JP2619165B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自己消弧形半導体素子
を用いた電力変換装置に関し、特に、転流時の損失を低
減して効率を向上させた電力変換装置に関する。
を用いた電力変換装置に関し、特に、転流時の損失を低
減して効率を向上させた電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来の電力変換装置の一例を
示す構成図である。図に於て、第１の交流系統１交流電
圧は第１の変圧器２を介して変圧され、以下に述べるよ
うに構成された第１の変換器３Ａに印加され、これによ
り直流に変換されるようになっている。第１の変換器３
Ａは、ブリッジ接続した自己消弧形半導体素子、例え
ば、ゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯと記す）
スイッチ６９〜７４と、各ＧＴＯスイッチ６９〜７４に
それぞれ直列に接続したｄｉ／ｄｔ抑制回路７５〜８０
とを備えている。各ＧＴＯスイッチ６９〜７４は、それ
ぞれＧＴＯ９３と、ダイオード９４，９５と、コンデン
サ９６と、抵抗９７と、リアクトル９８とからなってい
る。ｄｉ／ｄｔ抑制回路７５〜８０は、それぞれダイオ
ード９９と抵抗１００とからなっている。
示す構成図である。図に於て、第１の交流系統１交流電
圧は第１の変圧器２を介して変圧され、以下に述べるよ
うに構成された第１の変換器３Ａに印加され、これによ
り直流に変換されるようになっている。第１の変換器３
Ａは、ブリッジ接続した自己消弧形半導体素子、例え
ば、ゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯと記す）
スイッチ６９〜７４と、各ＧＴＯスイッチ６９〜７４に
それぞれ直列に接続したｄｉ／ｄｔ抑制回路７５〜８０
とを備えている。各ＧＴＯスイッチ６９〜７４は、それ
ぞれＧＴＯ９３と、ダイオード９４，９５と、コンデン
サ９６と、抵抗９７と、リアクトル９８とからなってい
る。ｄｉ／ｄｔ抑制回路７５〜８０は、それぞれダイオ
ード９９と抵抗１００とからなっている。
【０００３】変換器３Ａにより変換された直流は、コン
デンサ６８によって平滑されるとともに、以下に述べる
構成の第２の変換器５Ａにより交流に変換され、第２の
変圧器６を介して変圧され第２の交流系統に印加され
る。第２の変換器５Ａは、第１の変換器３Ａと同様に、
ＧＴＯスイッチ８１〜８６と、これらにそれぞれ直列接
続されたｄｉ／ｄｔ抑制回路８７〜９２を備えており、
これらはいずれも第１の変換器３Ａと同一構成となって
いる。
デンサ６８によって平滑されるとともに、以下に述べる
構成の第２の変換器５Ａにより交流に変換され、第２の
変圧器６を介して変圧され第２の交流系統に印加され
る。第２の変換器５Ａは、第１の変換器３Ａと同様に、
ＧＴＯスイッチ８１〜８６と、これらにそれぞれ直列接
続されたｄｉ／ｄｔ抑制回路８７〜９２を備えており、
これらはいずれも第１の変換器３Ａと同一構成となって
いる。
【０００４】このような構成のものにおいて、ダイオー
ド９４は、ＧＴＯスイッチ７２をオフしたときの回路電
流を還流するフリーホイールダイオードとして作用す
る。また、ダイオード９５は、ＧＴＯ９３をオフすると
きＧＴＯ９３に流れていた電流をコンデンサ９６に導
く。コンデンサ９６は、ＧＴＯ９３をオフするときのＧ
ＴＯ９３の順電圧の上昇率ｄｖ／ｄｔを、素子の許容値
以下に抑制するいわゆるスナバコンデンサとして作用す
る。抵抗器９７は、ＧＴＯ９３をオンするときに、コン
デンサ９６の電荷を放電する。以上の９３〜９７により
ＧＴＯスイッチ６９を構成する。リアクトル９８は、Ｇ
ＴＯ９３をオンするときのＧＴＯ９３の順電流の上昇率
ｄｉ／ｄｔを、素子の許容値以下に抑制する。ダイオー
ド９９は、ＧＴＯ９３をオフするときリアクトル９８に
流れていた電流を抵抗器１００に導く。リアクトル９８
にトラップされていた電磁エネルギは、抵抗器１００に
より消費される。
ド９４は、ＧＴＯスイッチ７２をオフしたときの回路電
流を還流するフリーホイールダイオードとして作用す
る。また、ダイオード９５は、ＧＴＯ９３をオフすると
きＧＴＯ９３に流れていた電流をコンデンサ９６に導
く。コンデンサ９６は、ＧＴＯ９３をオフするときのＧ
ＴＯ９３の順電圧の上昇率ｄｖ／ｄｔを、素子の許容値
以下に抑制するいわゆるスナバコンデンサとして作用す
る。抵抗器９７は、ＧＴＯ９３をオンするときに、コン
デンサ９６の電荷を放電する。以上の９３〜９７により
ＧＴＯスイッチ６９を構成する。リアクトル９８は、Ｇ
ＴＯ９３をオンするときのＧＴＯ９３の順電流の上昇率
ｄｉ／ｄｔを、素子の許容値以下に抑制する。ダイオー
ド９９は、ＧＴＯ９３をオフするときリアクトル９８に
流れていた電流を抵抗器１００に導く。リアクトル９８
にトラップされていた電磁エネルギは、抵抗器１００に
より消費される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す従来例にあっては、次の欠点がある。
に示す従来例にあっては、次の欠点がある。
【０００６】（１）ＧＴＯ９３がオフ状態のとき充電さ
れるコンデンサ９６の電荷は、ＧＴＯ９３がオンすると
き抵抗器９７に放電され熱損失となる。従って、電力変
換装置の効率を悪化させる。 （２）ＧＴＯ９３がオフ状態のときリアクトル９８に流
れていた電流は、抵抗器１００に放電され熱損失とな
る。従って、電力変換装置の効率を悪化させる。
れるコンデンサ９６の電荷は、ＧＴＯ９３がオンすると
き抵抗器９７に放電され熱損失となる。従って、電力変
換装置の効率を悪化させる。 （２）ＧＴＯ９３がオフ状態のときリアクトル９８に流
れていた電流は、抵抗器１００に放電され熱損失とな
る。従って、電力変換装置の効率を悪化させる。
【０００７】（３）例えば、ＧＴＯスイッチ６９がオン
状態のとき、ＧＴＯスイッチ７２が誤点弧すると直流回
路を短絡する経路を生ずる。そのため、過電流に対する
保護が難しく、構成が複雑である。
状態のとき、ＧＴＯスイッチ７２が誤点弧すると直流回
路を短絡する経路を生ずる。そのため、過電流に対する
保護が難しく、構成が複雑である。
【０００８】本発明は、以上述べた従来の構成の欠点を
除去するためになされたものであり、回路構成が簡単
で、しかも効率の良い電力変換装置を提供することを目
的とする。
除去するためになされたものであり、回路構成が簡単
で、しかも効率の良い電力変換装置を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、第１の自己消弧形半導体素子のカソード
と第１のダイオードのアノードを接続して第１の共通接
続点とし、また第２のダイオードのカソードと第２の自
己消弧形半導体素子のアノードを接続して第２の共通接
続点とし、前記第１の共通接続点と前記第２の共通接続
点にコンデンサを接続し、前記第１の自己消弧形半導体
素子のアノードと前記第２のダイオードのアノードを共
通に接続して第３の共通接続点とし、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第２の自己消弧形半導体素子のカ
ソードを共通に接続して第４の共通接続点とし、前記第
３の共通接続点と前記第４の共通接続点を端子とするス
イッチユニットを最小構成要素として成る電力変換装置
である。
成するために、第１の自己消弧形半導体素子のカソード
と第１のダイオードのアノードを接続して第１の共通接
続点とし、また第２のダイオードのカソードと第２の自
己消弧形半導体素子のアノードを接続して第２の共通接
続点とし、前記第１の共通接続点と前記第２の共通接続
点にコンデンサを接続し、前記第１の自己消弧形半導体
素子のアノードと前記第２のダイオードのアノードを共
通に接続して第３の共通接続点とし、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第２の自己消弧形半導体素子のカ
ソードを共通に接続して第４の共通接続点とし、前記第
３の共通接続点と前記第４の共通接続点を端子とするス
イッチユニットを最小構成要素として成る電力変換装置
である。
【００１０】
【作用】本発明によれば、転流の過程に於て、交流側の
相電流を零にするときコンデンサに充電された電荷は、
次に同一相に電流を流すとき交流側へ放電されるから、
損失にならず、変換装置の効率がよい。
相電流を零にするときコンデンサに充電された電荷は、
次に同一相に電流を流すとき交流側へ放電されるから、
損失にならず、変換装置の効率がよい。
【００１１】また、自己消弧形半導体素子をオフすると
き、通電中のダイオードにより、コンデンサが自己消弧
形半導体素子に並列に接続されるから、自己消弧形半導
体素子にかかるｄｖ／ｄｔを充分に抑制できる。従っ
て、自己消弧形半導体素子に対して、特別のスナバ回路
を設ける必要がなく、主回路構造が簡単になる。
き、通電中のダイオードにより、コンデンサが自己消弧
形半導体素子に並列に接続されるから、自己消弧形半導
体素子にかかるｄｖ／ｄｔを充分に抑制できる。従っ
て、自己消弧形半導体素子に対して、特別のスナバ回路
を設ける必要がなく、主回路構造が簡単になる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の全体の構成を示
す図であり、この電力変換装置は以下に述べるスイッチ
ユニットを最小構成とし、これを複数個用いてブリッジ
接続した第１の変換器３および第２の変換器５から構成
されている。
て説明する。図１は本発明の一実施例の全体の構成を示
す図であり、この電力変換装置は以下に述べるスイッチ
ユニットを最小構成とし、これを複数個用いてブリッジ
接続した第１の変換器３および第２の変換器５から構成
されている。
【００１３】スイッチユニットは、第１の自己消弧形半
導体素子例えばＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）
９のカソードと第１のダイオード２１のアノードを接続
して第１の共通接続点とし、また第２のダイオード２０
のカソードと第２の自己消弧形半導体素子例えばＧＴＯ
８のアノードを接続して第２の共通接続点とし、前記第
１の共通接続点と前記第２の共通接続点にコンデンサ３
２を接続し、第１のＧＴＯ９のアノードと第２のダイオ
ード２０のアノードを共通に接続して第３の共通接続点
とし、前記第１のダイオード２１のカソードと前記第２
のＧＴＯ８のカソードを共通に接続して第４の共通接続
点とし、前記第３の共通接続点と前記第４の共通接続点
を端子としたものである。他のスイッチユニットも同様
に構成され、図中１０〜１９はＧＴＯ、２２〜３１はダ
イオード、３２〜３７はコンデンサである。第２の変換
器５も第１の変換器３と同一構成となっており、３８〜
４９はＧＴＯ、５０〜６１はダイオード、６２〜６７は
コンデンサである。
導体素子例えばＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）
９のカソードと第１のダイオード２１のアノードを接続
して第１の共通接続点とし、また第２のダイオード２０
のカソードと第２の自己消弧形半導体素子例えばＧＴＯ
８のアノードを接続して第２の共通接続点とし、前記第
１の共通接続点と前記第２の共通接続点にコンデンサ３
２を接続し、第１のＧＴＯ９のアノードと第２のダイオ
ード２０のアノードを共通に接続して第３の共通接続点
とし、前記第１のダイオード２１のカソードと前記第２
のＧＴＯ８のカソードを共通に接続して第４の共通接続
点とし、前記第３の共通接続点と前記第４の共通接続点
を端子としたものである。他のスイッチユニットも同様
に構成され、図中１０〜１９はＧＴＯ、２２〜３１はダ
イオード、３２〜３７はコンデンサである。第２の変換
器５も第１の変換器３と同一構成となっており、３８〜
４９はＧＴＯ、５０〜６１はダイオード、６２〜６７は
コンデンサである。
【００１４】以上の点を除くと図１０の従来例と同一構
成であり、１は第１の交流系統、２は第１の変圧器、４
は直流リアクトル、６は第２の変圧器、７は第２の交流
系統である。
成であり、１は第１の交流系統、２は第１の変圧器、４
は直流リアクトル、６は第２の変圧器、７は第２の交流
系統である。
【００１５】以下、このように構成された本実施例の動
作について、第１の交流系統１の電力を第２の交流系統
７へ送る場合を例にとって、その動作について説明す
る。この場合、第１の交流系統１の電力は、第１の変圧
器２により第１の変換器３に供給され、第１の変換器３
は、順変換動作を行い交流電力を直流電力に変換する。
直流リアクトル４は、第１の変換器３の出力電流を平滑
する。第２の変換器５は、逆変換動作を行い直流電力を
交流電力に変換し、第２の変圧器６を介して、交流電力
を第２の交流系統７へ供給する。
作について、第１の交流系統１の電力を第２の交流系統
７へ送る場合を例にとって、その動作について説明す
る。この場合、第１の交流系統１の電力は、第１の変圧
器２により第１の変換器３に供給され、第１の変換器３
は、順変換動作を行い交流電力を直流電力に変換する。
直流リアクトル４は、第１の変換器３の出力電流を平滑
する。第２の変換器５は、逆変換動作を行い直流電力を
交流電力に変換し、第２の変圧器６を介して、交流電力
を第２の交流系統７へ供給する。
【００１６】ここで、ｕ１，ｖ１，ｗ１は第１の変圧器
２の２次端子、Ｐ１，Ｎは第１の変換器３の直流出力端
子、Ｐ２，Ｎは第２の変換器５の直流入力端子、ｕ２，
ｖ２，ｗ２は第２の変圧器６の２次端子である。ｉｕ１
は、第１の変圧器２の２次ｕ１相から第１の変換器３へ
流入する電流である。ｉｖ１は、第１の変圧器２の２次
ｖ１相から第１の変換器３へ流入する電流である。ＩＤ
は、第１の変換器３の直流出力電流である。
２の２次端子、Ｐ１，Ｎは第１の変換器３の直流出力端
子、Ｐ２，Ｎは第２の変換器５の直流入力端子、ｕ２，
ｖ２，ｗ２は第２の変圧器６の２次端子である。ｉｕ１
は、第１の変圧器２の２次ｕ１相から第１の変換器３へ
流入する電流である。ｉｖ１は、第１の変圧器２の２次
ｖ１相から第１の変換器３へ流入する電流である。ＩＤ
は、第１の変換器３の直流出力電流である。
【００１７】ｉｕ２は、第２の変換器５から第２の変圧
器６の２次ｕ２相へ流入する電流である。ｉｖ２は、第
２の変換器５から第２の変圧器６の２次ｖ２相へ流入す
る電流である。ｉｗ２は、第２の変圧器６の２次ｗ２相
から第２の変換器５へ流入する電流である。
器６の２次ｕ２相へ流入する電流である。ｉｖ２は、第
２の変換器５から第２の変圧器６の２次ｖ２相へ流入す
る電流である。ｉｗ２は、第２の変圧器６の２次ｗ２相
から第２の変換器５へ流入する電流である。
【００１８】図２は、第１の変換器３の順変換動作を示
す波形図である。図に於て、ｉｕ１は、第１の変圧器２
の２次ｕ１相から第１の変換器３へ流入する電流であ
る。ｉｖ１は、第１の変圧器２の２次ｖ１相から第１の
変換器３へ流入する電流である。ｖｖ１は、第１の変圧
器２の１次ｖ１相の電圧である。ｖｕｖ１は、第１の変
圧器２の２次ｕ１相ｖ１相の線間電圧である。
す波形図である。図に於て、ｉｕ１は、第１の変圧器２
の２次ｕ１相から第１の変換器３へ流入する電流であ
る。ｉｖ１は、第１の変圧器２の２次ｖ１相から第１の
変換器３へ流入する電流である。ｖｖ１は、第１の変圧
器２の１次ｖ１相の電圧である。ｖｕｖ１は、第１の変
圧器２の２次ｕ１相ｖ１相の線間電圧である。
【００１９】ＶＣｕ１は、第１の変換器３のコンデンサ
３２の電圧である。ＶＣｖ１は、第１の変換器３のコン
デンサ３３の電圧である。ＶＧｖ１は、第１の変換器３
のＧＴＯ１０，１１の電圧である。ＶＤｖ１は、第１の
変換器３のダイオード２２，２３の電圧である。ＩＤ
は、第１の変換器３の直流出力電流である。ＶＤ１は、
第１の変換器３の直流出力電圧である。
３２の電圧である。ＶＣｖ１は、第１の変換器３のコン
デンサ３３の電圧である。ＶＧｖ１は、第１の変換器３
のＧＴＯ１０，１１の電圧である。ＶＤｖ１は、第１の
変換器３のダイオード２２，２３の電圧である。ＩＤ
は、第１の変換器３の直流出力電流である。ＶＤ１は、
第１の変換器３の直流出力電圧である。
【００２０】図３は、本発明の順変換時の転流動作を示
す波形図で、時刻ｔ１から時刻ｔ２に於て、ｕ１相から
ｖ１相への転流が行われる図２の“Ａ”の部分の拡大波
形である。ｉｕ１，ｉｖ１，ｖｖ１，ｖｕｖ１，ＶＣｕ
１，ＶＣｖ１は、それぞれ図２の同一記号と同一であ
る。
す波形図で、時刻ｔ１から時刻ｔ２に於て、ｕ１相から
ｖ１相への転流が行われる図２の“Ａ”の部分の拡大波
形である。ｉｕ１，ｉｖ１，ｖｖ１，ｖｕｖ１，ＶＣｕ
１，ＶＣｖ１は、それぞれ図２の同一記号と同一であ
る。
【００２１】図４〜図７は、本発明の順変換時の転流動
作を説明する回路図で、８〜１９はＧＴＯ、２０〜３１
はダイオード、３２〜３７はコンデンサであり、これら
は図１の記号と同一である。以下、図１〜図７を参照し
て、本発明の順変換時の転流動作を説明する。図４は、
時刻ｔ１の以前の通電状態を示す図である。ＧＴＯ８，
９，１８，１９とダイオード２０，２１，３０，３１が
オンしており、ｕ１相電流ｉｕ１はダイオード２０とＧ
ＴＯ８の直列回路と、ＧＴＯ９とダイオード２１の直列
回路に分流し直流側に供給される。また、直流電流ＩＤ
は、ダイオード３０とＧＴＯ１８の直列回路と、ＧＴＯ
１９とダイオード３１の直列回路に分流しｗ１相に供給
される。このとき、ｉｕ１とＩＤとｉｗ１は等しい。
作を説明する回路図で、８〜１９はＧＴＯ、２０〜３１
はダイオード、３２〜３７はコンデンサであり、これら
は図１の記号と同一である。以下、図１〜図７を参照し
て、本発明の順変換時の転流動作を説明する。図４は、
時刻ｔ１の以前の通電状態を示す図である。ＧＴＯ８，
９，１８，１９とダイオード２０，２１，３０，３１が
オンしており、ｕ１相電流ｉｕ１はダイオード２０とＧ
ＴＯ８の直列回路と、ＧＴＯ９とダイオード２１の直列
回路に分流し直流側に供給される。また、直流電流ＩＤ
は、ダイオード３０とＧＴＯ１８の直列回路と、ＧＴＯ
１９とダイオード３１の直列回路に分流しｗ１相に供給
される。このとき、ｉｕ１とＩＤとｉｗ１は等しい。
【００２２】図５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの、ｕ
１相からｖ１相への正側転流の過程の通電状態を示す図
である。時刻ｔ１に於て、ＧＴＯ８，９をオフし、ＧＴ
Ｏ１０，１１をオンする。コンデンサ３３の電圧ＶＣｖ
１が、ｉｖ１を増加しかつｉｕ１を減少する方向に加わ
る。このため、ｉｖ１が流れ初めて電流値が増加し、一
方ｉｕ１は減少する。コンデンサ３２は、ｉｕ１により
充電されその電圧ＶＣｕ１が増加する。ＶＣｕ１もＶＣ
ｖ１と同様にｉｖ１を増加しかつｉｕ１を減少する方向
に加わる。ｖ１相に対するｕ１相の線間電圧ｖｕｖ１
は、ＶＣｖ１とＶＣｕ１の和となる。時刻ｔ２に於てｉ
ｕ１とＶＣｖ１が零になると転流が完了する。
１相からｖ１相への正側転流の過程の通電状態を示す図
である。時刻ｔ１に於て、ＧＴＯ８，９をオフし、ＧＴ
Ｏ１０，１１をオンする。コンデンサ３３の電圧ＶＣｖ
１が、ｉｖ１を増加しかつｉｕ１を減少する方向に加わ
る。このため、ｉｖ１が流れ初めて電流値が増加し、一
方ｉｕ１は減少する。コンデンサ３２は、ｉｕ１により
充電されその電圧ＶＣｕ１が増加する。ＶＣｕ１もＶＣ
ｖ１と同様にｉｖ１を増加しかつｉｕ１を減少する方向
に加わる。ｖ１相に対するｕ１相の線間電圧ｖｕｖ１
は、ＶＣｖ１とＶＣｕ１の和となる。時刻ｔ２に於てｉ
ｕ１とＶＣｖ１が零になると転流が完了する。
【００２３】図６は、時刻ｔ２の以降の通電状態を示す
図である。時刻ｔ２に於て、ＶＣｖ１が零になるとダイ
オード２２，２３が導通する。従って、ｉｖ１は、ダイ
オード２２とＧＴＯ１０の直列回路と、ＧＴＯ１１とダ
イオード２３の直列回路に分流し直流側に供給される。
また、直流電流ＩＤは、ダイオード３０とＧＴＯ１８の
直列回路と、ＧＴＯ１９とダイオード３１の直列回路に
分流しｗ１相に供給される。このとき、ｉｖ１とＩＤと
ｉｗ１は等しい。
図である。時刻ｔ２に於て、ＶＣｖ１が零になるとダイ
オード２２，２３が導通する。従って、ｉｖ１は、ダイ
オード２２とＧＴＯ１０の直列回路と、ＧＴＯ１１とダ
イオード２３の直列回路に分流し直流側に供給される。
また、直流電流ＩＤは、ダイオード３０とＧＴＯ１８の
直列回路と、ＧＴＯ１９とダイオード３１の直列回路に
分流しｗ１相に供給される。このとき、ｉｖ１とＩＤと
ｉｗ１は等しい。
【００２４】図７は、時刻ｔ３以降の、ｗ１相からｕ１
相への負側転流の過程の通電状態を示す図である。時刻
ｔ３に於て、ＧＴＯ１８，１９をオフし、ＧＴＯ１４，
１５をオンする。コンデンサ３５の電圧が、ｉｕ１を増
加しかつｉｗ１を減少する方向に加わり、転流が開始さ
れる。以下図５で説明した場合と同様に動作する。この
ようにして順変換動作が行われ、第１の変圧器２の２次
側から供給される交流電力は、第１の変換器３より直流
電力に変換される。
相への負側転流の過程の通電状態を示す図である。時刻
ｔ３に於て、ＧＴＯ１８，１９をオフし、ＧＴＯ１４，
１５をオンする。コンデンサ３５の電圧が、ｉｕ１を増
加しかつｉｗ１を減少する方向に加わり、転流が開始さ
れる。以下図５で説明した場合と同様に動作する。この
ようにして順変換動作が行われ、第１の変圧器２の２次
側から供給される交流電力は、第１の変換器３より直流
電力に変換される。
【００２５】図８は、第２の変換器５の逆変換動作を示
す波形図である。図に於て、ｉｕ２は、第２の変換器５
から第２の変圧器６の２次ｕ２相へ流入する電流であ
る。ｉｖ２は、第２の変換器５から第２の変圧器６の２
次ｖ２相へ流入する電流である。ｖｖ２は、第２の変圧
器の１次Ｖ２相の電圧である。−ｖｕｖ２は、第２の変
圧器６の２次ｖ２相ｕ２相の線間電圧である。ＶＣｕ２
は、第２の変換器５のコンデンサ６２の電圧である。Ｖ
Ｃｖ２は、第２の変換器５のコンデンサ６３の電圧であ
る。ＶＧｖ２は、第２の変換器５のＧＴＯ４０，４１の
電圧である。ＶＤｖ２は、第２の変換器５のダイオード
５２，５３の電圧である。ＩＤは、第２の変換器５へ流
入する直流入力電流である。ＶＤ２は、第２の変換器５
へ供給される直流入力電圧である。ＩＣｕ２は、コンデ
ンサ６２に流入する電流である。ＩＣｙ２は、コンデン
サ６６に流入する電流である。
す波形図である。図に於て、ｉｕ２は、第２の変換器５
から第２の変圧器６の２次ｕ２相へ流入する電流であ
る。ｉｖ２は、第２の変換器５から第２の変圧器６の２
次ｖ２相へ流入する電流である。ｖｖ２は、第２の変圧
器の１次Ｖ２相の電圧である。−ｖｕｖ２は、第２の変
圧器６の２次ｖ２相ｕ２相の線間電圧である。ＶＣｕ２
は、第２の変換器５のコンデンサ６２の電圧である。Ｖ
Ｃｖ２は、第２の変換器５のコンデンサ６３の電圧であ
る。ＶＧｖ２は、第２の変換器５のＧＴＯ４０，４１の
電圧である。ＶＤｖ２は、第２の変換器５のダイオード
５２，５３の電圧である。ＩＤは、第２の変換器５へ流
入する直流入力電流である。ＶＤ２は、第２の変換器５
へ供給される直流入力電圧である。ＩＣｕ２は、コンデ
ンサ６２に流入する電流である。ＩＣｙ２は、コンデン
サ６６に流入する電流である。
【００２６】図９は、本発明の逆変換時の転流動作を示
す波形図で、ｕ２相からｖ２相への転流が行われる図８
の“Ｂ”の部分の拡大波形である。ｉｕ２，ｉｖ２，ｖ
ｖ２，−ｖｕｖ２，ＶＣｕ２，ＶＣｖ２，ＩＣｕ２，Ｉ
Ｃｙ２は、それぞれ図８の同一記号と同一である。
す波形図で、ｕ２相からｖ２相への転流が行われる図８
の“Ｂ”の部分の拡大波形である。ｉｕ２，ｉｖ２，ｖ
ｖ２，−ｖｕｖ２，ＶＣｕ２，ＶＣｖ２，ＩＣｕ２，Ｉ
Ｃｙ２は、それぞれ図８の同一記号と同一である。
【００２７】以下、図１、図８、図９を参照して、本発
明の逆変換時の転流動作を説明する。ｕ２相からｖ２相
への転流が行われる時刻ｔ４の以前は、ＧＴＯ３８，３
９，４８，４９とダイオード５０，５１，６０，６１が
オンしており、ｕ２相電流ｉｕ２は、ＧＴＯ３８とダイ
オード５０の直列回路と、ダイオード５１とＧＴＯ３９
の直列回路に分流して流れる。また、ｗ２相電流ｉｗ２
は、ＧＴＯ４８とダイオード６０の直列回路と、ダイオ
ード６１とＧＴＯ４９の直列回路に分流して流れる。こ
のとき、ｉｕ２とｉｗ２とＩＤは等しい。
明の逆変換時の転流動作を説明する。ｕ２相からｖ２相
への転流が行われる時刻ｔ４の以前は、ＧＴＯ３８，３
９，４８，４９とダイオード５０，５１，６０，６１が
オンしており、ｕ２相電流ｉｕ２は、ＧＴＯ３８とダイ
オード５０の直列回路と、ダイオード５１とＧＴＯ３９
の直列回路に分流して流れる。また、ｗ２相電流ｉｗ２
は、ＧＴＯ４８とダイオード６０の直列回路と、ダイオ
ード６１とＧＴＯ４９の直列回路に分流して流れる。こ
のとき、ｉｕ２とｉｗ２とＩＤは等しい。
【００２８】時刻ｔ４に於て、ＧＴＯ３８，３９をオフ
し、ＧＴＯ４０，４１をオンする。コンデンサ６３の電
圧ＶＣｖ２が、ｉｖ２を増加しかつｉｕ２を減少する方
向に加わる。このため、ｉｖ２が流れ初めて電流値が増
加し、一方ｉｕ２は減少する。コンデンサ６２は、ｉｕ
２により充電されその電圧ＶＣｕ２が増加する。ＶＣｕ
２もＶＣｖ２と同様にｉｖ２を増加しかつｉｕ２を減少
する方向に加わる。ｕ２相に対するｖ２相の線間電圧−
ｖｕｖ２は、ＶＣｖ２とＶＣｕ２の和となる。
し、ＧＴＯ４０，４１をオンする。コンデンサ６３の電
圧ＶＣｖ２が、ｉｖ２を増加しかつｉｕ２を減少する方
向に加わる。このため、ｉｖ２が流れ初めて電流値が増
加し、一方ｉｕ２は減少する。コンデンサ６２は、ｉｕ
２により充電されその電圧ＶＣｕ２が増加する。ＶＣｕ
２もＶＣｖ２と同様にｉｖ２を増加しかつｉｕ２を減少
する方向に加わる。ｕ２相に対するｖ２相の線間電圧−
ｖｕｖ２は、ＶＣｖ２とＶＣｕ２の和となる。
【００２９】ｉｕ２は、時刻ｔ５に於て零になる。コン
デンサ６３は、ｉｖ２により引続き放電され、時刻ｔ６
に於てその電圧ＶＣｖ２が零になるとダイオード５２，
５３が導通し転流が完了する。一方時刻ｔ４からｔ５ま
での期間は、ｖ２相とｕ２相の間に−ｖｕｖ２で示す転
流電圧が発生し、このためｖ２相とｗ２相の間の電圧が
増加しコンデンサ６６の電圧より高くなる。
デンサ６３は、ｉｖ２により引続き放電され、時刻ｔ６
に於てその電圧ＶＣｖ２が零になるとダイオード５２，
５３が導通し転流が完了する。一方時刻ｔ４からｔ５ま
での期間は、ｖ２相とｕ２相の間に−ｖｕｖ２で示す転
流電圧が発生し、このためｖ２相とｗ２相の間の電圧が
増加しコンデンサ６６の電圧より高くなる。
【００３０】従って、ダイオード５９とダイオード５８
が順バイアスされコンデンサ６６にＩＣｙ２で示す電流
が流れる。時刻ｔ５に於てｉｕ２が零になりダイオード
５０，５１がオフすると、−ｖｕｖ２が小さくなりｖ２
相とｗ２相の間の電圧も小さくなる、このためＩＣｙ２
が減少し時刻ｔ７で零になる。
が順バイアスされコンデンサ６６にＩＣｙ２で示す電流
が流れる。時刻ｔ５に於てｉｕ２が零になりダイオード
５０，５１がオフすると、−ｖｕｖ２が小さくなりｖ２
相とｗ２相の間の電圧も小さくなる、このためＩＣｙ２
が減少し時刻ｔ７で零になる。
【００３１】ＩＣｙ２が流れることにより、ｉｖ２は、
この分だけ電流値が減少する。時刻ｔ８に於て、−ｖｕ
ｖ２がＶＣｕ２より高くなるとダイオード５１，５０が
導通して、コンデンサ６２を充電する電流ＩＣｕ２が流
れる。
この分だけ電流値が減少する。時刻ｔ８に於て、−ｖｕ
ｖ２がＶＣｕ２より高くなるとダイオード５１，５０が
導通して、コンデンサ６２を充電する電流ＩＣｕ２が流
れる。
【００３２】時刻ｔ９に於て、ＩＣｕ２は零になる。Ｉ
Ｃｕ２は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間再び流れ
る。次に、時刻ｔ１２に於て、ＧＴＯ４８，４９をオフ
し、ＧＴＯ４４，４５をオンすると、コンデンサ６５の
電圧が、ｉｕ２を増加しかつｉｗ２を減少する方向に加
わり、ｗ２相からｕ２相への負側転流が行われる。この
とき、時刻ｔ４から時刻ｔ７までと同様に、時刻ｔ１２
から時刻ｔ１３までの期間コンデンサ６２にＩＣｕ２が
流れる。このようにして逆変換動作が行われ、第２の変
換器５に供給される直流電力は、交流電力に変換され、
第２の変圧器６を介して、第２の交流系統７へ供給され
る。以上転流動作を説明したように、本発明による電力
変換装置の実施例によれば、以下の特長がある。
Ｃｕ２は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間再び流れ
る。次に、時刻ｔ１２に於て、ＧＴＯ４８，４９をオフ
し、ＧＴＯ４４，４５をオンすると、コンデンサ６５の
電圧が、ｉｕ２を増加しかつｉｗ２を減少する方向に加
わり、ｗ２相からｕ２相への負側転流が行われる。この
とき、時刻ｔ４から時刻ｔ７までと同様に、時刻ｔ１２
から時刻ｔ１３までの期間コンデンサ６２にＩＣｕ２が
流れる。このようにして逆変換動作が行われ、第２の変
換器５に供給される直流電力は、交流電力に変換され、
第２の変圧器６を介して、第２の交流系統７へ供給され
る。以上転流動作を説明したように、本発明による電力
変換装置の実施例によれば、以下の特長がある。
【００３３】（１）転流の過程に於て、交流側の相電流
を零にするとき、コンデンサに充電された電荷は、次に
同一相に電流を流すとき交流側へ放電されるから、損失
にならず、変換装置の効率がよい。
を零にするとき、コンデンサに充電された電荷は、次に
同一相に電流を流すとき交流側へ放電されるから、損失
にならず、変換装置の効率がよい。
【００３４】（２）図５から分かるように、ｕ１相のＧ
ＴＯ８，９をオフするとき、通電中のダイオード２１，
２０により、コンデンサ３２がＧＴＯ８，９に並列に接
続されるから、ＧＴＯ８，９にかかるｄｖ／ｄｔを充分
に抑制できる。従って、ＧＴＯに対して、特別のスナバ
回路を設ける必要がなく、主回路構造が簡単になる。そ
の他、前述した従来方式の欠点を除去することができ
る。
ＴＯ８，９をオフするとき、通電中のダイオード２１，
２０により、コンデンサ３２がＧＴＯ８，９に並列に接
続されるから、ＧＴＯ８，９にかかるｄｖ／ｄｔを充分
に抑制できる。従って、ＧＴＯに対して、特別のスナバ
回路を設ける必要がなく、主回路構造が簡単になる。そ
の他、前述した従来方式の欠点を除去することができ
る。
【００３５】なお、以上の説明では、一例として、本発
明の電力変換装置をＧＴＯを用いて構成した場合につい
て説明したが、電力変換装置を構成するスイッチング素
子はＧＴＯに限定されることはなく、他の種類の自己消
弧形半導体素子を用いることもできる。
明の電力変換装置をＧＴＯを用いて構成した場合につい
て説明したが、電力変換装置を構成するスイッチング素
子はＧＴＯに限定されることはなく、他の種類の自己消
弧形半導体素子を用いることもできる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、回路構成が簡単で、し
かも効率のよい電力変換装置を提供できる。
かも効率のよい電力変換装置を提供できる。
【図１】本発明による電力変換装置の一実施例の全体構
成を示す図。
成を示す図。
【図２】図１の実施例による変換器の順変換動作を示す
波形図。
波形図。
【図３】図１の実施例の順変換時の転流動作を示す波形
図。
図。
【図４】図１の実施例による順変換時の転流動作を説明
する回路図。
する回路図。
【図５】図１の実施例による順変換時の転流動作を説明
する回路図。
する回路図。
【図６】図１の実施例による順変換時の転流動作を説明
する回路図。
する回路図。
【図７】図１の実施例による順変換時の転流動作を説明
する回路図。
する回路図。
【図８】図１の実施例による変換器の逆変換動作を示す
波形図。
波形図。
【図９】図１の実施例による変換器の逆変換時の転流動
作を示す波形図。
作を示す波形図。
【図１０】従来の電力変換器の一例の全体構成を示す
図。
図。
１…第１の交流系統、２…第１の変圧器、３…第１の変
換器、４…直流リアクトル、５…第２の変換器、６…第
２の変圧器、７…第２の交流系統、８〜１９…ＧＴＯ、
２０〜３１…ダイオード、３２〜３７…コンデンサ、３
８〜４９…ＧＴＯ、５０〜６１…ダイオード、６２〜６
７，６８…コンデンサ、６９〜７４…ＧＴＯスイッチ、
７５〜８０…ｄｉ／ｄｔ抑制回路、８１〜８６…ＧＴＯ
スイッチ、８７〜９２…ｄｉ／ｄｔ抑制回路、９３…Ｇ
ＴＯ、９４，９５…ダイオード、９６…コンデンサ、９
７…抵抗器、９８…リアクトル、９９…ダイオード、１
００…抵抗器。
換器、４…直流リアクトル、５…第２の変換器、６…第
２の変圧器、７…第２の交流系統、８〜１９…ＧＴＯ、
２０〜３１…ダイオード、３２〜３７…コンデンサ、３
８〜４９…ＧＴＯ、５０〜６１…ダイオード、６２〜６
７，６８…コンデンサ、６９〜７４…ＧＴＯスイッチ、
７５〜８０…ｄｉ／ｄｔ抑制回路、８１〜８６…ＧＴＯ
スイッチ、８７〜９２…ｄｉ／ｄｔ抑制回路、９３…Ｇ
ＴＯ、９４，９５…ダイオード、９６…コンデンサ、９
７…抵抗器、９８…リアクトル、９９…ダイオード、１
００…抵抗器。
Claims (1)
- 【請求項１】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
と第１のダイオードのアノードを接続して第１の共通接
続点とし、また第２のダイオードのカソードと第２の自
己消弧形半導体素子のアノードを接続して第２の共通接
続点とし、前記第１の共通接続点と前記第２の共通接続
点にコンデンサを接続し、前記第１の自己消弧形半導体
素子のアノードと前記第２のダイオードのアノードを共
通に接続して第３の共通接続点とし、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第２の自己消弧形半導体素子のカ
ソードを共通に接続して第４の共通接続点とし、前記第
３の共通接続点と前記第４の共通接続点を端子とするス
イッチユニットを最小構成要素として成る電力変換装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272908A JP2619165B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 電力変換装置 |
| EP92118005A EP0538825B1 (en) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | Power converting apparatus |
| US07/964,075 US5287260A (en) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | GTO rectifier and inverter |
| DE69210940T DE69210940T2 (de) | 1991-10-21 | 1992-10-21 | Leistungsumrichter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3272908A JP2619165B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05115178A JPH05115178A (ja) | 1993-05-07 |
| JP2619165B2 true JP2619165B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=17520436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3272908A Expired - Lifetime JP2619165B2 (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2619165B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898113B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-03-01 | MERTHTech, Inc. | Pulse power supply device |
| US7974113B2 (en) | 2006-10-05 | 2011-07-05 | Tokyo Institute Of Technology | Electric power unit for induction heating |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000139085A (ja) * | 1998-08-24 | 2000-05-16 | Shibafu Engineering Kk | 電力変換装置 |
| WO2007069314A1 (ja) | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | 電力変換装置 |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP3272908A patent/JP2619165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898113B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-03-01 | MERTHTech, Inc. | Pulse power supply device |
| US7919887B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-04-05 | Merstech, Inc. | High repetitous pulse generation and energy recovery system |
| US7974113B2 (en) | 2006-10-05 | 2011-07-05 | Tokyo Institute Of Technology | Electric power unit for induction heating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05115178A (ja) | 1993-05-07 |
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