JP2013158239A - 三相ソフトスイッチング力率改善整流器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】整流器はニュートラルノードと関連して三相入力電圧を受け取るための入力ステージと、負荷に接続するように構成されている出力ステージと、1つ以上のスイッチングコンバータステージを有している。各スイッチングコンバータステージは、ニュートラルノードと接続されている複数のスイッチを有している。複数のスイッチは一定のデューティサイクルで動作している。この整流器は、負荷および入力電圧のうちの少なくとも1つの状態に基づいて複数のスイッチのスイッチング周波数を変えるように構成されている1つ以上のコントローラーと、1つ以上の分断ステージとを有している。各分断ステージは、出力ステージを電磁誘導的に分断するように構成された1つ以上の誘導性素子を有している。
【選択図】図6
Description
Claims (53)
- 低入力電流高調波三相昇圧整流器であって、
ニュートラルノードと関連して三相入力電圧を受け取るための入力ステージと、
少なくとも1つの負荷と接続するように構成され、前記ニュートラルノードと接続されている複数の出力コンデンサーを有する出力ステージと、
前記三相入力電圧の対応する位相と前記ニュートラルノードとの間に接続されている1つ以上のコンデンサーと、
各々が前記ニュートラルノードと接続されている複数のスイッチを有し、該複数のスイッチが一定のデューティサイクルで動作し、該一定のデューティサイクルが実質的に50%デューティサイクルである1つ以上のスイッチングコンバータステージと、
前記少なくとも1つの負荷および前記入力電圧のうちの少なくとも1つの状態に基づいて前記複数のスイッチのスイッチング周波数を変えるように構成されている1つ以上のコントローラーと、
前記1つ以上のスイッチングコンバータステージのうちの少なくとも1つから前記出力ステージを電磁誘導的に分断するように構成されている1つ以上の誘導性素子を各々が有している1つ以上の分断ステージとを備えており、
前記1つ以上のコンバータステージが、前記三相入力電圧の対応する位相と結合されている1つ以上の昇圧インダクタと、前記1以上の昇圧インダクタと前記コンバータステージの前記複数のスイッチとの間に接続された1つ以上の入力ブリッジダイオードと、前記コンバータステージの前記複数のスイッチの両端と接続されている1つ以上のフライングコンデンサーとをさらに有してなる、低入力電流高調波三相昇圧整流器。 - 前記複数のスイッチのうちの1つ以上のスイッチが、該1つ以上のスイッチの両端の電圧が実質的にゼロでオンとなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、全負荷と最小入力電圧とによって決まる最小周波数、および軽負荷と最大入力電圧とによって決まる最大周波数のうちの少なくとも1つに基づいてスイッチング周波数を変えるように構成されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、軽負荷と無負荷との間の範囲にわたってバーストモードで動作するように構成されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記誘導性素子同士が磁気的に結合されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記出力コンデンサーのそれぞれ一つが少なくとも1つの負荷の両端に接続されるように構成されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記出力コンデンサーのそれぞれ一つの両端の電圧が実質的に等しい、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記ニュートラルノードと前記出力ステージの前記コンデンサーとの間に接続される阻止コンデンサーをさらに備えてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記出力ステージの前記出力コンデンサーが、三相4線式入力システムの入力ニュートラルワイヤと接続されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記複数のスイッチと前記1つ以上のフライングコンデンサーと間に、1つ以上の阻止ダイオードが接続されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力電圧と前記コンデンサーとの間に、1つ以上の突入電流制御回路が接続されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ステージが、入力電磁障害(EMI)フィルタをさらに有してなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ブリッジダイオードが同期整流器である、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 各スイッチが、逆並列ダイオードを備えた金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)である、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記1つ以上のスイッチングコンバータステージが複数のスイッチングコンバータステージであり、各スイッチングコンバータステージが1つ以上の分断ステージのうちの対応する1つと結合されており、前記コントローラーが、インターリーブ方式または並列方式で、前記複数のスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチを動作させるようにさらに構成されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記1つ以上のスイッチングコンバータステージが複数のスイッチングコンバータステージであり、各スイッチングコンバータステージが1つ以上の阻止コンデンサーを介して前記1つ以上の分断ステージのうちの対応する1つと結合されており、前記コントローラーが、インターリーブ方式または並列方式で、前記複数のスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチを動作させるようにさらに構成されてなる、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記インダクティブエレメントが1つ以上の誘導加熱コイルである、請求項1に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記誘導加熱コイルが対応するコイル選択スイッチと結合されてなる、請求項17の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 低入力電流高調波三相昇圧整流器であって、
ニュートラルノードと関連して三相入力電圧を受け取るための入力ステージと、
少なくとも1つの負荷と接続されるように構成されている出力ステージと、
前記三相入力電圧のうちの対応する位相と前記ニュートラルノードとの間に接続されている1つ以上のコンデンサーと、
各々が前記ニュートラルノードと接続されている複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチが一定のデューティサイクルで動作し、該一定のデューティサイクルが実質的に50%デューティサイクルである少なくとも二つのスイッチングコンバータステージと、
前記少なくとも1つの負荷および前記入力電圧のうちの少なくとも1つの状態に基づいて前記対応するスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチのスイッチング周波数を変えるように構成されている1つ以上のコントローラーと、
前記複数のスイッチングコンバータステージから前記出力ステージを分離するように構成されている1つ以上の変圧器を各々が有している1つ以上の分断ステージとを備えており、
前記二つのスイッチングコンバータステージが、前記三相入力電圧の対応する位相と結合されている1つ以上の昇圧インダクタと、前記1以上の昇圧インダクタと前記コンバータステージの前記複数のスイッチとの間に接続された1つ以上の入力ブリッジダイオードと、前記コンバータステージの前記複数のスイッチの両端と結合されている1つ以上のフライングコンデンサーとをさらに有しており、
前記変圧器が前記複数のスイッチングコンバータステージ間に結合されている1つ以上の一次巻線を有しており、
前記コントローラーが、位相シフト制御で前記複数のスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチを動作させるようにさらに構成されてなる、低入力電流高調波三相昇圧整流器。 - 前記変圧器が、1つ以上の阻止コンデンサーを介して前記複数のスイッチングコンバータステージ間に結合される1つ以上の一次巻線をさらに有してなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に中央タップ巻線および整流器をさらに備えてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に全波整流器をさらに備えてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に倍電流整流器をさらに備えてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に同期整流器をさらに備えてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側にフィルタをさらに備えてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器
- 前記複数のスイッチのうちの1つ以上のスイッチが、該1つ以上のスイッチの両端の電圧が実質的にゼロでオンとなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、全負荷と最小入力電圧とによって決まる最小周波数、および軽負荷と最大入力電圧とによって決まる最大周波数のうちの少なくとも1つに基づいてスイッチング回数を変更するように構成されてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、軽負荷と無負荷との間の範囲にわたってバーストモードで動作するように構成されてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力電圧と前記コンデンサーとの間に、1つ以上の突入電流制御回路が接続されてなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ステージが、入力電磁障害(EMI)フィルタをさらに有してなる、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ブリッジダイオードが同期整流器である、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 各スイッチが、逆並列ダイオードを備えたMOSFETまたはIGBTである、請求項19に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 低入力電流高調波三相昇圧整流器であって、
ニュートラルノードと関連して三相入力電圧を受け取るための入力ステージと、
少なくとも1つの負荷に接続されるように適応された出力ステージと、
前記三相入力電圧の対応する位相と前記ニュートラルノードとの間に接続されている1つ以上のコンデンサーと、
各々が前記ニュートラルノードと接続されている複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチが一定のデューティサイクルで動作し、該一定のデューティサイクルが実質的に50%デューティサイクルである1つ以上のスイッチングコンバータステージと、
前記少なくとも1つの負荷および前記入力電圧のうちの少なくとも1つの状態に基づいて前記複数のスイッチのスイッチング周波数を変えるように構成されている1つ以上のコントローラーと、
前記1つ以上のスイッチングコンバータステージのうちの少なくとも1つから前記出力ステージを分離するように構成されている1つ以上の変圧器を各々が有している1つ以上の分断ステージと、
前記少なくとも1つの変圧器を介して前記1つ以上のスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチと接続されている複数の補助スイッチとを備えており、
前記1つ以上のコンバータステージが、前記三相入力電圧の対応する位相と結合されている1つ以上の昇圧インダクタと、前記1以上の昇圧インダクタと前記コンバータステージの前記複数のスイッチとの間に接続された1つ以上の入力ブリッジダイオードと、前記コンバータステージの前記複数のスイッチの両端と接続されている1つ以上のフライングコンデンサーとをさらに有しており、
前記コントローラーが、位相シフト変調またはパルス幅変調のうちの少なくとも1つに従って前記複数の補助スイッチを動作させるようにさらに構成されてなる、低入力電流高調波昇圧整流器。 - 前記少なくとも1つの変圧器を介して前記1つ以上のスイッチングコンバータステージの前記複数のスイッチと結合されている前記複数の補助スイッチが、少なくとも1つのフルブリッジコンバーターを形成してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器が、前記補助スイッチの接合点と前記ニュートラルノードとの間に結合されている一次巻線を有してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器が、1つ以上の阻止コンデンサーを介して前記ニュートラルノードと結合されている一次巻線を有してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に中央タップ巻線および整流器をさらに備えてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に全波整流器をさらに備えてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に倍電流整流器をさらに備えてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に同期整流器をさらに備えてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に1つ以上のフィルタをさらに備えてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記複数のスイッチおよび前記変圧器が、フォワードコンバーターを形成してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器の二次側に、1つ以上の出力インダクタを備えた出力フィルタをさらに備えてなる、請求項42に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記複数のスイッチおよび前記変圧器がフライバックコンバータを形成してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記変圧器が、少なくとも共振インダクタおよび1つ以上の共振コンデンサーと結合されている一次巻線を有してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記複数のスイッチおよび前記変圧器が共振コンバーターを形成してなる、請求項45に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記複数のスイッチのうちの1つ以上のスイッチが、該1つ以上のスイッチの両端の電圧が実質的にゼロでオンとなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、全負荷と最小入力電圧とによって決まる最小周波数および軽負荷と最大入力電圧とによって決まる最大周波数のうちの少なくとも1つに基づいてスイッチング回数を変更するように構成されてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記コントローラーが、軽負荷と無負荷との間の範囲にわたってバーストモードで動作するように構成されてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力電圧と前記コンデンサーとの間に、1つ以上の突入電流制御回路が接続されてなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ステージが、入力電磁障害(EMI)フィルタをさらに有してなる、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 前記入力ブリッジダイオードが同期整流器である、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
- 各スイッチが、逆並列ダイオードを備えたMOSFETまたはIGBTである、請求項33に記載の低入力電流高調波昇圧整流器。
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