JP2566579B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2566579B2
JP2566579B2 JP62158322A JP15832287A JP2566579B2 JP 2566579 B2 JP2566579 B2 JP 2566579B2 JP 62158322 A JP62158322 A JP 62158322A JP 15832287 A JP15832287 A JP 15832287A JP 2566579 B2 JP2566579 B2 JP 2566579B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は3相の交流電力を直流電力に変換する電力
変換装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power converter that converts three-phase AC power into DC power.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は例えばコンファレンス レコード オブザ
1986 アイイーイーイー インダストリィ アプリケー
ションズ ソサイェテイアニュアル ミーティング パ
ート1(Conference Record of the 1986 IEEE Industr
y Applications Sosiety Annual Meeting Part 1)P630
に示された従来の最も代表的な電力変換装置を示す回路
構成図である。図において、1は交流電源、2はこの交
流電源1の電路に直列接続されたリアクトル、3は第1
のダイオード整流器であって、その交流側は前記リアク
トル2を介して交流電源1に接続されている。4はスイ
ッチであって、前記第1のダイオード整流器3の直流出
力端P,N間に並列接続されている。5はインバータであ
ってスイッチS1〜S4で単相ブリッジを構成し、その直流
入力側は前記スイッチ4に並列に接続されている。6は
絶縁変圧器であって、1次側は前記インバータ5の交流
端に接続され、2次側には中点タップが設けられてい
る。7は第2のダイオード整流器であって単相センター
タップ接続で構成され、その交流入力側はこの絶縁変圧
器6の2次側に接続されている。8はコンデンサであっ
て、前記第2のダイオード整流器7の直流出力端と上記
絶縁変圧器6の2次側の中点タップ間に接続されてい
る。
Figure 4 shows, for example, the Conference Record of the
1986 IEE Industry Applications Society Annual Meeting Part 1 (Conference Record of the 1986 IEEE Industr
y Applications Sosiety Annual Meeting Part 1) P630
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing the most typical conventional power conversion device shown in FIG. In the figure, 1 is an AC power supply, 2 is a reactor connected in series to the circuit of the AC power supply 1, and 3 is a first
In the diode rectifier, the AC side is connected to the AC power source 1 via the reactor 2. A switch 4 is connected in parallel between the DC output terminals P and N of the first diode rectifier 3. Reference numeral 5 is an inverter, and switches S 1 to S 4 form a single-phase bridge, the direct current input side of which is connected in parallel to the switch 4. Reference numeral 6 denotes an insulating transformer, the primary side of which is connected to the AC terminal of the inverter 5 and the secondary side of which is provided with a midpoint tap. A second diode rectifier 7 is constituted by a single-phase center tap connection, and its AC input side is connected to the secondary side of this insulating transformer 6. Reference numeral 8 denotes a capacitor, which is connected between the direct current output terminal of the second diode rectifier 7 and the midpoint tap of the secondary side of the insulation transformer 6.

次に動作について説明する。まず、スイッチ4及びイ
ンバータ5を構成するスイッチS1〜S4は具体的にはトラ
ンジスタやGTOなどの自己消弧形半導体素子であり、交
流電源1の周波数に比べて約10倍以上の高周波でスイッ
チング動作を行い、交流電源1の電流ILの波形歪を低減
し、かつ入力力率がほぼ1になるように制御される。第
5図にスイッチ4の動作波形を示す。図はスイッチ4の
スイッチング周波数を電源周波数の12倍にして運転した
場合の波形例である。スイッチ4は第1のダイオード整
流器3の直流出力電流IP,INを破線で示す交流電源電圧
Vaの全波整流波形を相似波形に追従するようにパルス幅
変調PWM制御される。例えば、時刻t1〜t2の期間、スイ
ッチ4をオンすると、交流電源1−リアクトル2−ダイ
オードD1−スイッチ4−ダイオードD4−交流電源1の経
路で交流電源1をリアクトル2を介して短絡する閉回路
が形成され、スイッチ4の電流I4は増加し、リアクトル
2にエネルギーが蓄積される。この電流の瞬時値が破線
で示す電流基準値を越えると、スイッチ4はオフされ
る。このときリアクトル2のエネルギー蓄積作用によ
り、交流電源電流ILはリアクトル2−ダイオードD1−イ
ンバータ5−ダイオードD4−交流電源1の経路でインバ
ータ5側へ流れ、絶縁変圧器6及び第2のダイオード整
流器7を介してコンデンサ8を充電するとともにコンデ
ンサ8に接続される負荷(図示していない)へ電力を供
給する。このようにリアクトル2のエネルギーが放出さ
れるために各電流IL,IP,IN及びインバータ5に流れる
入力電流I5は減少する。直流出力電流IP,INの瞬時値が
電流基準値よりも低下すると再度、スイッチ4をオンさ
せるように制御し、このようなスイッチ4のオン,オフ
動作を繰返す。交流電源1の電圧極性が反転すると第1
のダイオード整流器3のダイオードD2,D3を介して同様
に電流制御される。
Next, the operation will be described. First, the switches 4 and the switches S 1 to S 4 that compose the inverter 5 are specifically self-extinguishing type semiconductor elements such as transistors and GTOs, and at a high frequency about 10 times or more higher than the frequency of the AC power supply 1. The switching operation is performed, the waveform distortion of the current I L of the AC power supply 1 is reduced, and the input power factor is controlled to be approximately 1. FIG. 5 shows the operation waveform of the switch 4. The figure shows an example of a waveform when the switch 4 is operated at a switching frequency of 12 times the power supply frequency. The switch 4 is an AC power supply voltage in which the DC output currents I P and I N of the first diode rectifier 3 are indicated by broken lines.
Pulse width modulation PWM control is performed so that the full wave rectified waveform of Va follows the similar waveform. For example, when the switch 4 is turned on during the period from time t 1 to t 2 , the AC power supply 1 is passed through the reactor 2 through the path of the AC power supply 1-reactor 2-diode D 1 -switch 4-diode D 4 -AC power supply 1. A closed circuit that short-circuits is formed, the current I 4 of the switch 4 increases, and energy is stored in the reactor 2. When the instantaneous value of this current exceeds the current reference value shown by the broken line, the switch 4 is turned off. At this time, due to the energy storage action of the reactor 2, the AC power supply current I L flows to the inverter 5 side in the route of the reactor 2-diode D 1 -inverter 5-diode D 4 -AC power supply 1, and the insulation transformer 6 and the second transformer. The capacitor 8 is charged via the diode rectifier 7 and electric power is supplied to a load (not shown) connected to the capacitor 8. Since the energy of the reactor 2 is released in this manner, the currents I L , I P , I N and the input current I 5 flowing through the inverter 5 decrease. When the instantaneous value of the DC output currents I P and I N becomes lower than the current reference value, the switch 4 is controlled to be turned on again, and the ON / OFF operation of the switch 4 is repeated. When the voltage polarity of the AC power supply 1 is reversed, the first
The current is similarly controlled via the diodes D 2 and D 3 of the diode rectifier 3 of.

次にインバータ5の動作について第6図を参照して説
明する。まず、スイッチ4がオンの期間t1〜t2ではイン
バータ5の直流電圧Vdは零になる。続いて時刻t2〜t3
期間にスイッチ4がオフになるとインバータ5のスイッ
チS1,S4をオンするとともにインバータ5の出力電流II
は図示の極性の波形になる。再度時刻t3〜t4の期間、ス
イッチ4がオンになるとインバータの出力電流IIは零に
なる。続いて時刻t4〜t5の期間にスイッチ4がオフにな
ると、今度はインバータ5のスイッチS2,S3をオンする
ことによりインバータ5の出力電流IIは時刻t2〜t3の期
間の波形に対して逆極性の波形が得られる。このように
スイッチ4のオフ期間の度にインバータ5のスイッチ
S1,S4とS2,S3を交互にオンさせることによりインバー
タ5の出力には交流の出力電流IIが得られる。第2のダ
イオード整流器7によってインバータ5の出力電流II
整流され、第2のダイオード整流器7の出力電流IOは図
示のような波形となる。スイッチ4がオフ期間のインバ
ータ5の直流電圧Vdは絶縁変圧器6の巻線比をnとし、
コンデンサ8の端子電圧Vcを一定とすればnVcとなる。
Next, the operation of the inverter 5 will be described with reference to FIG. First, the switch 4 is the DC voltage Vd period t 1 ~t 2 the inverter 5 turned on becomes zero. Then, when the switch 4 is turned off in the period from time t 2 to t 3 , the switches S 1 and S 4 of the inverter 5 are turned on and the output current I I of the inverter 5 is
Has a waveform with the illustrated polarity. When the switch 4 is turned on again during the period from time t 3 to t 4 , the output current I I of the inverter becomes zero. Subsequently, when the time t 4 ~t switch 4 in the period of 5 is turned off, the output current I I is a period of time t 2 ~t 3 inverters 5 by turn to turn on the switch S 2, S 3 of the inverter 5 A waveform having a polarity opposite to that of the waveform is obtained. Thus, every time the switch 4 is turned off, the switch of the inverter 5 is switched.
An alternating output current I I is obtained at the output of the inverter 5 by alternately turning on S 1 , S 4 and S 2 , S 3 . The output current I I of the inverter 5 is rectified by the second diode rectifier 7, and the output current I O of the second diode rectifier 7 has a waveform as shown. In the DC voltage Vd of the inverter 5 when the switch 4 is in the off period, the winding ratio of the insulating transformer 6 is n,
If the terminal voltage Vc of the capacitor 8 is constant, it becomes nVc.

上記スイッチ4及びインバータ5の動作をもとに交流
電源電流ILの電流リップルをリアクトル3のインダクタ
ンスをLとして求めると次のようになる。
Based on the operations of the switch 4 and the inverter 5, the current ripple of the AC power supply current I L is obtained with the inductance of the reactor 3 being L as follows.

時刻、 時刻、 従って、PWM制御回路(図示していない)によってス
イッチ4、インバータ5のスイッチング時間間隔を制御
することにより、電流基準値に追従して瞬時電流制御が
行える。
Times of Day, Times of Day, Therefore, by controlling the switching time interval of the switch 4 and the inverter 5 by the PWM control circuit (not shown), the instantaneous current control can be performed following the current reference value.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の電力変換装置は以上のように構成されているの
で、第2のダイオード整流器を介して昇圧チョッパ動作
を行う各アーム素子の通流期間は180°であり、交流電
流を正弦波状に制御することになる。しかしこれを3相
交流電源に適用する場合には単に前記第2のダイオード
整流器を3相ブリッジ構成にしただけでは各アームの通
流期間が120°となり、交流電流を正弦波状に制御でき
ず、5次,7次等の低次数の高調波成分が多く含まれるこ
とになり、この高調波を除去するためのフイルタが必要
で、また、電力変換装置を3組設けて3相の電力変換器
を構成することも可能であるが、スイッチング素子数が
多いため、装置の価格が高くなるなどの問題点があっ
た。
Since the conventional power converter is configured as described above, the conduction period of each arm element that performs the step-up chopper operation via the second diode rectifier is 180 °, and the alternating current is controlled in the sine wave shape. It will be. However, when this is applied to a three-phase AC power supply, the conduction period of each arm becomes 120 ° and the AC current cannot be controlled in a sinusoidal shape simply by making the second diode rectifier into a three-phase bridge configuration. A large number of low-order harmonic components such as the 5th and 7th order are included, and a filter is required to remove these harmonics. Also, three sets of power converters are provided to provide a three-phase power converter. However, since the number of switching elements is large, there is a problem in that the cost of the device increases.

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、交流電流を正弦波状に制御できるとともに
電源の力率を略1に制御することのできる3相交流の電
力変換装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a three-phase AC power converter capable of controlling an alternating current in a sine wave shape and controlling a power factor of a power source to approximately 1. The purpose is to

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る電力変換装置は、3相ブリッジ接続の
サイリスタ整流器と、このサイリスタ整流器の直流出力
側にリアクトルを介して接続された単相ブリッジ接続の
インバータとで構成される電力変換器とを、2組並列に
設け、前記各インバータの出力側に夫々絶縁変圧器を介
してダイオード整流器を接続し、該夫々のダイオード整
流器の出力側を同極性に接続してコンデンサを接続した
ものである。
A power converter according to the present invention includes a power converter including a three-phase bridge-connected thyristor rectifier and a single-phase bridge-connected inverter connected to a DC output side of the thyristor rectifier via a reactor. Two sets are provided in parallel, diode rectifiers are connected to the output sides of the respective inverters via insulating transformers, and the output sides of the respective diode rectifiers are connected to the same polarity and capacitors are connected.

〔作用〕[Action]

この発明における電力変換装置は、3相ブリッジ接続
のサイリスタ整流器を並列に2組設ける各サイリスタ整
流器によって3相交流電源の電圧を互いに異なる位相制
御角で制御して整流し、各単相ブリッジ接続の後段の各
インバータによって前記各サイリスタ整流器の出力電流
を互いに180°位相差の3角波形状の電流波形になるよ
うに波形制御し、また各インバータは周期的に直流短絡
モードを設けて制御し、該インバータから出力された交
流電力を夫々の絶縁変圧器を介して夫々のダイオード整
流器に接続し、該ダイオード整流器によって直流変換さ
れた直流出力を同極性に結合してコンデンサ端子に接続
し最終直流電力を得る。
In the power conversion device according to the present invention, each thyristor rectifier provided with two sets of three-phase bridge-connected thyristor rectifiers controls the voltage of the three-phase AC power supply at different phase control angles to rectify the thyristor rectifiers, and each single-phase bridge connection. The output currents of the thyristor rectifiers are controlled by respective inverters in the latter stage so as to form a triangular current waveform having a phase difference of 180 ° with each other, and each inverter is controlled by periodically providing a DC short-circuit mode, The AC power output from the inverter is connected to each diode rectifier through each insulation transformer, and the DC output converted by the diode rectifier to the same polarity is connected to the capacitor terminal to connect the final DC power. To get

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第4図と同一の部分は同一の符号をもって図示した
第1図において、10H,10Lは3相ブリッジに接続された
サイリスタ整流器であって、その交流端は3相交流電源
eU,eV,eWに接続されている。2H,2Lは前記サイリスタ
整流器10H,10Lの直流出力端に接続されたリアクトル、5
H,5Lは前記リアクトル2H,2Lを介して前記サイリスタ整
流器10H,10Lの直流出力端間に接続されたインバータ、6
H,6Lは前記インバータ5H,5Lの出力側に接続された絶縁
変圧器、7H,7Lは前記絶縁変圧器6H,6Lの2次側に接続さ
れたダイオード整流器、8は前記ダイオード整流器7H,7
Lの直流出力側に共通に接続されたコンデンサである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, the same parts as those in FIG. 4 are shown with the same reference numerals, and in FIG. 1, 10H and 10L are thyristor rectifiers connected to a three-phase bridge, and their AC ends have a three-phase AC power supply.
e U, e V, is connected to the e W. 2H and 2L are reactors connected to the DC output terminals of the thyristor rectifiers 10H and 10L, 5
H, 5L is an inverter connected between the DC output terminals of the thyristor rectifiers 10H, 10L via the reactors 2H, 2L, 6
H, 6L is an insulation transformer connected to the output side of the inverters 5H, 5L, 7H, 7L is a diode rectifier connected to the secondary side of the insulation transformers 6H, 6L, and 8 is the diode rectifier 7H, 7
It is a capacitor commonly connected to the DC output side of L.

次に第2図に示す動作波形を参照して動作について説
明する。図においてeUo,eVo,eWoは3相交流電源eU,e
V,eWの相電圧波形を示す。サイリスタ整流器10H,10Lの
アーム素子UH,VH,WH,XH,YH,ZH,UL,VL,WL,XL
YL、ZLの導通制御を図示のように各サイリスタ整流器10
H,10Lに対して120°毎に切換えている。このようなサイ
リスタ整流器10H,10Lの位相制御方法は、例えば特公昭5
9−20274号に交流電動機のインバータへの適用例として
示されているので詳細は省略する。VdH,VdLはサイリス
タ整流器10H,10Lの直流出力電圧波形を示しており、各
々、電源周波数の3倍の周波数の電圧リップルを有す
る。IdH,IdLはサイリスタ整流器10H,10Lの直流出力電
流波形を示しており、サイリスタ整流器10H,10Lの各ア
ーム素子の導通期間毎に3角波状にインバータ5H,5Lに
よって波形制御される。ここで実際上直流出力電流波形
IdH,IdLには各インバータ5H,5Lのスイッチング周波数
成分の電流リップル成分が重畳されるが、簡単のため、
第2図の波形では省略している。また、インバータ5H,5
Lによって前記直流出力電流波形IdH,IdLの零点を強制
的に設けることによって、サイリスタ整流器10H,10Lの
アーム素子の導通切換えを行っており、この直流出力電
流波形IdH,IdLの波形は互いに180°位相差(電源周波
数を基準にした場合には、60°の位相差)をもたせてい
る。IU,IV,IWは3相交流電源eU,eV,eWの電流波形を
示しており、各サイリスタ整流器10H,10Lのアーム素子
の導通期間に対して前記直流出力電流波形IdH,IdLを合
成して得られ、正弦波状になる。そして3相交流電源
eU,eV,eWの相電圧波形eUo,eVo,eWoと同相になるた
め、力率1で運転できる。例えばU相の3相交流電流の
電流波形IUは次のようにして得られる。位相0°〜60°
の期間はサイリスタULを介してIdLとなり、位相60°〜1
20°期間はサイリスタUH及びULを介してIdHとIdLの合成
となり、位相120°〜180°期間はサイリスタUHを介して
IdHとなり、位相180°〜240°の期間はサイリスタXH
介してIdHとなり、位相240°〜300°の期間はサイリス
タXH及びXLを介してIdHとIdLの合成となり、位相300°
〜360°の期間はサイリスタXLを介してIdLとなり、交流
の正弦波状の電流が得られる。ここで、この3相交流電
源の電流波形IU,IV,IWのピーク値を とすれば、サイリスタ整流器10H,10Lの3角波状の直流
出力電流波形IdH,IdLのピーク値は となるようにインバータ5H,5Lに制御される。
Next, the operation will be described with reference to the operation waveforms shown in FIG. In the figure, e Uo , e Vo , and e Wo are three-phase AC power supplies e U and e
The phase voltage waveforms of V and e W are shown. Thyristor rectifier 10H, 10L arm elements U H , V H , W H , X H , Y H , Z H , UL , V L , W L , X L ,
Conduct control of Y L and Z L as shown in each thyristor rectifier 10
It is switched every 120 ° for H and 10L. Such a phase control method for the thyristor rectifiers 10H and 10L is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No.
No. 9-20274 is shown as an example of application to an AC motor inverter, so details are omitted. Vd H and Vd L represent DC output voltage waveforms of the thyristor rectifiers 10H and 10L, and each has a voltage ripple with a frequency three times the power supply frequency. Id H and Id L represent DC output current waveforms of the thyristor rectifiers 10H and 10L, and the waveforms are controlled by the inverters 5H and 5L in a triangular wave shape for each conduction period of each arm element of the thyristor rectifiers 10H and 10L. Where the actual DC output current waveform
The current ripple component of the switching frequency component of each inverter 5H, 5L is superimposed on Id H , Id L , but for simplicity,
It is omitted in the waveform of FIG. In addition, the inverter 5H, 5
By forcing the zero points of the DC output current waveforms Id H and Id L by L, the conduction of the arm elements of the thyristor rectifiers 10H and 10L is switched, and the waveforms of these DC output current waveforms Id H and Id L Have a 180 ° phase difference (60 ° phase difference when referenced to the power supply frequency). I U , I V , and I W represent the current waveforms of the three-phase AC power supplies e U , e V , and e W , and the DC output current waveform Id for the conduction period of the arm element of each thyristor rectifier 10H, 10L. It is obtained by synthesizing H and Id L , and has a sinusoidal shape. And 3-phase AC power supply
e U, e V, the phase voltage waveform e Uo of e W, e Vo, to become e Wo and phase, can be operated at a power factor of 1. For example, the current waveform I U of the U-phase three-phase alternating current is obtained as follows. Phase 0 ° ~ 60 °
Becomes Id L through the thyristor U L during the period of and the phase is 60 ° to 1
Id H and Id L are combined through the thyristors U H and U L during the 20 ° period, and through the thyristor U H during the phase 120 ° to 180 ° period.
Id H next, during a phase 180 ° to 240 ° becomes a synthesis of Id H and Id L via the id H next, during a phase 240 ° to 300 ° thyristors X H and X L via the thyristor X H, Phase 300 °
During the period of ~ 360 °, it becomes Id L via the thyristor X L , and an alternating sinusoidal current is obtained. Here, the peak values of the current waveforms I U , I V , and I W of this three-phase AC power supply are If so, the peak values of the triangular output current waveforms Id H and Id L of the thyristor rectifiers 10H and 10L are The inverters 5H and 5L are controlled so that

次にインバータ5H,5Lの動作について第3図の動作波
形を参照して説明する。インバータ5H,5Lは単相ブリッ
ジに構成されており、同様な動作を行う。第3図は従来
の電力変換装置の動作波形を示す第6図に対応させてイ
ンバータ5Hのアーム素子であるスイッチSH1〜SH4の動作
を示している。t1〜t2の期間はスイッチSH1とSH3をオン
することにより、サイリスタ整流器10Hの直流出力端を
リアクトル2Hを介して短絡して直流出力電流波形IdH
上記(1)式に示される関係式に従い、ΔIAだけ増加さ
せる。ここで(1)式中のVaはサイリスタ整流器10Hの
直流出力電圧波形VdHに相当する。次にt2〜t3の期間は
スイッチSH3をオフする代りにスイッチSH4をオンするこ
とにより、図示極性のインバータ5Hの出力電流IIHが得
られ、直流出力電流波形IdHは上記(2)式に示される
関係式に従い、ΔIBだけ減少する。続いてスイッチSH1
をオフする代りにスイッチSH2をオンすることにより、
スイッチSH2とSH4が同時にオンされて直流出力電流波形
IdHは再び増加する。次のt4〜t5の期間ではスイッチSH4
をオフする代りにスイッチSH3をオンすることにより、
スイッチSH2とSH3を通ってインバータ5Hの出力電流IIH
は流れ、t2〜t3の期間のIIHの極性と逆極性になる。こ
のインバータ5Hの出力電流IIHは絶縁変圧器6Hを介して
ダイオード整流器7Hによって整流され、前記ダイオード
整流器7Hの出力電流IOHは図示のような波形になる。こ
のように従来の昇圧チョッパの動作を行うスイッチ4の
動作に相当する時刻t1〜t2及びt3〜t4では各々スイッチ
SH1とSH3及びスイッチSH2とSH4を同時にオンすることに
より、従来のスイッチ4と同一の作用を行わせている。
インバータ5Lの動作もインバータ5Hの動作と同様であ
り、各スイッチSL1とSL3及びスイッチSL2とSL4を同時に
オンすることにより、従来のスイッチ4と同一の作用を
行わせる。コンデンサ8へ流入するリップル電流はダイ
オード整流器7H,7Lの各出力電流IOH,IOLのリップル成
分の和の電流となるため、このリップル成分を低減する
ためにはインバータ5H,5Lのスイッチングのタイミング
をずらせて運転する(例えば、互いに180°の位相差を
もたせる)ことが好ましい。
Next, the operation of the inverters 5H and 5L will be described with reference to the operation waveforms in FIG. The inverters 5H and 5L are configured as a single-phase bridge and perform the same operation. FIG. 3 shows the operation of the switches SH 1 to SH 4 , which are arm elements of the inverter 5H, corresponding to FIG. 6 showing the operation waveform of the conventional power converter. During the period from t 1 to t 2 , by turning on the switches SH 1 and SH 3 , the DC output end of the thyristor rectifier 10H is short-circuited via the reactor 2H, and the DC output current waveform Id H is shown in the above formula (1). Increase by ΔI A according to the relational expression. Here, Va in the equation (1) corresponds to the DC output voltage waveform Vd H of the thyristor rectifier 10H. By period t 2 ~t 3 is to turn on the switch SH 4 instead of turning off the switch SH 3 Next, to obtain an output current I the IH inverter 5H illustrated polarity, the DC output current waveform Id H above ( According to the relational expression shown in the equation (2), it decreases by ΔI B. Then switch SH 1
By turning on the switch SH 2 instead of turning off
DC output current waveform when switches SH 2 and SH 4 are turned on at the same time
Id H increases again. During the next period t 4 to t 5 , the switch SH 4
By turning on the switch SH 3 instead of turning off
Output current of inverter 5H through switches SH 2 and SH 3 I IH
Flows and has a polarity opposite to that of I IH during the period of t 2 to t 3 . The output current I IH of the inverter 5H is rectified by the diode rectifier 7H via the insulating transformer 6H, and the output current I OH of the diode rectifier 7H has a waveform as shown in the figure. Time t 1 ~t 2 and t 3 each switch in ~t 4 corresponds to the operation of the switch 4 for operation of the thus conventional step-up chopper
By simultaneously turning on SH 1 and SH 3 and switches SH 2 and SH 4 , the same operation as the conventional switch 4 is performed.
The operation of the inverter 5L is similar to the operation of the inverter 5H, and by turning on the switches SL 1 and SL 3 and the switches SL 2 and SL 4 at the same time, the same operation as the conventional switch 4 is performed. Since the ripple current flowing into the capacitor 8 is the sum of the ripple components of the output currents I OH and I OL of the diode rectifiers 7H and 7L, the switching timing of the inverters 5H and 5L must be reduced in order to reduce this ripple component. It is preferable to operate the motors by shifting them (for example, having a phase difference of 180 ° with each other).

なお、上記実施例ではインバータ5H,5Lのアーム素子
としてトランジスタを用いた例について示したが、該ト
ランジスタに逆並列にダイオードを接続して構成し、ス
イッチング時に逆電圧が印加されるのを防止するように
構成したものであってもよい。また、トランジスタの代
りにその他の自己消弧形半導体素子(例えばGTO,SIT,SI
TH,MOSFETなど)であっても上記実施例と同様の効果を
奏する。
In the above embodiment, an example in which a transistor is used as an arm element of the inverters 5H and 5L is shown, but a diode is connected in antiparallel to the transistor to prevent application of a reverse voltage during switching. It may be configured as described above. Instead of transistors, other self-turn-off type semiconductor devices (eg GTO, SIT, SI
(TH, MOSFET, etc.) also has the same effect as in the above embodiment.

また、ダイオード整流器7H,7Lの構成として単相全波
ブリッジで構成したものを示したが、従来例のように単
相ブリッジ接続構成のものであっても上記実施例と同様
の効果を奏する。また、上記実施例では3相交流電源
eU,eV,eWの交流電力を絶縁された直流電力に変換する
ものについて説明し、この電力変換装置の負荷の説明を
省略したが、コンデンサ8の出力側に直流負荷やバッテ
リなどを設けてあってもよく、またインバータを設けて
この直流電力を交流電力に変換するようにしてもよい。
この場合にコンデンサ8の電圧を一定になるように交流
入力電流の値を電力変換装置のインバータ5H,5LでPWM制
御するようにしてもよい。
Further, although the diode rectifiers 7H and 7L are configured by a single-phase full-wave bridge, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained even if the diode rectifiers have a single-phase bridge connection configuration as in the conventional example. Also, in the above embodiment, a three-phase AC power supply is used.
e U, e V, describes to convert the DC power insulated AC power e W, have been omitted for the load of the power converter, and a DC load or a battery on the output side of the capacitor 8 It may be provided, or an inverter may be provided to convert this DC power into AC power.
In this case, the value of the AC input current may be PWM-controlled by the inverters 5H and 5L of the power converter so that the voltage of the capacitor 8 becomes constant.

また、交流電源側に、インバータ5H,5Lのスイッチン
グ周波数に依存する交流電流の高調波成分を抑制するた
めのフィルタが設けられてあってもよい。
Further, a filter for suppressing the harmonic component of the alternating current depending on the switching frequency of the inverters 5H, 5L may be provided on the AC power supply side.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、各サイリスタ整流
器が出力する直流電流の位相が、互いに電源周波数を基
準にして60°の位相差を有するように各インバータが制
御するように構成したので、3相交流電源の電流波形が
3相交流電源の相電圧波形と同相となる結果、3相交流
電源の力率を略1に制御できる効果がある。また、各イ
ンバータのスイッチングタイミングを互いにずらして運
転するようにしたので、各ダイオード整流器から出力さ
れる高周波電流を低減できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the phase of the DC current output by each thyristor rectifier is configured so that each inverter is controlled to have a phase difference of 60 ° with respect to the power supply frequency, As a result of the current waveform of the three-phase AC power supply being in phase with the phase voltage waveform of the three-phase AC power supply, there is an effect that the power factor of the three-phase AC power supply can be controlled to approximately 1. Further, since the switching timings of the respective inverters are shifted from each other for operation, there is an effect that the high frequency current output from each diode rectifier can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による電力変換装置の回路
構成図、第2図及び第3図は第1図の動作を示す要部の
波形図、第4図は従来の電力変換装置を示す回路構成
図、第5図及び第6図は第5図の動作波形図である。 図において、eU,eV,eWは3相交流電源、2H,2Lはリア
クトル、7H,7Lはダイオード整流器、5H,5Lはインバー
タ、6H,6Lは絶縁変圧器、8はコンデンサ、10H,10Lはサ
イリスタ整流器である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power converter according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are waveform diagrams of essential parts showing the operation of FIG. 1, and FIG. 4 is a conventional power converter. The circuit configuration diagram shown in FIG. 5, and FIGS. 5 and 6 are operation waveform diagrams of FIG. In the figure, e U , e V , and e W are three-phase AC power supplies, 2H and 2L are reactors, 7H and 7L are diode rectifiers, 5H and 5L are inverters, 6H and 6L are isolation transformers, 8 is a capacitor, 10H, 10L is a thyristor rectifier. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】3相交流電源に並列に接続された2組の3
相ブリッジ接続のサイリスタ整流器と、前記各サイリス
タ整流器の出力側に各々リアクトルを介して接続された
単相ブリッジ接続のインバータと、前記各インバータの
出力側に各々絶縁変圧器を介して接続されたダイオード
整流器と、前記各ダイオード整流器の出力側を互いに結
合する端子に接続されたコンデンサとを備えた電力変換
装置において、前記各サイリスタ整流器が出力する直流
電流の位相が、互いに電源周波数を基準にして60度の位
相差を有するように前記各インバータが制御するととも
に、前記各インバータのスイッチングタイミングを互い
にずらして運転することを特徴とする電力変換装置。
1. Two sets of three connected in parallel to a three-phase AC power supply.
Phase-bridge-connected thyristor rectifiers, single-phase bridge-connected inverters connected to the output side of each of the thyristor rectifiers via reactors, and diodes connected to the output side of each of the inverters via insulating transformers In a power conversion device including a rectifier and a capacitor connected to the terminals that couple the output sides of the diode rectifiers to each other, the phase of the DC current output by each thyristor rectifier is 60 based on the power supply frequency. The power converter is characterized in that the respective inverters are controlled so as to have a phase difference of 10 degrees, and the switching timings of the respective inverters are shifted from each other to operate.
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