JP2015029407A - 整流器モジュールおよびそれを用いた電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電源1を整流する第1および第2の整流部200a,200b、整流後の電圧を平滑する平滑コンデンサ5、および平滑コンデンサ5から第1および第2の整流部200a,200b側への電流の逆流を阻止する第1および第2の逆流阻止部300a,300bを有する電力変換装置に適用され、少なくとも第1および第2の整流部200a,200bおよび第1および第2の逆流阻止部300a,300bを構成する4つ以上の整流素子が直列に連なる直列回路を含み、1つのパッケージとして整流器モジュール10a,10bを形成した。
【選択図】図1
Description
図1は、実施の形態1にかかる電力変換装置の一構成例を示す図である。本実施の形態の電力変換装置100は、交流電源1から供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流負荷7に供給する直流電源装置として構成したものであり、第1の整流素子3aのアノードと第2の整流素子3bのカソードとが接続され、この接続点が交流電源1の一方端に接続される第1の整流部200aと、第3の整流素子3cのアノードと第4の整流素子3dのカソードとが接続され、この接続点が交流電源1の他方端に接続される第2の整流部200bと、第1の整流部200aと並列に直列接続され、中点が交流電源1の他方端に接続される第1のコンデンサ4aおよび第2のコンデンサ4bと、第2の整流部200bと並列に直列接続され、中点が交流電源1の一方端に接続される第3のコンデンサ4cおよび第4のコンデンサ4dと、第1の整流部200aおよび第2の整流部200bによる整流後の電圧を平滑する平滑コンデンサ5と、平滑コンデンサ5から第1の整流部200aへの電流の逆流を阻止する第5の整流素子6aおよび第6の整流素子6bからなる第1の逆流阻止部300aと、平滑コンデンサ5から第2の整流部200bへの電流の逆流を阻止する第7の整流素子6cおよび第8の整流素子6dからなる第2の逆流阻止部300bと、交流電源1と第1の整流部200aあるいは第2の整流部200bとの間に接続されたリアクタ2と、リアクタ2を介して交流電源1を短絡する双方向スイッチ8とを備え構成されている。
図10は、実施の形態2にかかる電力変換装置の一構成例を示す図である。本実施の形態の電力変換装置100aは、実施の形態1と同様に、交流電源1から供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流負荷7に供給するものであり、第1の整流素子3aのアノードと第2の整流素子3bのカソードとが接続され、この接続点が交流電源1の一方端に接続される第1の整流部200aと、第3の整流素子3cのアノードと第4の整流素子3dのカソードとが接続され、この接続点が交流電源1の他方端に接続される第2の整流部200bと、第1の整流部200aおよび第2の整流部200bからなるダイオードブリッジと並列に直列接続された第1のスイッチング素子14aおよび第2のスイッチング素子14bと、第1のスイッチング素子14aにより充電と非充電とがスイッチングされる第1のコンデンサ4aと、第2のスイッチング素子14bにより充電と非充電とがスイッチングされる第2のコンデンサ4bと、並列接続された第5の整流素子6aおよび第6の整流素子6bからなり、第1のコンデンサ4aから第1のスイッチング素子14aへの電流の逆流を阻止する第1の逆流阻止部300aと、並列接続された第7の整流素子6cおよび第8の整流素子6dからなり、第2のコンデンサ4bから第2のスイッチング素子14bへの電流の逆流を阻止する第2の逆流阻止部300bと、交流電源1と第1の整流部200aおよび第2の整流部200bからなるダイオードブリッジとの間に接続されたリアクタ2と、リアクタ2を介して交流電源1を短絡する双方向スイッチ8とを備え構成されている。
Claims (20)
- 直列接続した4以上の複数の整流素子を含む整流器モジュールを用いて構成される電力変換装置であって、
前記整流素子のうち、両端に配置される整流素子を逆流阻止用として用い、当該逆流阻止用の整流素子以外のうちの2つの整流素子を電源整流用として用いたことを特徴とする電力変換装置。 - 前記整流器モジュールは、整流方向が同一となるように前記各整流素子が直列接続されたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 第1の整流素子のアノードと第2の整流素子のカソードとが接続され、当該接続点が交流電源の一方端に接続される第1の整流部と、
第3の整流素子のアノードと第4の整流素子のカソードとが接続され、当該接続点が前記交流電源の他方端に接続される第2の整流部と、
前記第1の整流部と並列に直列接続され、中点が前記交流電源の他方端に接続される第1のコンデンサおよび第2のコンデンサと、
前記第2の整流部と並列に直列接続され、中点が前記交流電源の一方端に接続される第3のコンデンサおよび第4のコンデンサと、
前記第1の整流部および前記第2の整流部による整流後の電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサから前記第1の整流部への電流の逆流を阻止する第5の整流素子および第6の整流素子からなる第1の逆流阻止部と、
前記平滑コンデンサから前記第2の整流部への電流の逆流を阻止する第7の整流素子および第8の整流素子からなる第2の逆流阻止部と、
を備え、
前記第1の整流素子、前記第2の整流素子、前記第5の整流素子、および前記第6の整流素子を含む第1の直列回路、ならびに、前記第3の整流素子、前記第4の整流素子、前記第7の整流素子、および前記第8の整流素子を含む第2の直列回路のうちの少なくとも一方を含む前記整流器モジュールを用いて構成された
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。 - 第1の整流素子のアノードと第2の整流素子のカソードとが接続され、当該接続点が交流電源の一方端に接続される第1の整流部と、
第3の整流素子のアノードと第4の整流素子のカソードとが接続され、当該接続点が前記交流電源の他方端に接続される第2の整流部と、
前記第1の整流部および前記第2の整流部からなるダイオードブリッジと並列に直列接続された第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記第1のスイッチング素子により充電と非充電とがスイッチングされる第1のコンデンサと、
前記第2のスイッチング素子により充電と非充電とがスイッチングされる第2のコンデンサと、
並列接続された第5の整流素子および第6の整流素子からなり、前記第1のコンデンサから前記第1のスイッチング素子への電流の逆流を阻止する第1の逆流阻止部と、
並列接続された第7の整流素子および第8の整流素子からなり、前記第2のコンデンサから前記第2のスイッチング素子への電流の逆流を阻止する第2の逆流阻止部と、
を備え、
前記第1の整流素子、前記第2の整流素子、前記第5の整流素子、および前記第6の整流素子を含む第1の直列回路、ならびに、前記第3の整流素子、前記第4の整流素子、前記第7の整流素子、および前記第8の整流素子を含む第2の直列回路のうちの少なくとも一方を含む前記整流器モジュールを用いて構成された
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。 - 前記整流器モジュールは、前記第1の直列回路あるいは前記第2の直列回路のうちの何れか一方を含むn(nは4以上の整数)素子入り(n+1)端子整流器モジュールであり、前記第1の直列回路および前記第2の直列回路を前記n素子入り(n+1)端子整流器モジュールで構成したことを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電力変換装置。
- 前記整流器モジュールは、前記第1の直列回路および前記第2の直列回路の双方を含むn(nは8以上の整数)素子入り(n+2)端子整流器モジュールであることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電力変換装置。
- 前記整流器モジュールは、前記第1の直列回路および前記第2の直列回路が並列接続されたn(nは8以上の整数)素子入りn端子整流器モジュールであることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の電力変換装置。
- 前記交流電源と前記第1の整流部あるいは前記第2の整流部との間に接続されたリアクタと、
前記リアクタを介して前記交流電源を短絡する双方向スイッチと、
をさらに備え、
前記整流器モジュールは、前記双方向スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項6または7に記載の電力変換装置。 - 前記双方向スイッチは、ダイオードブリッジとスイッチング素子とからなることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記第1の整流素子、前記第2の整流素子、前記第3の整流素子、前記第4の整流素子、前記第5の整流素子、および前記第6の整流素子、前記第7の整流素子、および前記第8の整流素子のうちの少なくとも1つがワイドバンドギャップ半導体で形成されていることを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の電力変換装置。
- 前記ダイオードブリッジおよび前記スイッチング素子の何れか一方がワイドバンドギャップ半導体で形成されていることを特徴とする請求項9に記載の電力変換装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項10または11に記載の電力変換装置。
- 交流電源を整流する整流部、整流後の電圧を平滑するコンデンサ、および前記コンデンサから前記整流部側への電流の逆流を阻止する逆流阻止部を有する電力変換装置に適用される整流器モジュールであって、
少なくとも前記整流部および前記逆流阻止部を構成する4つ以上の整流素子が直列に連なる直列回路を含み、1つのパッケージとして形成されたことを特徴とする整流器モジュール。 - 複数の前記直列回路を含み形成されたことを特徴とする請求項13に記載の整流器モジュール。
- 複数の前記直列回路が並列接続され形成されたことを特徴とする請求項13に記載の整流器モジュール。
- 前記電力変換装置は、前記交流電源と前記整流部との間に接続されたリアクタ、および前記リアクタを介して前記交流電源を短絡する双方向スイッチをさらに有し、
前記双方向スイッチをさらに含み形成されたことを特徴とする請求項14または15に記載の整流器モジュール。 - 前記双方向スイッチは、ダイオードブリッジとスイッチング素子とからなることを特徴とする請求項16に記載の整流器モジュール。
- 複数の前記整流素子のうちの少なくとも1つがワイドバンドギャップ半導体で形成されていることを特徴とする請求項13から17の何れか一項に記載の整流器モジュール。
- 前記ダイオードブリッジおよび前記スイッチング素子の何れか一方がワイドバンドギャップ半導体で形成されていることを特徴とする請求項17に記載の整流器モジュール。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項18または19に記載の整流器モジュール。
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