vcmが略0であるように、また、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオフ信号からオン信号に変わる直前の逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZを流れる電流が略0であるように、予め調整されている。このオン信号・オフ信号の期間は、コンデンサCMの容量とリアクトルLac1乃至Lac3のインダクタンスとで定まる共振の半周期より、それぞれ長いことが好ましい。
制御回路300は、例えば、図2に示すように、オン信号とオフ信号とのデューティ比が0.4で、周波数fが5キロHzのゲート信号SGGU乃至SGGZを用いて、交流電圧源VS1乃至VS3の出力電圧の正・負に対応する逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフを制御する。
When the ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ is controlled, the ON / OFF signal time of the gate signals SGGU to SGGZ is the capacitor immediately before the gate signals SGGU to SGGZ change from the ON signal to the OFF signal. Pre-adjustment so that the CM voltage Vcm is substantially zero, and the current flowing through the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ immediately before the gate signals SGGU to SGGZ change from the off signal to the on signal is substantially zero. Has been. The period of the on signal / off signal is preferably longer than the half cycle of resonance determined by the capacitance of the capacitor CM and the inductances of the reactors Lac1 to Lac3.
For example, as illustrated in FIG. 2, the control circuit 300 uses the gate signals SGGU to SGGZ having a duty ratio of 0.4 for the on signal and the off signal and a frequency f of 5 kHz, and the alternating voltage sources VS1 to VS1 to ON / OFF of reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ corresponding to positive / negative of the output voltage of VS3 is controlled.

また、制御回路300は、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのゲートGu乃至Gzに、予め設定されたパルスパターンのゲート信号SGGu乃至SGGzを出力する。このパルスパターンは、例えば、図3に示すような、電流型インバータに用いられる多パルスのパルス幅変調のパルスパターンである。   The control circuit 300 outputs gate signals SGGu to SGGz having a preset pulse pattern to the gates Gu to Gz of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz. This pulse pattern is, for example, a multi-pulse pulse width modulation pulse pattern used in a current type inverter as shown in FIG.

図3に示すように、ゲート信号SGGuとゲート信号SGGxとはオン信号・オフ信号が互いに逆で、同様に、ゲート信号SGGvとゲート信号SGGyとはオン信号・オフ信号が互いに逆で、ゲート信号SGGwとゲート信号SGGzとはオン信号・オフ信号が互いに逆である。   As shown in FIG. 3, the gate signal SGGu and the gate signal SGGx are opposite to each other in the on signal / off signal. Similarly, the gate signal SGGv and the gate signal SGGy are opposite in the on signal / off signal from each other. The SGGw and the gate signal SGGz are opposite in ON signal / OFF signal.

また、制御回路300は、逆導通型半導体スイッチSWuとSWxのオン・オフが共にオンにならないように、同様に、逆導通型半導体スイッチSWvとSWyのオン・オフが、逆導通型半導体スイッチSWwとSWzのオン・オフが、共にオンにならないようにゲート信号SGGu乃至SGGzを制御する。
これは、コンデンサCMが逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzを介して短絡させないようにするためである。
Similarly, the control circuit 300 is configured so that the reverse conduction type semiconductor switches SWv and SWy are turned on / off so that the reverse conduction type semiconductor switches SWu and SWx are not turned on / off. And the gate signals SGGu to SGGz are controlled so that both ON and OFF of SWz do not turn ON.
This is to prevent the capacitor CM from being short-circuited via the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz.

また、本発明にかかる電力変換装置10おいてゲート信号SGGu及びSGGxは、従来のパルスパターンとは違い、ゲート信号SGGu及びSGGxのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと、ゲート信号SGGv及びSGGyのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと、ゲート信号SGGw及びSGGzのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングとは、違うタイミングになるように制御されている。
そのため、逆導通型半導体スイッチSWuのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWv,SWy,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わることはなく、逆導通型半導体スイッチSWxのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWv,SWy,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わることはなく、逆導通型半導体スイッチSWvのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わることはなく、逆導通型半導体スイッチSWyのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わることはなく、逆導通型半導体スイッチSWwのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWv,及び,SWyのオン・オフが切り替わることはなく、逆導通型半導体スイッチSWzのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWv,及び,SWzのオン・オフが切り替わることはない。
この点が、従来の制御方法に対して新しいことである。その効果については後述する。
Further, in the power conversion device 10 according to the present invention, the gate signals SGGu and SGGx are different from the conventional pulse pattern, and the timing of switching the on signal / off signal of the pair of the gate signals SGGu and SGGx, and the gate signals SGGv and SGGy. The timing at which the ON signal / OFF signal of the pair of the signals is switched and the timing at which the ON signal / OFF signal of the pair of the gate signals SGGw and SGGz are switched are controlled to be different from each other.
Therefore, the reverse conduction semiconductor switches SWv, SWy, SWw, and SWz are not turned on and off at substantially the same timing when the reverse conduction semiconductor switch SWu is turned on / off, and the reverse conduction semiconductor switch SWx is turned on.・ On / off of reverse conducting semiconductor switches SWv, SWy, SWw, and SWz does not switch at substantially the same timing when switching off, and reverse conducting at approximately the same timing when reverse conducting semiconductor switch SWv switches on / off. ON / OFF of the type semiconductor switches SWu, SWx, SWw, and SWz is not switched, and the reverse conduction type semiconductor switches SWu, SWx, SWw, and SW are switched at substantially the same timing when the reverse conduction type semiconductor switch SWy is switched on / off. , SWz is not switched on / off, The reverse conduction semiconductor switches SWu, SWx, SWv, and SWy are not turned on and off at substantially the same timing when the conduction type semiconductor switch SWw is turned on and off, and the reverse conduction type semiconductor switch SWz is turned on and off. The reverse conducting semiconductor switches SWu, SWx, SWv, and SWz are not switched on and off at substantially the same timing when switching.
This point is new to the conventional control method. The effect will be described later.

次に、上記構成の電力変換装置10の動作を説明する。
まず、図4A乃至4Dを参照して、コンデンサCMに電圧が発生する動作について説明する。
Next, the operation of the power conversion device 10 configured as described above will be described.
First, an operation for generating a voltage in the capacitor CM will be described with reference to FIGS. 4A to 4D.

理解を容易にするために、交流電圧源VS1の出力する電圧が交流電圧源VS2の出力する電圧より高い場合の動作について説明する。図4A乃至4Dにおいて、交流電圧源VS3と逆導通型半導体スイッチSWW,SWZ、直流交流変換回路300、誘導性負荷LD1,LD2,LD3は省略してある。
初期状態は、コンデンサCMに電荷が蓄積されており、逆導通型半導体スイッチSWU,SWV,SWX,SWYがオフである図4Dの状態であるとする。
In order to facilitate understanding, an operation when the voltage output from the AC voltage source VS1 is higher than the voltage output from the AC voltage source VS2 will be described. 4A to 4D, the AC voltage source VS3, the reverse conducting semiconductor switches SWW and SWZ, the DC / AC conversion circuit 300, and the inductive loads LD1, LD2, and LD3 are omitted.
Assume that the initial state is the state of FIG. 4D in which charges are accumulated in the capacitor CM and the reverse conducting semiconductor switches SWU, SWV, SWX, SWY are off.

予め設定された周波数fによって定まる時刻t1において、制御回路300は、ゲート信号SGGV、SGGXをオン信号に切り替え、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYをオフ信号に保持する。
逆導通型半導体スイッチSWV,SWXはオンに切り替わり、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYはオフを保持する。
すると、図4Aに示すように電流が、交流電圧源VS1から、交流入力端子AC1を通り、オンの逆導通型半導体スイッチSWXを介してコンデンサCMの負極に流入する。コンデンサCMの正極から流れ出す電流は、オンの逆導通型半導体スイッチSWVを介して交流入力端子AC2を通り、交流電圧源VS2を流れる。また、コンデンサCMの電圧Vcmは、直流出力端子DCP−DCN間に印加され、コンデンサCMに蓄積される静電エネルギーは、直流交流変換回路200を介して誘導性負荷LD1乃至LD3に供給される。
At time t1 determined by a preset frequency f, the control circuit 300 switches the gate signals SGGV and SGGX to the on signal and holds the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY as the off signal.
The reverse conducting semiconductor switches SWV and SWX are switched on, and the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY are kept off.
Then, as shown in FIG. 4A, a current flows from the AC voltage source VS1 through the AC input terminal AC1 to the negative electrode of the capacitor CM via the ON reverse conducting semiconductor switch SWX. The current flowing out from the positive electrode of the capacitor CM passes through the AC input terminal AC2 via the ON reverse conducting semiconductor switch SWV and flows through the AC voltage source VS2. The voltage Vcm of the capacitor CM is applied between the DC output terminals DCP and DCN, and the electrostatic energy accumulated in the capacitor CM is supplied to the inductive loads LD1 to LD3 via the DC / AC conversion circuit 200.

コンデンサCMの電荷が全て放電される時刻t2において、図4Bに示すように、電流が、交流入力端子AC1から、オフの逆導通型半導体スイッチSWUとオンの逆導通型半導体スイッチSWVを通るルートと、オンの逆導通型半導体スイッチSWXとオフの逆導通型半導体スイッチSWYを通るルートの2つのルートを通り、交流入力端子AC2へ流れる。
リアクタンスLac1とリアクタンスLac2とは、電流が流れることによって磁気エネルギーが蓄積される。コンデンサCMの電圧Vcmはほぼ変化しない。
At time t2 when all the electric charge of the capacitor CM is discharged, as shown in FIG. 4B, a current flows from the AC input terminal AC1 through the off reverse conducting semiconductor switch SWU and the on reverse conducting semiconductor switch SWV. , And flows through the two routes of the route passing through the reverse reverse conducting semiconductor switch SWX and the off reverse conducting semiconductor switch SWY to the AC input terminal AC2.
The reactance Lac1 and the reactance Lac2 store magnetic energy as a current flows. The voltage Vcm of the capacitor CM hardly changes.

制御回路300は予め設定されたデューティ比により、時刻t3において、ゲート信号SGGV,SGGXをオフ信号に切り替える。ゲート信号SGGU,SGGYはオフ信号に保持される。
逆導通型半導体スイッチSWV,SWXはオフに切り替わり、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYはオフを保持する。
逆導通型半導体スイッチSWVを流れる電流と逆導通型半導体スイッチSWXを流れる電流が遮断され、リアクトルLac1,Lac2に蓄積された磁気エネルギーによって、図4Cに示すように電流が、逆導通型半導体スイッチSWUのダイオード部DUを介してコンデンサCMの正極に流入する。これによりコンデンサCMは、リアクトルLac1,Lac2に蓄積された磁気エネルギーを、電荷の形で静電エネルギーとして蓄積する。コンデンサCMの負極から流れる電流は、オフの逆導通型半導体スイッチSWYダイオード部DYを介して交流入力端子AC2を流れる。また、コンデンサCMの電圧Vcmは、直流出力端子DCP−DCN間に印加され、コンデンサCMに蓄積される静電エネルギーは、コンデンサCMを直流電圧源として直流交流変換回路200を介して誘導性負荷LD1乃至LD3に供給される。
時刻t2から時刻t3において、コンデンサCMの電圧が略0であることから、時刻t3におけるスイッチングは、ソフトスイッチングである。
The control circuit 300 switches the gate signals SGGV and SGGX to the off signal at time t3 with a preset duty ratio. The gate signals SGGU and SGGY are held as off signals.
The reverse conducting semiconductor switches SWV and SWX are switched off, and the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY are kept off.
The current flowing through the reverse conduction type semiconductor switch SWV and the current flowing through the reverse conduction type semiconductor switch SWX are cut off, and the magnetic energy accumulated in the reactors Lac1 and Lac2 causes the current to flow as shown in FIG. Flows into the positive electrode of the capacitor CM through the diode portion DU. As a result, the capacitor CM accumulates the magnetic energy accumulated in the reactors Lac1 and Lac2 as electrostatic energy in the form of electric charges. The current flowing from the negative electrode of the capacitor CM flows through the AC input terminal AC2 via the OFF reverse conducting semiconductor switch SWY diode portion DY. The voltage Vcm of the capacitor CM is applied between the DC output terminals DCP-DCN, and the electrostatic energy accumulated in the capacitor CM is inductive load LD1 via the DC-AC conversion circuit 200 using the capacitor CM as a DC voltage source. To LD3.
Since the voltage of the capacitor CM is substantially 0 from time t2 to time t3, switching at time t3 is soft switching.

時刻t4においてリアクトルLac1,Lac2に蓄積されていた磁気エネルギーが無くなると、図4Dに示すように、交流入力端子AC1から交流入力端子AC2へ流れる電流は遮断される。また、コンデンサCMの電圧Vcmは、直流出力端子DCP−DCN間に印加され、コンデンサCMに蓄積される静電エネルギーは、直流交流変換回路200を介して誘導性負荷LD1乃至LD3に供給される。   When the magnetic energy accumulated in reactors Lac1 and Lac2 disappears at time t4, the current flowing from AC input terminal AC1 to AC input terminal AC2 is cut off as shown in FIG. 4D. The voltage Vcm of the capacitor CM is applied between the DC output terminals DCP and DCN, and the electrostatic energy accumulated in the capacitor CM is supplied to the inductive loads LD1 to LD3 via the DC / AC conversion circuit 200.

予め設定された周波数fにより定まる時刻t5において、再び、制御回路300は、ゲート信号SGGV、SGGXをオン信号に切り替え、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYをオフ信号に保持する。逆導通型半導体スイッチSWV,SWXはオンに切り替わり、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYはオフを保持する。
すると、再び図4Aに示すように電流が流れ、コンデンサCMに蓄積していた静電エネルギーが放出される。
時刻t4から時刻t5においては、図4Dからもわかるように、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYに電流は流れていない。よって、時刻t5におけるスイッチングはソフトスイッチングである。
At time t5 determined by the preset frequency f, the control circuit 300 switches the gate signals SGGV and SGGX to the on signal again and holds the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY as the off signal. The reverse conducting semiconductor switches SWV and SWX are switched on, and the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY are kept off.
Then, a current flows again as shown in FIG. 4A, and the electrostatic energy accumulated in the capacitor CM is released.
From time t4 to time t5, as can be seen from FIG. 4D, no current flows through the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY. Therefore, switching at time t5 is soft switching.

このように、電力変換装置10において、図4Aから図4Dに示したモードが、三相交流電源21の各相で繰り返されて、コンデンサCMにピークから略0の間で振動するパルス状の直流電圧が繰り返し発生する。   As described above, in the power conversion device 10, the modes shown in FIGS. 4A to 4D are repeated in each phase of the three-phase AC power supply 21, and the pulsed DC that vibrates between about 0 and the peak in the capacitor CM. Voltage is generated repeatedly.

以上のように、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフに対応してコンデンサCMにピークから略0の間で振動するパルス状の直流電圧が繰り返し発生し、この電圧が直流出力端子DCP−DCN間に印加される。   As described above, a pulsed DC voltage oscillating between the peak and about 0 is repeatedly generated in the capacitor CM in response to the on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ, and this voltage is generated by the DC output terminal DCP. -Applied between DCN.

この、ゲート信号SGGX,SGGVと、コンデンサCMの端子間にかかる電圧Vcmと、リアクトルLac1に流れる電流ILac1の関係は、例えば、図5(a)乃至(c)に示すようになる。
図5は、コンデンサCMに発生する電圧Vcmの時間変化の例を示すもので、図5(a)は電圧Vcmの時間変化を、図5(b)は電流ILac1の時間変化を、図5(c)はゲート信号SGGX,SGGVの時間変化を示す。図中のt1乃至t5は図4A乃至4Dの時刻t1乃至t5に対応する。
The relationship between the gate signals SGGX and SGGV, the voltage Vcm applied between the terminals of the capacitor CM, and the current ILac1 flowing through the reactor Lac1 is as shown in FIGS. 5A to 5C, for example.
FIG. 5 shows an example of the time change of the voltage Vcm generated in the capacitor CM. FIG. 5A shows the time change of the voltage Vcm, FIG. 5B shows the time change of the current ILac1, and FIG. c) shows the time change of the gate signals SGGX and SGGV. T1 to t5 in the figure correspond to times t1 to t5 in FIGS. 4A to 4D.

制御回路300が、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフを上述のように制御することによって、コンデンサCMとリアクトルLac1,Lac2,Lac3とが共振し、図5(a)に示すようなピークから略0の間で振動するパルス状の直流電圧が、コンデンサCMに発生する。
そのため、図5(a),(c)に示すように、制御回路300によって出力されるゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号・オフ信号の1サイクルの間に、コンデンサCMは1度の充放電を完了する。
As the control circuit 300 controls the ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ as described above, the capacitor CM and the reactors Lac1, Lac2, and Lac3 resonate, as shown in FIG. A pulsed DC voltage that oscillates between about 0 and the peak is generated in the capacitor CM.
Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5C, the capacitor CM is charged and discharged once during one cycle of the ON signal / OFF signal of the gate signals SGGU to SGGZ output by the control circuit 300. Complete.

また、上述したように、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に変わる時刻(例えば、時刻t3)において、コンデンサCMの電圧が略0である。よって、図5(a),(c)に示すように、時刻t3におけるスイッチングは、ソフトスイッチングである。
また、上述したように、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオフ信号からオン信号に変わる時刻(例えば、時刻t5)においては、逆導通型半導体スイッチSWU,SWYに電流は流れていない。よって、図5(b),(c)に示すように、ゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号・オフ信号が切り替わる時は、ソフトスイッチングになる。
つまり、ゲート信号SGGX乃至SGGVのオン信号・オフ信号が切り替わる時、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZに印加される電圧が略0、あるいは、電流が略0であることから、このスイッチングはソフトスイッチングである。
Further, as described above, the voltage of the capacitor CM is substantially zero at the time when the gate signals SGGU to SGGZ change from the on signal to the off signal (for example, time t3). Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5C, switching at time t3 is soft switching.
Further, as described above, at the time when the gate signals SGGU to SGGZ change from the off signal to the on signal (for example, time t5), no current flows through the reverse conducting semiconductor switches SWU and SWY. Therefore, as shown in FIGS. 5B and 5C, when the ON signal / OFF signal of the gate signals SGGU to SGGZ is switched, soft switching is performed.
That is, when the gate signals SGGX to SGGV are switched between ON and OFF signals, the voltage applied to the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ is substantially 0 or the current is substantially 0. It is.

なお、上記時刻t3−t4の期間は、図4Cに示すように、コンデンサCMは、リアクトルLac1,Lac2と直列共振回路を形成している。そのため、コンデンサCMに電荷が蓄積せずリアクトルLac,Lac2に電流が流れている時刻t1から、コンデンサCMに電荷が蓄積しリアクトルLac,Lac2に電流が流れていない時刻t4までの時間は、コンデンサCMとリアクトルLac1,Lac2との直列回路の共振周期の略4分の1になる。   In the period from time t3 to time t4, as shown in FIG. 4C, the capacitor CM forms a series resonance circuit with the reactors Lac1 and Lac2. Therefore, the time from time t1 when charge does not accumulate in the capacitor CM and current flows through the reactors Lac and Lac2 to time t4 when charge accumulates in the capacitor CM and current does not flow through the reactors Lac and Lac2 And the resonance period of the series circuit of reactors Lac1 and Lac2 is approximately one-fourth.

以上のように、ゲート信号SGGX乃至SGGVのオン信号・オフ信号に対応して逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフが切り替わることによって、フルブリッジ型MERS100のコンデンサCMにパルス状の直流電圧が発生する。
また、この逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフの切り替えは、ソフトスイッチングである。
As described above, by turning on / off the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ in response to the on / off signals of the gate signals SGGX to SGGV, a pulsed DC voltage is applied to the capacitor CM of the full bridge type MERS100. Occurs.
Further, the on / off switching of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ is soft switching.

次に、図6A乃至6Dを参照して、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に流れる電流ILD1,ILD2,ILD3について説明する。図6A,6B,6Cに示す矢印は、電流の流れる向きの正方向を示す。   Next, the currents ILD1, ILD2, and ILD3 flowing through the inductive loads LD1, LD2, and LD3 will be described with reference to FIGS. 6A to 6D. The arrows shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C indicate the positive direction in which the current flows.

逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWwのうち、1つだけがオンの場合、例えば、逆導通型半導体スイッチSWu,SWy,SWzがオン,逆導通型半導体スイッチSWx,SWv,SWwがオフの場合、電流は、図6Aに示すように流れる。
コンデンサCMの電圧Vcmが、交流出力端子ACu−ACv間,ACu−ACw間に印可される。直流入力端子DC+から流れる電流Iinは、その正・負に関わらずオンの逆導通型半導体スイッチSWuを通って、誘導性負荷LD1を流れる。誘導性負荷LD1,LD2,LD3の共通接点から誘導性負荷LD2,LD3を流れる電流ILD2,ILD3は、その正・負に関わらず、オンの逆導通型半導体スイッチSWy,SWzを通り、直流入力端子DC−を流れる。
直流入力端子DC+から流れる電流Iinと、誘導性負荷LD1,LD2,LD3を流れる電流ILD1,ILD2,ILD3と、直流入力端子DC−へ流れる電流Ioutと、の関係は、キルヒホッフの第一法則から、Iin=ILD1=ILD2+ILD3=Ioutが成り立つ。
When only one of the reverse conduction type semiconductor switches SWu, SWv, SWw is on, for example, when the reverse conduction type semiconductor switches SWu, SWy, SWz are on, and the reverse conduction type semiconductor switches SWx, SWv, SWw are off The current flows as shown in FIG. 6A.
The voltage Vcm of the capacitor CM is applied between the AC output terminals ACu-ACv and ACu-ACw. The current Iin flowing from the DC input terminal DC + flows through the inductive load LD1 through the reverse conducting semiconductor switch SWu which is on regardless of the positive / negative. The currents ILD2 and ILD3 flowing through the inductive loads LD2 and LD3 from the common contact point of the inductive loads LD1, LD2 and LD3 pass through the reverse-conducting semiconductor switches SWy and SWz which are turned on regardless of the positive / negative, and the DC input terminal It flows through DC-.
The relationship between the current Iin flowing from the DC input terminal DC +, the currents ILD1, ILD2, and ILD3 flowing through the inductive loads LD1, LD2, and LD3, and the current Iout flowing to the DC input terminal DC− is based on Kirchhoff's first law: Iin = ILD1 = ILD2 + ILD3 = Iout holds.

逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWwのうち、2つがオンの場合、例えば、逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWzがオンで、逆導通型半導体スイッチSWx,SWy,SWwがオフの時、電流は、図6Bに示すように流れる。
コンデンサCMの電圧Vcmが、交流出力端子ACu−ACw間,ACv−ACw間に印可される。直流入力端子DC+から流れる電流Iinは、電流ILD1と電流ILD2とに分流し、その正・負に関わらずオンの逆導通型半導体スイッチSWu,SWvを通って、誘導性負荷LD1,LD2を流れる。誘導性負荷LD1,LD2,LD3の共通接点から誘導性負荷LD3を流れる電流ILD3は、その正・負に関わらず、オンの逆導通型半導体スイッチSWzを通り、直流入力端子DC−を流れる。
When two of the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWw are on, for example, when the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWz are on and the reverse conducting semiconductor switches SWx, SWy, SWw are off, The current flows as shown in FIG. 6B.
The voltage Vcm of the capacitor CM is applied between the AC output terminals ACu-ACw and between ACv-ACw. A current Iin flowing from the DC input terminal DC + is divided into a current ILD1 and a current ILD2, and flows through the inductive loads LD1 and LD2 through the ON reverse conducting semiconductor switches SWu and SWv regardless of the positive or negative. The current ILD3 flowing through the inductive load LD3 from the common contact of the inductive loads LD1, LD2, and LD3 passes through the ON reverse conducting semiconductor switch SWz and flows through the DC input terminal DC− regardless of the positive / negative.

逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWwの全てがオフの場合、電流は、図6Cに示すように流れる。
三相ブリッジ型MERS100から電力は供給されず(電流Iinが0)、コンデンサCMの電圧Vcmは誘導性負荷LD1乃至LD3に印加されない。誘導性負荷LD1乃至LD3に流れる電流ILD1乃至ILD3は、電流が流れることで蓄積された磁気エネルギーによって、電流の正・負に関わらず、オンの逆導通型半導体スイッチSWx,SWy,SWzを介して流れる。
When all of the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWw are off, current flows as shown in FIG. 6C.
No power is supplied from the three-phase bridge type MERS 100 (current Iin is 0), and the voltage Vcm of the capacitor CM is not applied to the inductive loads LD1 to LD3. The currents ILD1 to ILD3 flowing through the inductive loads LD1 to LD3 pass through the ON reverse conducting semiconductor switches SWx, SWy, SWz regardless of whether the current is positive or negative depending on the magnetic energy accumulated by the flow of the current. Flowing.

逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWwの全てがオンの場合、電流は、図6Dに示すように流れる。
三相ブリッジ型MERS100から電力は供給されず(電流Iinが0)、コンデンサCMの電圧Vcmは誘導性負荷LD1乃至LD3に印加されない。誘導性負荷LD1乃至LD3に流れる電流ILD1乃至ILD3は、電流が流れることで蓄積された磁気エネルギーによって、電流の正・負に関わらず、オンの逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWwを介して流れる。
When all of the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWw are on, current flows as shown in FIG. 6D.
No power is supplied from the three-phase bridge type MERS 100 (current Iin is 0), and the voltage Vcm of the capacitor CM is not applied to the inductive loads LD1 to LD3. The currents ILD1 to ILD3 flowing through the inductive loads LD1 to LD3 pass through the ON reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, and SWw regardless of whether the current is positive or negative depending on the magnetic energy accumulated by the flow of the current. Flowing.

このように、逆導通型半導体スイッチSWu,SWv,SWw,SWx,SWy,SWzのオン・オフに対応して、交流出力端子ACu,ACv,ACwの間に電圧Vcmが出力され、オンの逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzを介して誘導性負荷LD1,LD2,LD3に電流が流れ、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に交流電力が供給される。   As described above, the voltage Vcm is output between the AC output terminals ACu, ACv, and ACw in response to the ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWv, SWw, SWx, SWy, SWz, and the reverse conducting of ON. Current flows through the inductive loads LD1, LD2, and LD3 through the type semiconductor switches SWu to SWz, and AC power is supplied to the inductive loads LD1, LD2, and LD3.

次に、制御回路300が出力するゲート信号SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGzのオン信号・オフ信号の切り替わりに伴う、コンデンサCMにかかる電圧Vcm、及び、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に流れる電流ILD1,ILD2,ILD3の変化について説明する。   Next, the voltage Vcm applied to the capacitor CM and the inductive loads LD1, LD2, and LD3 according to the switching of the ON signal / OFF signal of the gate signals SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, and SGGz output from the control circuit 300. Changes in the currents ILD1, ILD2, and ILD3 flowing in the current will be described.

まず、理解を容易にするために、従来のパルスパターンでゲート信号SGGu乃至SGGzを制御した場合について、図7を参照して説明する。すなわち、ゲート信号SGGu及びSGGxのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと,ゲート信号SGGv及びSGGyのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと,ゲート信号SGGw及びSGGzのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと、が違うタイミングに設定しなかった場合について、説明する。   First, in order to facilitate understanding, a case where the gate signals SGGu to SGGz are controlled with a conventional pulse pattern will be described with reference to FIG. That is, the ON signal / OFF signal switching timing of the gate signal SGGu and SGGx pair, the ON signal / OFF signal switching timing of the gate signal SGGv and SGGy pair, and the ON signal OFF of the gate signal SGGw and SGGz pair A case where the timing at which the signal is switched is not set to a different timing will be described.

図7は、コンデンサCMにかかる電圧Vcmと、ゲート信号SGGu乃至SGGzと、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に流れる負荷電流ILD1,ILD2,ILD3とのそれぞれの時間変化を示したものである。
図7(a)はコンデンサCMの電圧Vcm、図7(b)乃至(g)は、ゲート信号SGGu乃至SGGz、図7(h)乃至(j)は負荷電流ILD1乃至ILD3、の時間変化を示すものである。
FIG. 7 shows changes over time in the voltage Vcm applied to the capacitor CM, the gate signals SGGu to SGGz, and the load currents ILD1, ILD2, and ILD3 flowing through the inductive loads LD1, LD2, and LD3.
7A shows the voltage Vcm of the capacitor CM, FIGS. 7B to 7G show the gate signals SGGu to SGGz, and FIGS. 7H to 7J show the time changes of the load currents ILD1 to ILD3. Is.

上述の動作を繰り返すことにより、図7(h)乃至(j)に示すように、位相が互いに略120°ずれた正弦波状の電流ILD1乃至ILD3が誘導性負荷LD1乃至LD3に流れる。
しかし、例えば、ゲート信号SGGvとSGGwとが同時にオン信号からオフ信号に切り替わる時刻Tp1において、電圧Vcmのピークが急激に(図7では略15キロVに)上昇する。同様に、ゲート信号SGGuとSGGwとが同時にオン信号からオフ信号に切り替わる時刻Tp2において、ゲート信号SGGuとSGGvとが同時にオン信号からオフ信号に切り替わる時刻Tp3において、電圧Vcmのピークが急激に上昇する。このように、2つのペアのゲート信号のオン・オフがほぼ同時にオン・オフ変化する時、電圧Vcmのピークが急激に上昇する。
By repeating the above operation, as shown in FIGS. 7H to 7J, sinusoidal currents ILD1 to ILD3 whose phases are shifted from each other by approximately 120 ° flow through the inductive loads LD1 to LD3.
However, for example, at time Tp1 when the gate signals SGGv and SGGw are simultaneously switched from the on signal to the off signal, the peak of the voltage Vcm rises rapidly (to about 15 kiloV in FIG. 7). Similarly, at time Tp2 when the gate signals SGGu and SGGw are simultaneously switched from the on signal to the off signal, at time Tp3 when the gate signals SGGu and SGGv are simultaneously switched from the on signal to the off signal, the peak of the voltage Vcm rapidly increases. . In this way, when the on / off of the two pairs of gate signals changes on and off almost simultaneously, the peak of the voltage Vcm rises rapidly.

一方、本発明にかかる電力変換装置10の制御回路300が出力するゲート信号SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGzと、電圧Vcmと、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に流れる電流ILD1,ILD2,ILD3の関係は、例えば、図8に示すようになる。   On the other hand, the gate signals SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, SGGz output from the control circuit 300 of the power converter 10 according to the present invention, the voltage Vcm, and the currents ILD1, ILD2 flowing through the inductive loads LD1, LD2, LD3. , ILD3 is, for example, as shown in FIG.

図8は、コンデンサCMにかかる電圧Vcmと、ゲート信号SGGu乃至SGGzと、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に流れる負荷電流ILD1,ILD2,ILD3とのそれぞれの時間変化を示したものである。
図8(a)はコンデンサCMの電圧Vcm、図8(b)乃至(g)は、ゲート信号SGGu乃至SGGz、図8(h)乃至(j)は負荷電流ILD1乃至ILD3、の時間変化を示すものである。
FIG. 8 shows changes over time in the voltage Vcm applied to the capacitor CM, the gate signals SGGu to SGGz, and the load currents ILD1, ILD2, and ILD3 flowing through the inductive loads LD1, LD2, and LD3.
8A shows the voltage Vcm of the capacitor CM, FIGS. 8B to 8G show the gate signals SGGu to SGGz, and FIGS. 8H to 8J show the time changes of the load currents ILD1 to ILD3. Is.

本実施形態に係る電力変換装置10においては、従来のパルスパターンで制御した場合と違い、図8に示すように、ゲート信号SGGv及びSGGyのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと,ゲート信号SGGw及びSGGzのペアのオン信号・オフ信号の切り替わるタイミングと、のうち2つが同時になることがなく、従来のように、電圧Vcmのピークが急激に上昇することはない(図8においては12キロVまでしか上昇していない)。   In the power conversion device 10 according to the present embodiment, unlike the case of controlling with a conventional pulse pattern, as shown in FIG. 8, the timing of switching the on signal / off signal of the pair of the gate signals SGGv and SGGy, and the gate signal Two of the SGGw and SGGz on / off signal switching timings do not coincide with each other, and the peak of the voltage Vcm does not increase rapidly as in the prior art (12 km in FIG. 8). It only rises to V).

以上説明したように、三相フルブリッジMERS100の逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフを切り替えることによって、交流電圧源VS1,VS2,VS3の出力から、コンデンサCMにパルス状の直流電圧を繰り返し発生させ、この直流電圧を、直流交流変換回路200を介して誘導性負荷LD1,LD2,LD3に印加し、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に三相交流電流を流すことができる。
また、ゲート信号SGGu乃至SGGzのうち複数のオン・オフのタイミングが違うタイミングに設定されていることによって、コンデンサCMに発生する共振電圧のピークの変動を抑制することができる。
上記実施形態では、制御回路300は、逆導通型半導体スイッチSWuのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWv,SWy,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWxのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWv,SWy,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWvのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWyのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWw,及び,SWzのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWwのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWv,及び,SWyのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWzのオン・オフが切り替わる略同じタイミングで逆導通型半導体スイッチSWu,SWx,SWv,及び,SWzのオン・オフが切り替わらないように、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフを制御している。
As described above, by switching on / off the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ of the three-phase full bridge MERS100, a pulsed DC voltage is applied to the capacitor CM from the outputs of the AC voltage sources VS1, VS2, and VS3. The DC voltage is repeatedly generated, and this DC voltage is applied to the inductive loads LD1, LD2, and LD3 through the DC / AC conversion circuit 200, and a three-phase AC current can flow through the inductive loads LD1, LD2, and LD3.
In addition, since the plurality of on / off timings of the gate signals SGGu to SGGz are set to different timings, fluctuations in the peak of the resonance voltage generated in the capacitor CM can be suppressed.
In the above embodiment, the control circuit 300 is configured so that the reverse conducting semiconductor switches SWv, SWy, SWw, and SWz are not switched on / off at substantially the same timing when the reverse conducting semiconductor switch SWu is switched on / off. The reverse conducting semiconductor switch SWv is turned on / off so that the reverse conducting semiconductor switches SWv, SWy, SWw, and SWz are not turned on / off at substantially the same timing at which the reverse conducting semiconductor switch SWx is turned on / off. The reverse conducting semiconductor is switched at approximately the same timing when the reverse conducting semiconductor switch SWy is switched on and off so that the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWx, SWw, and SWz are not switched on and off at substantially the same timing when the switching is performed. ON / OFF of switches SWu, SWx, SWw, and SWz So that the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWx, SWv, and SWy are not switched on and off at substantially the same timing when the reverse conducting semiconductor switch SWw is switched on and off. Control of ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz is performed so that the ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWu, SWx, SWv, and SWz is not switched at substantially the same timing when the switch SWz is switched on / off. is doing.

なお、本実施形態では、ゲート信号SGGu乃至SGGzのそれぞれに対してパルスパターンを予め設定していた。しかし、1つのパルスパターンを予め設定し、位相をずらす、反転させる等によって、ゲート信号SGGu乃至SGGzを生成してもよい。
例えば、ゲート信号SGGuはパルスパターンをそのまま当てはめ、ゲート信号SGGvはパルスパターンを120°ずらし、ゲート信号SGGwはパルスパターンを240°ずらし、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号が略同じタイミングで切り替わらないように制御する。また、ゲート信号SGGxはゲート信号SGGuを反転させたもの、ゲート信号SGGyはゲート信号SGGvを反転させたもの、ゲート信号SGGzはゲート信号SGGwを反転させてものにする。
In the present embodiment, a pulse pattern is set in advance for each of the gate signals SGGu to SGGz. However, the gate signals SGGu to SGGz may be generated by setting one pulse pattern in advance, shifting the phase, inverting it, or the like.
For example, the gate signal SGGu applies the pulse pattern as it is, the gate signal SGGv shifts the pulse pattern by 120 °, the gate signal SGGw shifts the pulse pattern by 240 °, and the ON / OFF signals of the gate signals SGGu to SGGz are at substantially the same timing. Control so as not to switch. The gate signal SGGx is obtained by inverting the gate signal SGGu, the gate signal SGGy is obtained by inverting the gate signal SGGv, and the gate signal SGGz is obtained by inverting the gate signal SGGw.

(実施形態2)
上記実施形態1にかかる電力変換装置10は、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフの切り替えはソフトスイッチングになっていたが、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフの切り替えが、ソフトスイッチングにならない可能性があった。
本実施形態にかかる電力変換装置20は、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzの切り替えも、ソフトスイッチングになるものである。
(Embodiment 2)
In the power conversion device 10 according to the first embodiment, the on / off switching of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ is soft switching, but the on / off switching of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz is performed. There was a possibility that soft switching would not occur.
In the power conversion device 20 according to the present embodiment, switching of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz is also soft switching.

本実施形態にかかる電力変換装置20は、実施形態1の電力変換装置10のゲート信号SGGu乃至SGGzのパルスパターンが、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に切り替わるタイミングの直前に、オン信号・オフ信号を切り替わるように、予め設定されているものである。その他の構成は、電力変換装置10と同一である。   The power conversion device 20 according to the present embodiment is configured such that the pulse pattern of the gate signals SGGu to SGGz of the power conversion device 10 of the first embodiment immediately before the timing at which the gate signals SGGU to SGGZ are switched from the on signal to the off signal. It is set in advance so as to switch the off signal. Other configurations are the same as those of the power conversion apparatus 10.

上述したように、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に切り替わる直前(図5のt3)において、コンデンサCMの電圧Vcmは略0である。
よって、ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に切り替わるタイミングの直前に、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替わるようにパルスパターンを設定することによって、ソフトスイッチングが実現する。
As described above, immediately before the gate signals SGGU to SGGZ are switched from the on signal to the off signal (t3 in FIG. 5), the voltage Vcm of the capacitor CM is substantially zero.
Therefore, soft switching is realized by setting a pulse pattern so as to switch the on signal / off signal of the gate signals SGGu to SGGz immediately before the timing at which the gate signals SGGU to SGGZ are switched from the on signal to the off signal.

このように設定したゲート信号SGGuと、コンデンサCMの電圧Vcmとの関係は図9のようになる。
図9(a)はコンデンサCMに発生する共振電圧の概略を、図9(b)はコンデンサCMの電圧Vcmを示す。
The relationship between the gate signal SGGu set in this way and the voltage Vcm of the capacitor CM is as shown in FIG.
FIG. 9A shows an outline of the resonance voltage generated in the capacitor CM, and FIG. 9B shows the voltage Vcm of the capacitor CM.

ゲート信号SGGU乃至SGGZがオン信号からオフ信号に切り替わるタイミングの直前に、ゲート信号SGGu乃至SGGzののオン信号・オフ信号を切り替わるようにパルスパターンを設定することによって、図9(a),(b)に示すように、コンデンサCMの電圧が略0であるタイミングで、パルスパターンのオン信号・オフ信号が切り替わる。
これにより、直流交流変換回路200においてソフトスイッチングが実現する。
By setting a pulse pattern so as to switch the on signal / off signal of the gate signals SGGu to SGGz immediately before the timing at which the gate signals SGGU to SGGZ are switched from the on signal to the off signal, FIG. 9A and FIG. ), The on / off signal of the pulse pattern is switched at the timing when the voltage of the capacitor CM is substantially zero.
Thereby, soft switching is realized in the DC / AC converter circuit 200.

(実施形態3)
上記実施形態1,2では、予め設定されたパルスパターンによって、ゲート信号SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGzのオン信号・オフ信号を切り替える例を説明した。
しかし、ゲート信号SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGzは、パルスパターンではなく、通常のPWM(Pulse Width Modulate)によって制御されてもよい。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, the example in which the ON signal and the OFF signal of the gate signals SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, and SGGz are switched according to a preset pulse pattern has been described.
However, the gate signals SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, and SGGz may be controlled not by a pulse pattern but by a normal PWM (Pulse Width Modulation).

本実施形態にかかる電力変換装置30は、上記電力変換装置10の制御回路300が、パルスパターンではなく、通常のPWM制御によって、ゲート信号SGGu乃至SGGzを制御するものである。   In the power conversion device 30 according to the present embodiment, the control circuit 300 of the power conversion device 10 controls the gate signals SGGu to SGGz not by a pulse pattern but by normal PWM control.

制御回路300は、例えば、予め設定された目標となる波形と、予め設定されたPWM周波数の三角波を比較しゲート信号SGGu乃至SGGwを決定する。また、制御回路300は、ゲート信号SGGxをゲート信号SGGuに対して逆相に、ゲート信号SGGyをゲート信号SGGvに対して逆相に、ゲート信号SGGzをゲート信号SGGwに対して逆相にする。
これにより、コンデンサCMに発生する直流電圧が、PWM制御によって、誘導性負荷LD1乃至LD3に供給される。
The control circuit 300 determines gate signals SGGu to SGGw, for example, by comparing a preset target waveform with a triangular wave having a preset PWM frequency. In addition, the control circuit 300 sets the gate signal SGGx in the opposite phase to the gate signal SGGu, the gate signal SGGy in the opposite phase to the gate signal SGGv, and the gate signal SGGz in the opposite phase to the gate signal SGGw.
Thereby, the DC voltage generated in the capacitor CM is supplied to the inductive loads LD1 to LD3 by PWM control.

また、制御回路300は、ゲート信号SGGu乃至SGGwのうち複数が同時にオン信号からオフ信号に切り替わらないように、ゲート信号SGGu乃至SGGwを制御する。例えば、制御回路300は、ゲート信号SGGu乃至SGGwのうち、1つのゲート信号をオン信号からオフ信号に切り替えると、PWMの次の1周期の間、他の2つのゲート信号を切り替えない。これによって、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWwのうち複数がオンからオフに切り替わらない。また、ゲート信号SGGxをゲート信号SGGuに対して逆相に、ゲート信号SGGyをゲート信号SGGvに対して逆相に、ゲート信号SGGzをゲート信号SGGwに対して逆相であるので、逆導通型半導体スイッチSWx乃至SWzのうち複数がオフからオンに切り替わることもない。   In addition, the control circuit 300 controls the gate signals SGGu to SGGw so that a plurality of the gate signals SGGu to SGGw are not simultaneously switched from the on signal to the off signal. For example, when one of the gate signals SGGu to SGGw is switched from an on signal to an off signal, the control circuit 300 does not switch the other two gate signals during the next PWM period. As a result, a plurality of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWw are not switched from on to off. Further, since the gate signal SGGx is in reverse phase with respect to the gate signal SGGu, the gate signal SGGy is in reverse phase with respect to the gate signal SGGv, and the gate signal SGGz is in reverse phase with respect to the gate signal SGGw, the reverse conducting semiconductor A plurality of switches SWx to SWz are not switched from off to on.

以上のように制御することによって、コンデンサCMの電圧Vcmのピーク値の変動が小さくなる。   By controlling as described above, the fluctuation of the peak value of the voltage Vcm of the capacitor CM is reduced.

上記実施形態では、ゲート信号SGGu乃至SGGwのうち複数が同時にオン信号からオフ信号に切り替わらないように、ゲート信号SGGu乃至SGGwを制御する、として説明した。しかし、ゲート信号SGGx乃至SGGzのうち複数が同時にオフ信号からオン信号に切り替わらないように制御してもよいし、ゲート信号SGGu乃至SGGwのうち複数が同時にオン信号からオフ信号に切り替わらないように、かつ、ゲート信号SGGx乃至SGGzのうち複数が同時にオフ信号からオン信号に切り替わらないように制御してもよい。   In the embodiment described above, the gate signals SGGu to SGGw are controlled so that a plurality of the gate signals SGGu to SGGw are not simultaneously switched from the on signal to the off signal. However, a plurality of gate signals SGGx to SGGz may be controlled so as not to be simultaneously switched from an off signal to an on signal, or a plurality of gate signals SGGu to SGGw may not be simultaneously switched from an on signal to an off signal. In addition, a plurality of gate signals SGGx to SGGz may be controlled so as not to simultaneously switch from the off signal to the on signal.

(実施形態4)
上記実施形態3では、制御回路300は、PWM制御によって、ゲート信号SGGu乃至SGGzの制御をした。しかし、ただPWM制御するだけでは、コンデンサCMに電圧が発生している時に、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzが切り替わる可能性がある。この場合、ハードスイッチングとなり、スイッチングにかかる消費電力が少なくない。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, the control circuit 300 controls the gate signals SGGu to SGGz by PWM control. However, if only PWM control is performed, there is a possibility that the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz are switched when a voltage is generated in the capacitor CM. In this case, hard switching is performed, and power consumption for switching is not small.

本実施形態にかかる電力変換装置40は、電力変換装置30において、直流交流変換回路200の逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフをPWM制御でかつソフトスイッチングで切り替えるものである。   The power conversion device 40 according to the present embodiment is configured to switch on / off of the reverse conduction semiconductor switches SWu to SWz of the DC / AC conversion circuit 200 by PWM control and soft switching in the power conversion device 30.

電力変換装置40において制御回路300は、PWM制御において逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフを切り替えるタイミングになると、ゲート信号SGGU乃至SGGZを切り替えるタイミングまで待ち、ゲート信号SGGU乃至SGGZを切り替える前に、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替える。制御回路300は、この動作を繰り返す。   In the power conversion device 40, the control circuit 300 waits until the switching timing of the gate signals SGGU to SGGZ at the timing of switching on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz in the PWM control, and before switching the gate signals SGGU to SGGZ. Further, the on signal and the off signal of the gate signals SGGu to SGGz are switched. The control circuit 300 repeats this operation.

次に、この電力変換装置40の動作を説明する。   Next, operation | movement of this power converter device 40 is demonstrated.

制御回路300は、PWM制御において逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフを切り替えるタイミングを決定する。ただし、この時は、ゲート信号SGGu乃至SGGWzのオン信号・オフ信号は切り替えない。このタイミングでは、コンデンサCMには電圧がかかっている可能性がある。
この後、ゲート信号SGGU乃至SGGZを切り替えるタイミングになると、制御回路300は、ゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号・オフ信号を切り替える前に、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替える。
ゲート信号SGGU乃至SGGZを切り替えるタイミングでは、上述したように、コンデンサCMの電圧Vcmは略0であるため、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替わりによる逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフの切り替わりはソフトスイッチングになる。
この動作を繰り返すことにより、コンデンサCMの電圧が略0のタイミングで、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフは切り替わるため、ソフトスイッチングが実現される。
The control circuit 300 determines the timing for switching on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz in the PWM control. However, at this time, the ON / OFF signals of the gate signals SGGu to SGGWz are not switched. At this timing, there is a possibility that a voltage is applied to the capacitor CM.
Thereafter, when it is time to switch the gate signals SGGU to SGGZ, the control circuit 300 switches the on signal / off signal of the gate signals SGGu to SGGz before switching the on signal / off signal of the gate signals SGGU to SGGZ.
At the timing of switching the gate signals SGGU to SGGZ, as described above, since the voltage Vcm of the capacitor CM is substantially 0, the reverse conduction type semiconductor switches SWu to SWz by switching the on signal / off signal of the gate signals SGGu to SGGz. On / off switching is soft switching.
By repeating this operation, the reverse conduction semiconductor switches SWu to SWz are turned on and off at the timing when the voltage of the capacitor CM is substantially 0, so that soft switching is realized.

この制御によって出力されるゲート信号SGGu乃至SGGzとコンデンサCMの電圧Vcmとの関係は、例えば、図10のようになる。
図10(a)は、コンデンサCMの電圧Vcmを、図10(b)はPWM制御のみで決定されるゲート信号SGGuを、図10(c)はソフトスイッチングになるように制御されたゲート信号SGGuを示す。
The relationship between the gate signals SGGu to SGGz output by this control and the voltage Vcm of the capacitor CM is, for example, as shown in FIG.
10A shows the voltage Vcm of the capacitor CM, FIG. 10B shows the gate signal SGGu determined only by PWM control, and FIG. 10C shows the gate signal SGGu controlled to be soft switching. Indicates.

本実施形態において制御回路300は、図10(b),10(c)に示すように、PWM制御において逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフを切り替えるタイミングになっても、ゲート信号SGGuを切り替えない。制御回路300は、このタイミングの後に、ゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号・オフ信号を切り替えるタイミングになると、ゲート信号SGGU乃至SGGZのオン信号・オフ信号を切り替える前に、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替える。
この場合、図10(a)に示すようにコンデンサCMの電圧が略0である時間に、図10(b)に示すようにゲート信号SGGuのオン信号・オフ信号が切り替わる。よって、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのスイッチングにおいてもソフトスイッチングが実現する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10B and 10C, the control circuit 300 has the gate signal SGGu at the timing of switching on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz in the PWM control. Do not switch. After this timing, the control circuit 300 turns on the gate signals SGGu to SGGz before switching the on signal / off signal of the gate signals SGGU to SGGZ at the timing of switching the on signal / off signal of the gate signals SGGU to SGGZ. Switches between signal and off signal.
In this case, when the voltage of the capacitor CM is substantially 0 as shown in FIG. 10A, the ON signal / OFF signal of the gate signal SGGu is switched as shown in FIG. Therefore, soft switching is realized also in the switching of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz.

(実施形態5)
上記実施形態2,4の電力変換装置20,40において、コンデンサCMの電圧Vcmを検出し、電圧Vcmの値が略0の時に、直流交流変換回路200をスイッチングをしてもよい。
例えば、図11に示すように、コンデンサCMの電圧を電圧検出器VMで検出し、制御回路300は、電圧検出器VMが検出したコンデンサCMの電圧Vcmが略0の期間に、ゲート信号SGGu乃至SGGzのオン信号・オフ信号を切り替える。
(Embodiment 5)
In the power converters 20 and 40 of the second and fourth embodiments, the DC / AC converter circuit 200 may be switched when the voltage Vcm of the capacitor CM is detected and the value of the voltage Vcm is substantially zero.
For example, as shown in FIG. 11, the voltage of the capacitor CM is detected by the voltage detector VM, and the control circuit 300 performs the gate signals SGGu through Switches on / off signal of SGGz.

これにより、コンデンサCMの電圧が略0のタイミングで、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフは切り替わるため、ソフトスイッチングが実現される。   Accordingly, since the on / off of the reverse conducting semiconductor switches SWu to SWz is switched at the timing when the voltage of the capacitor CM is substantially 0, soft switching is realized.

(実施形態6)
上記電力変換装置10において、三相ブリッジ型MERS100に置き換えて、図12に示すように単相のフルブリッジ型MERS110を用いても良い。フルブリッジ型MERS110は、直流出力端子DT1,DT2と、交流入力端子AT1,AT2と、逆導通型半導体スイッチSW1乃至SW4と、コンデンサCMと、から構成される。
逆導通型半導体スイッチSW1乃至SW4は、スイッチ部S1乃至S4と、スイッチ部S1乃至S4に並列に接続されたダイオード部D1乃至D4とから構成されている。逆導通型半導体スイッチSW1乃至SW4は、例えば、パワーMOSFETである。
(Embodiment 6)
In the power converter 10, a single-phase full-bridge MERS 110 may be used instead of the three-phase bridge MERS 100 as shown in FIG. The full bridge type MERS 110 includes DC output terminals DT1 and DT2, AC input terminals AT1 and AT2, reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4, and a capacitor CM.
The reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 are composed of switch units S1 to S4 and diode units D1 to D4 connected in parallel to the switch units S1 to S4. The reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 are, for example, power MOSFETs.

交流入力端子AT1−AT2間には、交流電圧源VS4とリアクトルLac4との直列回路が接続され、直流出力端子DT1には直流交流変換回路200の直流入力端子DC+が、直流出力端子DT2には直流交流変換回路200の直流入力端子DC−が接続される。   A series circuit of an AC voltage source VS4 and a reactor Lac4 is connected between the AC input terminals AT1 and AT2. The DC input terminal DC + of the DC / AC converter circuit 200 is connected to the DC output terminal DT1, and the DC output terminal DT2 is connected to the DC output terminal DT2. A DC input terminal DC− of the AC conversion circuit 200 is connected.

逆導通型半導体スイッチSW1乃至SW4は、交流入力端子AT1にダイオード部D1のアノードとダイオード部D2のカソードとに接続され、直流出力端子DT1にダイオード部D1のカソードとダイオード部D3のカソードとコンデンサCMの正極が接続され、直流出力端子DT2にダイオード部D2のアノードとダイオード部D4のアノードとコンデンサCMの負極が接続され、ダイオード部D3のアノードとダイオード部D4のカソードとが交流入力端子AT2に接続される。   The reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 are connected to the AC input terminal AT1 to the anode of the diode part D1 and the cathode of the diode part D2, and to the DC output terminal DT1 to the cathode of the diode part D1, the cathode of the diode part D3, and the capacitor CM. Is connected to the DC output terminal DT2, the anode of the diode part D2, the anode of the diode part D4, and the negative electrode of the capacitor CM, and the anode of the diode part D3 and the cathode of the diode part D4 are connected to the AC input terminal AT2. Is done.

制御回路300は、交流電圧源VS4の出力する電圧が正の場合は、逆導通型半導体スイッチSW2,SW3のオン・オフを、負の場合は逆導通型半導体スイッチSW1、SW4のオン・オフを制御する。   The control circuit 300 turns on and off the reverse conducting semiconductor switches SW2 and SW3 when the voltage output from the AC voltage source VS4 is positive, and turns on and off the reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW4 when negative. Control.

本実施形態の場合は、リアクトルLac4とコンデンサCMとが共振することにより、コンデンサCMにパルス状の電圧Vcmが繰り返し発生する。よって、逆導通型半導体スイッチSW1乃至SW4のオン・オフのそれぞれの期間は、コンデンサCMの容量とリアクトルLac4のインダクタンスとで定まる共振の周期より長いことが好ましい。
この直流の電圧Vcmが発生するコンデンサCMを直流電圧源として、直流交流変換回路200を介して、逆導通型半導体スイッチSWu乃至SWzのオン・オフに対応して、直流電力が交流電力に変換されて、誘導生負荷LD1乃至LD3に供給される。
In the case of the present embodiment, the reactor Lac4 and the capacitor CM resonate, so that a pulsed voltage Vcm is repeatedly generated in the capacitor CM. Therefore, it is preferable that the on / off periods of the reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 are longer than the resonance period determined by the capacitance of the capacitor CM and the inductance of the reactor Lac4.
DC power is converted into AC power corresponding to ON / OFF of the reverse conduction type semiconductor switches SWu to SWz via the DC / AC conversion circuit 200 using the capacitor CM generating the DC voltage Vcm as a DC voltage source. And supplied to the induction raw loads LD1 to LD3.

これによって、交流電圧源から、三相の誘導性負荷の各相に交流電流を供給することができる。   Thereby, an alternating current can be supplied from the alternating voltage source to each phase of the three-phase inductive load.

以上のように、本発明によって、低損失で、交流電源から所望の周波数の交流電流が得られ、ピーク値の変動が小さい共振電圧を負荷に印加することができる。   As described above, according to the present invention, an AC current having a desired frequency can be obtained from an AC power source with a low loss, and a resonance voltage with a small peak value fluctuation can be applied to a load.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.

例えば、上記実施形態では、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzは、寄生ダイオードを有する自己消弧型素子(Nチャンネル型MOSFET)として説明した。しかし、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZ,SWu乃至SWzは、逆導電型のスイッチであればよく、電界効果トランジスタや、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)や、ゲートターンオフサイリスタ(GTO:Gate Turn−Off thyristor)等の自己消弧型素子や、ダイオードと自己消弧型素子の組み合わせでもよい。   For example, in the above embodiment, the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ and SWu to SWz are described as self-extinguishing elements (N-channel MOSFETs) having parasitic diodes. However, the reverse conduction type semiconductor switches SWU to SWZ, SWu to SWz may be any reverse conductivity type switch, and are a field effect transistor, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a gate turn-off thyristor (GTO). : A self-extinguishing element such as Gate Turn-Off thyristor) or a combination of a diode and a self-extinguishing element.

また、制御回路300は、逆導通型半導体スイッチSWU乃至SWZのオン・オフを、図2に示すような予め設定された周波数とデューティ比のゲート信号SGGU乃至SGGZで制御すると説明した。しかし、ゲート信号SGGU乃至SGGZは上述のものに限定されない。例えば、逆導通型半導体スイッチSWUとSWXのペア,逆導通型半導体スイッチSWV,SWYのペア,逆導通型半導体スイッチSWW,SWZのペアのうち、1組のペアのみ、あるいは、2組のペアを制御してもよい。例えば、デューティ比を一定にせずに、PWM制御してもよいし、PFC(Power Factor Correction)によって、力率を改善するように、ゲート信号SGGU乃至SGGZを制御してもよい。   Further, it has been described that the control circuit 300 controls the ON / OFF of the reverse conducting semiconductor switches SWU to SWZ with the gate signals SGGU to SGGZ having a preset frequency and duty ratio as shown in FIG. However, the gate signals SGGU to SGGZ are not limited to those described above. For example, only one pair or two pairs of reverse conducting semiconductor switches SWU and SWX, reverse conducting semiconductor switches SWV and SWY, and reverse conducting semiconductor switches SWW and SWZ You may control. For example, PWM control may be performed without making the duty ratio constant, or the gate signals SGGU to SGGZ may be controlled so as to improve the power factor by PFC (Power Factor Correction).

また、制御回路300は、上述した制御をする回路として説明したが、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の記憶手段を備えたマイコン(マイクロコンコントローラ)などのコンピュータであってもよい。
この場合は、例えば、上述したゲート信号を出力するようなプログラムを、予めROMに記憶させればよい。
The control circuit 300 has been described as a circuit that performs the above-described control. Or a computer such as a controller.
In this case, for example, a program for outputting the above-described gate signal may be stored in the ROM in advance.

また、ゲート信号SGGu乃至SGGzを制御するパルスパターン予め複数記憶させ、例えばユーザの指示に対応したパルスパターンを選択することで、誘導性負荷LD1,LD2,LD3に供給する電力量を調整してもよい。   Also, even if the amount of power supplied to the inductive loads LD1, LD2, and LD3 is adjusted by storing in advance a plurality of pulse patterns for controlling the gate signals SGGu to SGGz and selecting a pulse pattern corresponding to a user instruction, for example. Good.

10,20,30,40 電力変換装置
21 三相交流電源
VS1,VS2,VS3,VS4 交流電圧源
LD1,LD2,LD3 誘導性負荷
Lac1,Lac2,Lac3,Lac4 リアクトル
100 三相ブリッジ型MERS
110 フルブリッジ型MERS
200 直流交流変換回路
AC1,AC2,AC3,AT1,AT2 交流入力端子
DCP,DCN,DT1,DT2 直流出力端子
DC+,DC− 直流入力端子
ACu,ACv,ACw 交流出力端子
SWU,SWV,SWW,SWX,SWY,SWZ,SWu,SWv,SWw,SWx,SWy,SWz,SW1,SW2,SW3,SW4 逆導通型半導体スイッチ
CM コンデンサ
SU,SV,SW,SX,SY,SZ,Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz,S1,S2,S3,S4 スイッチ部
DU,DV,DW,DX,DY,DZ,Du,Dv,Dw,Dx,Dy,Dz,D1,D2,D3,D4 ダイオード部
GU,GV,GW,GX,GY,GZ,Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz,G1,G2,G3,G4 ゲート
SGGU,SGGV,SGGW,SGGX,SGGY,SGGZ,SGGu,SGGv,SGGw,SGGx,SGGy,SGGz,SGG1,SGG2,SGG3,SGG4 ゲート信号
10, 20, 30, 40 Power converter 21 Three-phase AC power supply VS1, VS2, VS3, VS4 AC voltage sources LD1, LD2, LD3 Inductive loads Lac1, Lac2, Lac3, Lac4 Reactor 100 Three-phase bridge type MERS
110 Full-bridge MERS
200 DC / AC converter circuits AC1, AC2, AC3, AT1, AT2 AC input terminals DCP, DCN, DT1, DT2 DC output terminals DC +, DC− DC input terminals ACu, ACv, ACw AC output terminals SWU, SWV, SWW, SWX, SWY, SWZ, SWu, SWv, SWw, SWx, SWy, SWz, SW1, SW2, SW3, SW4 Reverse conducting semiconductor switch CM capacitors SU, SV, SW, SX, SY, SZ, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz, S1, S2, S3, S4 Switch unit DU, DV, DW, DX, DY, DZ, Du, Dv, Dw, Dx, Dy, Dz, D1, D2, D3, D4 Diode unit GU, GV, GW, GX, GY, GZ, Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz, G1, G2, G3, G4 Gate SGGU, SG GV, SGGW, SGGX, SGGY, SGGZ, SGGu, SGGv, SGGw, SGGx, SGGy, SGGz, SGG1, SGG2, SGG3, SGG4 Gate signal

Claims (16)

交流電源から供給される電力を、磁気エネルギーとして蓄積するリアクトルと、
コンデンサを備え、該リアクトルの磁気エネルギーを回収し、前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記コンデンサの一方の極を接続された第1の直流入力端子と、前記コンデンサの他方の極を接続された第2の直流入力端子と、三相の誘導性負荷の各相を接続された第1乃至第3の交流出力端子と、第1乃至第6のダイオードと、第1乃至第6の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の直流入力端子には、前記第1のダイオードのカソードと前記第3のダイオードのカソードと前記第5のダイオードのカソードとが、前記第2の直流入力端子には前記第2のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのアノードとが、接続され、前記第1の交流出力端子には前記第1のダイオードのアノードと前記第2のダイオードのカソードが、前記第2の交流出力端子には前記第3のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのカソードが、前記第3の交流出力端子には前記第5のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのカソードが接続され、前記第1のダイオードに前記第1の自己消弧型素子が、前記第2のダイオードに前記第2の自己消弧型素子が、前記第3のダイオードに前記第3の自己消弧型素子が、前記第4のダイオードに前記第4の自己消弧型素子が、前記第5のダイオードに前記第5の自己消弧型素子が、前記第6のダイオードに前記第6の自己消弧型素子が、並列に接続され、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフに対応して、前記コンデンサに発生した直流電圧を前記第1乃至第3の交流出力端子から前記誘導性負荷に出力する直流交流変換回路と、
前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のうち複数のオン・オフが略同じタイミングで切り替わらないように前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。
A reactor that stores electric power supplied from an AC power source as magnetic energy;
A magnetic energy regenerative switch that includes a capacitor, recovers the magnetic energy of the reactor, and stores the energy in the capacitor as electrostatic energy;
A first DC input terminal connected to one pole of the capacitor; a second DC input terminal connected to the other pole of the capacitor; and a first DC input terminal connected to each phase of a three-phase inductive load. 1 to 3rd AC output terminals, 1st to 6th diodes, and 1st to 6th self-extinguishing elements, and the first DC input terminal includes the first diode. The cathode of the third diode, the cathode of the fifth diode, and the cathode of the fifth diode are connected to the second DC input terminal at the anode of the second diode, the anode of the fourth diode, and the sixth diode. The anode of the diode is connected, the anode of the first diode and the cathode of the second diode are connected to the first AC output terminal, and the third diode is connected to the second AC output terminal. Anode and said And the third AC output terminal is connected to the anode of the fifth diode and the cathode of the sixth diode, and the first diode is connected to the first self-extinguishing element. The second self-extinguishing element is provided in the second diode, the third self-extinguishing element is provided in the third diode, and the fourth self-extinguishing type is provided in the fourth diode. The fifth diode is connected to the fifth self-extinguishing element, the sixth diode is connected to the sixth self-extinguishing element in parallel, and the first to sixth self-extinguishing elements are connected in parallel. A DC / AC conversion circuit that outputs a DC voltage generated in the capacitor to the inductive load from the first to third AC output terminals in response to ON / OFF of the arc-extinguishing element;
Control means for controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements;
With
The control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements so that a plurality of on / off of the first to sixth self-extinguishing elements are not switched at substantially the same timing. To
The power converter characterized by the above-mentioned.
前記制御手段は、前記第1の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第3乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第2の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第3乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第3の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1,第2,第5,及び,第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1,第2,第5,及び,第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第5の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1乃至第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第6の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わる略同じタイミングで前記第1乃至第4の自己消弧型素子のオン・オフが切り替わらないように、前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The control means is configured so that the third to sixth self-extinguishing elements are not switched on and off at substantially the same timing when the first self-extinguishing elements are switched on and off. The third self-extinguishing element is turned on and off so that the third to sixth self-extinguishing elements are not turned on and off at substantially the same timing when the self-extinguishing element is turned on and off. The fourth self-extinguishing element is turned on / off so that the first, second, fifth, and sixth self-extinguishing elements are not turned on and off at substantially the same timing at which The fifth self-extinguishing element is switched on / off so that the first, second, fifth, and sixth self-extinguishing elements are not switched on and off at substantially the same timing. The first to fourth at substantially the same timing. The first to fourth self-extinguishing elements are turned on / off at substantially the same timing at which the sixth self-extinguishing element is turned on / off so that the self-extinguishing element is not turned on / off. Controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements so as not to switch.
The power conversion apparatus according to claim 1.
前記コンデンサに発生する直流電圧は、パルス状の直流電圧である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
The DC voltage generated in the capacitor is a pulsed DC voltage.
The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein
前記制御手段は、前記コンデンサの電圧が略0の時に、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフを切り替える、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means switches on / off of the first to sixth self-extinguishing elements when the voltage of the capacitor is substantially zero.
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
前記制御手段は、前記第1と第4の自己消弧型素子がともにオンにならず、前記第2と第5の自己消弧型素子がともにオンにならず、前記第3と第6の自己消弧型素子がともにオンにならないように、前記第1乃至6の自己消弧型素子を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means does not turn on both the first and fourth self-extinguishing elements, does not turn on both the second and fifth self-extinguishing elements, and controls the third and sixth Controlling the first to sixth self-extinguishing elements so that both of the self-extinguishing elements are not turned on;
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
前記制御手段は、パルスパターンによって前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements by a pulse pattern;
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記制御手段は、パルス幅変調によって前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means controls on / off of the first to sixth self-extinguishing elements by pulse width modulation.
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
前記交流電源は三相交流電源であり、
前記リアクトルは、三相交流電源の第1相に一端を接続される第1のリアクトル、第2相に一端を接続される第2のリアクトル、第3相に一端を接続される第3のリアクトルから構成され、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第1乃至第3の交流入力端子と、第1と第2の直流出力端子と、第7乃至第12のダイオードと、第7乃至第12の自己消弧型素子と、コンデンサとを備え、前記第1の交流入力端子には前記第1のリアクトルの他端と前記第7のダイオードのアノードと前記第8のダイオードのカソードとが、前記第2の交流入力端子には前記第2のリアクトルの他端と前記第9のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのカソードとが、前記第3の交流入力端子には前記第3のリアクトルの他端と前記第11のダイオードのアノードと前記第12のダイオードのカソードとが、接続され、前記第1の直流出力端子には、前記第7のダイオードのカソードと前記第9のダイオードのカソードと前記第11のダイオードのカソードと前記コンデンサの一方の極とが、前記第2の直流出力端子には前記第8のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのアノードと前記第12のダイオードのアノードと前記コンデンサの他方の極とが、接続され、前記第7のダイオードに前記第7の自己消弧型素子が、前記第8のダイオードに前記第8の自己消弧型素子が、前記第9のダイオードに前記第9の自己消弧型素子が、前記第10のダイオードに前記第10の自己消弧型素子が、前記第11のダイオードに前記第11の自己消弧型素子が、前記第12のダイオードに前記第12の自己消弧型素子が並列に接続される三相ブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記制御手段は、前記第1乃至第12の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The AC power supply is a three-phase AC power supply,
The reactor includes a first reactor having one end connected to the first phase of the three-phase AC power source, a second reactor having one end connected to the second phase, and a third reactor having one end connected to the third phase. Consisting of
The magnetic energy regeneration switch includes first to third AC input terminals, first and second DC output terminals, seventh to twelfth diodes, seventh to twelfth self-extinguishing elements, , A capacitor, and the first AC input terminal includes the other end of the first reactor, the anode of the seventh diode, and the cathode of the eighth diode at the second AC input terminal. The other end of the second reactor, the anode of the ninth diode, and the cathode of the tenth diode are connected to the third AC input terminal and the other end of the third reactor and the eleventh electrode. The anode of the diode and the cathode of the twelfth diode are connected, and the first DC output terminal has a cathode of the seventh diode, a cathode of the ninth diode, and the eleventh die. The cathode of the first electrode and one pole of the capacitor are connected to the second DC output terminal of the anode of the eighth diode, the anode of the tenth diode, the anode of the twelfth diode, and the capacitor. The other electrode is connected, the seventh self-extinguishing element is connected to the seventh diode, the eighth self-extinguishing element is connected to the eighth diode, and the ninth diode is connected to the ninth diode. A ninth self-extinguishing element is provided in the tenth diode, the tenth self-extinguishing element is provided in the eleventh diode, and the eleventh self-extinguishing element is provided in the twelfth diode. The twelfth self-extinguishing element is a three-phase bridge magnetic energy regenerative switch connected in parallel;
The control means controls on / off of the first to twelfth self-extinguishing elements.
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
前記第7乃至第12の自己消弧型素子がオフからオンに変わる直前の前記コンデンサの電圧が略0である、
ことを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
The voltage of the capacitor immediately before the seventh to twelfth self-extinguishing elements change from off to on is substantially zero.
The power conversion device according to claim 8.
前記第7乃至第12の自己消弧型素子がオフからオンに変わる直前に前記第7乃至第12の自己消弧型素子に流れる電流は略0である、
ことを特徴とする、請求項8または9に記載の電力変換装置。
Immediately before the seventh to twelfth self-extinguishing elements change from off to on, the current flowing through the seventh to twelfth self-extinguishing elements is substantially zero.
The power conversion device according to claim 8 or 9, characterized in that.
前記制御手段は、前記三相交流電源の第1相の出力が正の場合は、前記第7の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第8の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第1相の出力が負の場合は、前記第8の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第7の自己消弧型素子をオフに保持させ、第2相の出力が正の場合は、前記第9の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第10の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第2相の出力が負の場合は、前記第10の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第9の自己消弧型素子をオフに保持させ、第3相の出力が正の場合は前記第11の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第12の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記第3相の出力が負の場合は前記第12の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替え、かつ前記第11の自己消弧型素子をオフに保持させる、
ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means, when the output of the first phase of the three-phase AC power supply is positive, repeatedly switches the seventh self-extinguishing element and holds the eighth self-extinguishing element off, When the output of the first phase is negative, the eighth self-extinguishing element is repeatedly switched on and off, and the seventh self-extinguishing element is held off. If positive, the ninth self-extinguishing element is repeatedly switched and the tenth self-extinguishing element is held off, and if the second phase output is negative, the tenth self-extinguishing element is turned off. Repeatedly switching on and off the arc-extinguishing element and holding the ninth self-extinguishing element off, and repeatedly switching the eleventh self-extinguishing element when the third phase output is positive; The twelfth self-extinguishing element is held off, and the third phase output is negative. Is to be held in the twelfth repeated switching on and off of the self-extinguishing type switching elements, and the first 11 off the self extinguishing type switching elements of,
The power conversion device according to any one of claims 8 to 10, wherein:
前記磁気エネルギー回生スイッチは、第1の交流入力端子と、当該第1の交流入力端子との間に前記交流電源とリアクトルの直列回路を接続された第2の交流入力端子と、第1と第2の直流出力端子と、前記第1と第2の直流出力端子の間に接続されたコンデンサと、第7乃至第10のダイオードと、第7乃至第10の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の交流入力端子には前記第7のダイオードのアノードと前記第8のダイオードのカソードとが、前記第2の交流入力端子には前記第9のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのカソードとが、接続され、前記第1の直流出力端子には、前記第7のダイオードのカソードと前記第9のダイオードのカソードとが、前記第2の直流出力端子には前記第8のダイオードのアノードと前記第10のダイオードのアノードとが、接続され、前記第7のダイオードに前記第7の自己消弧型素子が、前記第8のダイオードに前記第8の自己消弧型素子が、前記第9のダイオードに前記第9の自己消弧型素子が、前記第10のダイオードに前記第10の自己消弧型素子が、並列に接続されたフルブリッジ型磁気エネルギー回生スイッチであり、
前記制御手段は、前記第1乃至10の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The magnetic energy regeneration switch includes a first AC input terminal, a second AC input terminal in which a series circuit of the AC power source and a reactor is connected between the first AC input terminal, a first and a first Two DC output terminals, a capacitor connected between the first and second DC output terminals, seventh to tenth diodes, and seventh to tenth self-extinguishing elements. The first AC input terminal has an anode of the seventh diode and the cathode of the eighth diode, and the second AC input terminal has an anode of the ninth diode and the tenth diode. The cathode of the seventh diode and the cathode of the ninth diode are connected to the first DC output terminal, and the eighth diode is connected to the second DC output terminal. The anode and The anode of the tenth diode is connected to the seventh diode, the seventh self-extinguishing element is connected to the seventh diode, and the eighth self-extinguishing element is connected to the eighth diode. A full-bridge magnetic energy regenerative switch in which the ninth self-extinguishing element and the tenth self-extinguishing element are connected in parallel to the diode,
The control means controls on / off of the first to tenth self-extinguishing elements;
The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
前記第7乃至第10の逆導通型半導体がオフからオンに変わる直前の前記コンデンサの電圧が略0である、
ことを特徴とする請求項12に記載の電力変換装置。
The voltage of the capacitor immediately before the seventh to tenth reverse conducting semiconductors change from off to on is substantially zero.
The power conversion device according to claim 12, wherein
前記第7乃至第10の逆導通型半導体がオフからオンに変わる直前に前記第7乃至第10の逆導通型半導体スイッチに流れる電流は略0である、
ことを特徴とする、請求項12または13に記載の電力変換装置。
Immediately before the seventh to tenth reverse conducting semiconductors change from off to on, the current flowing through the seventh to tenth reverse conducting semiconductor switches is substantially zero.
The power conversion device according to claim 12 or 13, characterized by the above.
前記制御手段は、前記交流電源の出力電圧が正の場合は、前記第8と第9の自己消弧型素子を繰り返し切り替えかつ前記第7と第10の自己消弧型素子をオフに保持させ、前記出力電圧が負の場合は、前記第7と第10の自己消弧型素子のオン・オフを繰り返し切り替えかつ前記第8と第9の自己消弧型素子をオフに保持させる、
ことを特徴とする請求項12乃至14のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control means repeatedly switches the eighth and ninth self-extinguishing elements and keeps the seventh and tenth self-extinguishing elements off when the output voltage of the AC power supply is positive. When the output voltage is negative, the seventh and tenth self-extinguishing elements are repeatedly switched on and off and the eighth and ninth self-extinguishing elements are held off.
The power conversion device according to claim 12, wherein the power conversion device is a power conversion device.
交流電源から供給される電力を、磁気エネルギーとして蓄積するリアクトルと、
コンデンサを備え、該リアクトルの磁気エネルギーを回収し、前記コンデンサに電荷の形で静電エネルギーとして蓄積する磁気エネルギー回生スイッチと、
前記コンデンサの一方の極を接続された第1の直流入力端子と、前記コンデンサの他方の極を接続された第2の直流入力端子と、三相の誘導性負荷の各相を接続された第1乃至第3の交流出力端子と、第1乃至第6のダイオードと、第1乃至第6の自己消弧型素子と、を備え、前記第1の直流入力端子には、前記第1のダイオードのカソードと前記第3のダイオードのカソードと前記第5のダイオードのカソードとが、前記第2の直流入力端子には前記第2のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのアノードとが、接続され、前記第1の交流出力端子には前記第1のダイオードのアノードと前記第2のダイオードのカソードが、前記第2の交流出力端子には前記第3のダイオードのアノードと前記第4のダイオードのカソードが、前記第3の交流出力端子には前記第5のダイオードのアノードと前記第6のダイオードのカソードが接続され、前記第1のダイオードに前記第1の自己消弧型素子が、前記第2のダイオードに前記第2の自己消弧型素子が、前記第3のダイオードに前記第3の自己消弧型素子が、前記第4のダイオードに前記第4の自己消弧型素子が、前記第5のダイオードに前記第5の自己消弧型素子が、前記第6のダイオードに前記第6の自己消弧型素子が、並列に接続され、前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフに対応した前記誘導性負荷に、前記コンデンサに発生した直流電圧を交流電圧に変換して印可する直流交流変換回路と、
を備えた電力変換装置において前記第1乃至第6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する制御方法であって、
前記第1乃至第6の自己消弧型素子のうち複数のオン・オフが略同じタイミングで切り替わらないように前記第1乃至6の自己消弧型素子のオン・オフを制御する、
ことを特徴とする制御方法。
A reactor that stores electric power supplied from an AC power source as magnetic energy;
A magnetic energy regenerative switch that includes a capacitor, recovers the magnetic energy of the reactor, and stores the energy in the capacitor as electrostatic energy;
A first DC input terminal connected to one pole of the capacitor; a second DC input terminal connected to the other pole of the capacitor; and a first DC input terminal connected to each phase of a three-phase inductive load. 1 to 3rd AC output terminals, 1st to 6th diodes, and 1st to 6th self-extinguishing elements, and the first DC input terminal includes the first diode. The cathode of the third diode, the cathode of the fifth diode, and the cathode of the fifth diode are connected to the second DC input terminal at the anode of the second diode, the anode of the fourth diode, and the sixth diode. The anode of the diode is connected, the anode of the first diode and the cathode of the second diode are connected to the first AC output terminal, and the third diode is connected to the second AC output terminal. Anode and said And the third AC output terminal is connected to the anode of the fifth diode and the cathode of the sixth diode, and the first diode is connected to the first self-extinguishing element. The second self-extinguishing element is provided in the second diode, the third self-extinguishing element is provided in the third diode, and the fourth self-extinguishing type is provided in the fourth diode. The fifth diode is connected to the fifth self-extinguishing element, the sixth diode is connected to the sixth self-extinguishing element in parallel, and the first to sixth self-extinguishing elements are connected in parallel. A DC / AC conversion circuit that converts a DC voltage generated in the capacitor into an AC voltage and applies it to the inductive load corresponding to on / off of the arc-extinguishing type element; and
A control method for controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements in a power conversion device comprising:
Controlling on / off of the first to sixth self-extinguishing elements so that a plurality of on / off of the first to sixth self-extinguishing elements are not switched at substantially the same timing;
A control method characterized by that.
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