JP2691237B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JP2691237B2 JP2691237B2 JP63079982A JP7998288A JP2691237B2 JP 2691237 B2 JP2691237 B2 JP 2691237B2 JP 63079982 A JP63079982 A JP 63079982A JP 7998288 A JP7998288 A JP 7998288A JP 2691237 B2 JP2691237 B2 JP 2691237B2
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- primary winding
- circuit
- rectifying element
- winding
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力変換装置に係り、特に、直流電力を交流
電力に変換すると共に電力変換時にスイッチング素子か
ら発生するサージをスナバ回路によって吸収するに好適
な電力変換装置に関する。
電力に変換すると共に電力変換時にスイッチング素子か
ら発生するサージをスナバ回路によって吸収するに好適
な電力変換装置に関する。
従来のこの種の装置としては、例えば、特開昭56-136
173号公報に記載されているものが知られており、この
装置においては、第８図に示されるような回路構成が採
用されている。
173号公報に記載されているものが知られており、この
装置においては、第８図に示されるような回路構成が採
用されている。
即ち、ダイオード12、GTO12、ダイオード13、コンデ
ンサ14により上側アームを構成し、ダイオード21、GTO2
2、ダイオード24、コンデンサ23により下側アームを構
成し、直流電源61、62からの直流電源を、GTO12、22の
スイッチング作動を基に交流電力に変換し、この電力を
負荷１へ供給するようになっている。そしてコンデンサ
14とダイオード13との第１接続点とダイオード14とコン
デンサ23との第２接続点との間には、限流素子４を介し
て変圧器30の１次巻線が接続されている。一方変圧器30
の２次巻線はその一端が直流電源62の負側に接続され、
他端がダイオード50を介して直流電源61の正側に接続さ
れている。
ンサ14により上側アームを構成し、ダイオード21、GTO2
2、ダイオード24、コンデンサ23により下側アームを構
成し、直流電源61、62からの直流電源を、GTO12、22の
スイッチング作動を基に交流電力に変換し、この電力を
負荷１へ供給するようになっている。そしてコンデンサ
14とダイオード13との第１接続点とダイオード14とコン
デンサ23との第２接続点との間には、限流素子４を介し
て変圧器30の１次巻線が接続されている。一方変圧器30
の２次巻線はその一端が直流電源62の負側に接続され、
他端がダイオード50を介して直流電源61の正側に接続さ
れている。
上記構成において、コンデンサ23がEcで充電されてい
るときに、GTO22を点弧させると、第９図に示されるよ
うに、コンデンサ23の両端の電圧が徐々に低下すると共
に、コンデンサ23に充電された電荷が、変圧器30、限流
素子４、ダイオード13、GTO22を含む閉ループを介して
放電され、この閉ループに電流i1が流れる。変圧器30の
１次側に電流i1が流れると、変圧器30の２次側にはダイ
オード50、直流電源61、62を含む閉ループが形成され、
電流i2が流れる。これにより、コンデンサ23に充電され
た電力の一部が直流電源61、62側へ回生される。
るときに、GTO22を点弧させると、第９図に示されるよ
うに、コンデンサ23の両端の電圧が徐々に低下すると共
に、コンデンサ23に充電された電荷が、変圧器30、限流
素子４、ダイオード13、GTO22を含む閉ループを介して
放電され、この閉ループに電流i1が流れる。変圧器30の
１次側に電流i1が流れると、変圧器30の２次側にはダイ
オード50、直流電源61、62を含む閉ループが形成され、
電流i2が流れる。これにより、コンデンサ23に充電され
た電力の一部が直流電源61、62側へ回生される。
ここで、変圧器30の１次巻線と２次巻線との巻数比を
１対２とすると、電圧Ec、電流i1、i2は第９図に示され
る波形で表わされる。即ち、GTO22が点弧すると、電流i
1は、この電流経路に存在するインダクタンス群に制限
されて正弧波形となる。一方、電圧Ecは余弦波状の波形
となってそのレベルが徐々に低下する。ここで変圧器30
が理想変圧器であれば、電流i2は、一点鎖線で示される
ように、i1/2の電流となって流れ、タイミングt2で回生
動作が終了する。
１対２とすると、電圧Ec、電流i1、i2は第９図に示され
る波形で表わされる。即ち、GTO22が点弧すると、電流i
1は、この電流経路に存在するインダクタンス群に制限
されて正弧波形となる。一方、電圧Ecは余弦波状の波形
となってそのレベルが徐々に低下する。ここで変圧器30
が理想変圧器であれば、電流i2は、一点鎖線で示される
ように、i1/2の電流となって流れ、タイミングt2で回生
動作が終了する。
ところが、実際には変圧器30の２次巻線側には、二点
鎖線で示される電流i0が励磁電流として流れ、実際の電
流i2はi1/2-i0となる。このため、タイミングt1以後は
電流i2とは逆方向の電流が流れ、ダイオード50がオフに
なるとスナバエネルギーの回生がタイミングt1で終了す
る。この後は、コンデンサ23に蓄積されたエネルギーは
変圧器30、限流素子４、ダイオード13、ダイオード24を
含むループを介して流れ、コンデンサ23のエネルギーは
限流素子４によって消費されることになる。即ち、変換
器のスイッチング周期の時間内に電流i1を十分に減衰さ
せるために、限流素子４によってスナバエネルギーを吸
収することが行なわれている。
鎖線で示される電流i0が励磁電流として流れ、実際の電
流i2はi1/2-i0となる。このため、タイミングt1以後は
電流i2とは逆方向の電流が流れ、ダイオード50がオフに
なるとスナバエネルギーの回生がタイミングt1で終了す
る。この後は、コンデンサ23に蓄積されたエネルギーは
変圧器30、限流素子４、ダイオード13、ダイオード24を
含むループを介して流れ、コンデンサ23のエネルギーは
限流素子４によって消費されることになる。即ち、変換
器のスイッチング周期の時間内に電流i1を十分に減衰さ
せるために、限流素子４によってスナバエネルギーを吸
収することが行なわれている。
ところが、上記従来技術における構成では、スナバエ
ネルギー回生期間のタイミング０〜t1においても、電流
i1が限流素子４を流れるため、励磁電流の減少を抑制す
るために、限流素子４の抵抗分を大きくすると、スナバ
エネルギー回生時の効率が低下するという不具合が生じ
る。即ち、限流素子４による損失を大きくすると励磁電
流を抑制することはできるが、スナバエネルギー回生時
の効率が低下することになる。
ネルギー回生期間のタイミング０〜t1においても、電流
i1が限流素子４を流れるため、励磁電流の減少を抑制す
るために、限流素子４の抵抗分を大きくすると、スナバ
エネルギー回生時の効率が低下するという不具合が生じ
る。即ち、限流素子４による損失を大きくすると励磁電
流を抑制することはできるが、スナバエネルギー回生時
の効率が低下することになる。
本発明の目的は、スナバエネルギー回生時に、スナバ
コンデンサの放電電流を限流素子と直流電源側とに分流
し、スナバエネルギー回生終了後にはスナバコンデンサ
の放電電流を限流素子にのみ流すことができる電力変換
装置を提供することにある。
コンデンサの放電電流を限流素子と直流電源側とに分流
し、スナバエネルギー回生終了後にはスナバコンデンサ
の放電電流を限流素子にのみ流すことができる電力変換
装置を提供することにある。
前記目的を達成するために本発明は、スイッチング素
子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチング回路
と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたスナバ回
路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッチング
素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング回路に
並列接続して１つのアームを構成し、かつこのアームを
２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻数の相
異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と下側変
圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側に接続
される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整流素子
との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源の負
荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデンサと
整流素子との第２接続点に下側変圧器の１次巻線のうち
上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続し、１
次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源の正側
に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の２次巻
線は１次巻線とは逆極性の一端を第１接続点に接続し、
下側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性の一端を第
２接続点に接続し、上側変圧器と下側変圧器の各２次巻
線の他端を限流素子を介して接続して分流回路を構成し
てなる電力変換装置を構成したものである。又、スイッ
チング素子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチン
グ回路と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたス
ナバ回路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッ
チング素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング
回路に並列接続して１つのアームを構成し、かつこのア
ームを２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻
数の相異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と
下側変圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側
に接続される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整
流素子との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を
接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流
電源の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源
の負荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデン
サと整流素子との第２接続点に、下側変圧器の１次巻線
のうち上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の正側に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の
２次巻線は第１接続点に接続される１次巻線と同極性の
一端を第２接続点に接続し、下側変圧器の２次巻線は第
２接続点に接続される１次巻線と同極性の一端を第１接
続点に接続し、上側変圧器と下側変圧器の各２次巻線の
他端を限流素子を介して接続して分流回路を構成してな
る電力変換装置を構成したものである。さらに、スイッ
チング素子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチン
グ回路と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたス
ナバ回路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッ
チング素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング
回路に並列接続して１つのアームを構成し、かつこのア
ームを２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻
数の相異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と
下側変圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側
に接続される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整
流素子との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を
接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流
電源の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源
の負荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデン
サと整流素子との第２接続点に、下側変圧器の１次巻線
のうち上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の正側に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の
２次巻線は１次巻線とは逆極性の一端を直流電源の正側
に接続し、下側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性
の一端を直流電源の負側に接続し、上側変圧器と下側変
圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介して接続して分
流回路を構成してなる電力変換装置を構成したものであ
る。又さらに、スイッチング素子と整流素子とが逆並列
接続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子
とが直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の
整流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナ
バ回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアーム
を構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の
逆変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線
を有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アーム
のうち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ
回路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧
器の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用
整流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回
路を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームの
スナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に、
下側変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線と同
極性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素
子を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構
成し、上側変圧器の２次巻線は１次巻線と同極性の一端
を直流電源の負側に接続し、下側変圧器の２次巻線は１
次巻線と同極性の一端を直流電源の正側に接続し、上側
変圧器と下側変圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介
して接続して分流回路を構成してなる電力変換装置を構
成したものである。
子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチング回路
と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたスナバ回
路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッチング
素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング回路に
並列接続して１つのアームを構成し、かつこのアームを
２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻数の相
異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と下側変
圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側に接続
される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整流素子
との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源の負
荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデンサと
整流素子との第２接続点に下側変圧器の１次巻線のうち
上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続し、１
次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源の正側
に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の２次巻
線は１次巻線とは逆極性の一端を第１接続点に接続し、
下側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性の一端を第
２接続点に接続し、上側変圧器と下側変圧器の各２次巻
線の他端を限流素子を介して接続して分流回路を構成し
てなる電力変換装置を構成したものである。又、スイッ
チング素子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチン
グ回路と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたス
ナバ回路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッ
チング素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング
回路に並列接続して１つのアームを構成し、かつこのア
ームを２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻
数の相異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と
下側変圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側
に接続される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整
流素子との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を
接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流
電源の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源
の負荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデン
サと整流素子との第２接続点に、下側変圧器の１次巻線
のうち上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の正側に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の
２次巻線は第１接続点に接続される１次巻線と同極性の
一端を第２接続点に接続し、下側変圧器の２次巻線は第
２接続点に接続される１次巻線と同極性の一端を第１接
続点に接続し、上側変圧器と下側変圧器の各２次巻線の
他端を限流素子を介して接続して分流回路を構成してな
る電力変換装置を構成したものである。さらに、スイッ
チング素子と整流素子とが逆並列接続されたスイッチン
グ回路と、コンデンサと整流素子とが直列接続されたス
ナバ回路とを有し、スナバ回路の整流素子と前記スイッ
チング素子の極性を揃えて、スナバ回路をスイッチング
回路に並列接続して１つのアームを構成し、かつこのア
ームを２つ直列接続して１相分の逆変換器を構成し、巻
数の相異なる１次巻線と２次巻線を有する上側変圧器と
下側変圧器とを有し、前記アームのうち直流電源の正側
に接続される上側アームのスナバ回路用コンデンサと整
流素子との第１接続点に上側変圧器の１次巻線の一端を
接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流
電源の負側に接続して第１回生回路を構成し、直流電源
の負荷に接続される下側アームのスナバ回路用コンデン
サと整流素子との第２接続点に、下側変圧器の１次巻線
のうち上側変圧器の１次巻線とは逆極性側の一端を接続
し、１次巻線の他端を回生用整流素子を介して直流電源
の正側に接続して第２回生回路を構成し、上側変圧器の
２次巻線は１次巻線とは逆極性の一端を直流電源の正側
に接続し、下側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性
の一端を直流電源の負側に接続し、上側変圧器と下側変
圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介して接続して分
流回路を構成してなる電力変換装置を構成したものであ
る。又さらに、スイッチング素子と整流素子とが逆並列
接続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子
とが直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の
整流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナ
バ回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアーム
を構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の
逆変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線
を有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アーム
のうち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ
回路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧
器の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用
整流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回
路を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームの
スナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に、
下側変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線と同
極性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素
子を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構
成し、上側変圧器の２次巻線は１次巻線と同極性の一端
を直流電源の負側に接続し、下側変圧器の２次巻線は１
次巻線と同極性の一端を直流電源の正側に接続し、上側
変圧器と下側変圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介
して接続して分流回路を構成してなる電力変換装置を構
成したものである。
上側アームと下側アームに直流電力が供給されている
ときに、上側アームと下側アームとを交互に作動する
と、直流電源からの直流電力が交流電力に変換されて負
荷に供給される。そして各アームのスイッチング素子が
オフになると、このとき発生するサージがスナバ回路の
コンデンサに吸収される。次にスイッチング素子がオン
になると、上側アームと下側アームの各スナバ回路用整
流素子と分流回路とにより閉ループが構成され、スナバ
用コンデンサに蓄積されたエネルギーによる放電電流が
前記閉ループを介して流れる。さらにスナバ用コンデン
サに蓄積されたエネルギーの放電電流は、第１回生回路
または第２回生回路を介して直流電源側に流れ、スナバ
エネルギーが直流電源側に回生される。
ときに、上側アームと下側アームとを交互に作動する
と、直流電源からの直流電力が交流電力に変換されて負
荷に供給される。そして各アームのスイッチング素子が
オフになると、このとき発生するサージがスナバ回路の
コンデンサに吸収される。次にスイッチング素子がオン
になると、上側アームと下側アームの各スナバ回路用整
流素子と分流回路とにより閉ループが構成され、スナバ
用コンデンサに蓄積されたエネルギーによる放電電流が
前記閉ループを介して流れる。さらにスナバ用コンデン
サに蓄積されたエネルギーの放電電流は、第１回生回路
または第２回生回路を介して直流電源側に流れ、スナバ
エネルギーが直流電源側に回生される。
スナバコンデンサの放電に伴なってスナバコンデンサ
の電圧が低下し、第１回生回路または第２回生回路の回
生用整流素子がオフになると、スナバエネルギーの回生
が終了し、スナバコンデンサに蓄積されたエネルギーに
よる放電電流は、分流回路を介してのみ流れ、そのエネ
ルギーが限流素子によって吸収される。
の電圧が低下し、第１回生回路または第２回生回路の回
生用整流素子がオフになると、スナバエネルギーの回生
が終了し、スナバコンデンサに蓄積されたエネルギーに
よる放電電流は、分流回路を介してのみ流れ、そのエネ
ルギーが限流素子によって吸収される。
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。
る。
第１図において、整流素子としてのダイオード11と自
己消弧形スイッチング素子であるGTO12とが逆並列接続
されたスイッチ回路と、コンデンサ14と整流素子として
のダイオード13とが直列接続されたスナバ回路とがダイ
オード13とGTO12の極性を揃えて並列接続され、上側ア
ームが構成されている。又、ダイオード21とGTO22とが
逆並列接続されたスイッチ回路と、コンデンサ24とダイ
オード23とが直列接続されたスナバ回路とが、ダイオー
ド23とGTO22の極性を揃えて並列接続されて下側アーム
が構成されている。そしてGTO22のアノード側が直流電
源61の正側に接続され、カソード側が負荷としての交流
回路１に接続されていると共にGTO22のアノード側に接
続されている。GTO22のカソード側は直流電源62の負側
に接続されている。そして各GTO12、22はスイッチング
制御回路（図示省略）からのパルス信号によってスイッ
チング作動が制御されるようになっている。
己消弧形スイッチング素子であるGTO12とが逆並列接続
されたスイッチ回路と、コンデンサ14と整流素子として
のダイオード13とが直列接続されたスナバ回路とがダイ
オード13とGTO12の極性を揃えて並列接続され、上側ア
ームが構成されている。又、ダイオード21とGTO22とが
逆並列接続されたスイッチ回路と、コンデンサ24とダイ
オード23とが直列接続されたスナバ回路とが、ダイオー
ド23とGTO22の極性を揃えて並列接続されて下側アーム
が構成されている。そしてGTO22のアノード側が直流電
源61の正側に接続され、カソード側が負荷としての交流
回路１に接続されていると共にGTO22のアノード側に接
続されている。GTO22のカソード側は直流電源62の負側
に接続されている。そして各GTO12、22はスイッチング
制御回路（図示省略）からのパルス信号によってスイッ
チング作動が制御されるようになっている。
又、コンデンサ14とダイオード13との接続点である第
１接続点T1と、ダイオード23とコンデンサ24との接続点
である第２接続点T2との間には上側変圧器31と下側変圧
器32が設けられている。上側変圧器31は巻数の相異なる
１次巻線31Aと２次巻線31Bを有し、下側変圧器32は１次
巻線32Aと２次巻線32Bを有し、１次巻線31Aの一端が第
１接続点T1に接続され、他端が回生用整流素子としての
ダイオード52を介して直流電源62の負側に接続され、第
１回生回路が構成されている。下側変圧器32の１次巻線
32Aは、その一端が第２接続点T2に接続され、他端が回
生用整流素子としてのダイオード52を介して直流電源61
の正側に接続され、第２回生回路が構成されている。
又、２次巻線31Bは、１次巻線31Aとは逆極性の一端が第
１接続点T1に接続され、他端が限流素子４を介して下側
変圧器32の２次巻線32Bに接続されている。２次巻線32B
は、１次巻線32Aとは逆極性の一端が第２接続点T2に接
続されており、２次巻線32B、限流素子４、２次巻線31B
とにより分流回路が構成されている。
１接続点T1と、ダイオード23とコンデンサ24との接続点
である第２接続点T2との間には上側変圧器31と下側変圧
器32が設けられている。上側変圧器31は巻数の相異なる
１次巻線31Aと２次巻線31Bを有し、下側変圧器32は１次
巻線32Aと２次巻線32Bを有し、１次巻線31Aの一端が第
１接続点T1に接続され、他端が回生用整流素子としての
ダイオード52を介して直流電源62の負側に接続され、第
１回生回路が構成されている。下側変圧器32の１次巻線
32Aは、その一端が第２接続点T2に接続され、他端が回
生用整流素子としてのダイオード52を介して直流電源61
の正側に接続され、第２回生回路が構成されている。
又、２次巻線31Bは、１次巻線31Aとは逆極性の一端が第
１接続点T1に接続され、他端が限流素子４を介して下側
変圧器32の２次巻線32Bに接続されている。２次巻線32B
は、１次巻線32Aとは逆極性の一端が第２接続点T2に接
続されており、２次巻線32B、限流素子４、２次巻線31B
とにより分流回路が構成されている。
以上の構成において、ダイオード11又はGTO12が点弧
してコンデンサ14の電圧がOVの状態となり、ダイオード
21又はGTO22が消弧してコンデンサ24が直流電圧Edに等
しい電圧まで充電された状態から、ダイオード21又はGT
O22が点弧し、ダイオード11又はGTO12が消弧したとする
と、コンデンサ24に充電された電荷が下側変圧器32の１
次巻線32B、限流素子４、上側変圧器31の２次巻線31B、
ダイオード13、ダイオード23を含むループに放電され、
このループに電流i1が流れる。さらに、コンデンサ24の
電荷は下側変圧器32の１次巻線32A、ダイオード51、直
流電源61、62を含むループを流れ、このループに電流i2
が流れ、コンデンサ24に蓄積されたエネルギーが直流電
源61、62に回生される。
してコンデンサ14の電圧がOVの状態となり、ダイオード
21又はGTO22が消弧してコンデンサ24が直流電圧Edに等
しい電圧まで充電された状態から、ダイオード21又はGT
O22が点弧し、ダイオード11又はGTO12が消弧したとする
と、コンデンサ24に充電された電荷が下側変圧器32の１
次巻線32B、限流素子４、上側変圧器31の２次巻線31B、
ダイオード13、ダイオード23を含むループに放電され、
このループに電流i1が流れる。さらに、コンデンサ24の
電荷は下側変圧器32の１次巻線32A、ダイオード51、直
流電源61、62を含むループを流れ、このループに電流i2
が流れ、コンデンサ24に蓄積されたエネルギーが直流電
源61、62に回生される。
コンデンサ24の放電に伴なってコンデンサ24の電圧が
低下し、ダイオード51がオフになると第２回生回路が遮
断され、コンデンサ24の電荷は限流素子４を含む分流回
路を介してのみ流れ、この電流が限流素子４によって消
費される。なお、コンデンサ14に蓄積されたエネルギー
が放電するときには、１次巻線31A、ダイオード52、直
流電源61、62を含む第１回生回路を介して回生が行なわ
れる。
低下し、ダイオード51がオフになると第２回生回路が遮
断され、コンデンサ24の電荷は限流素子４を含む分流回
路を介してのみ流れ、この電流が限流素子４によって消
費される。なお、コンデンサ14に蓄積されたエネルギー
が放電するときには、１次巻線31A、ダイオード52、直
流電源61、62を含む第１回生回路を介して回生が行なわ
れる。
ここで、各変圧器31、32の１次巻線31A,32Aと２次巻
線31B、32Bとの巻線比を一対ｎとすると共に、各部の電
流電圧を第２図に示されるように設定すると、各部の電
流、電圧は以下の式によって表わされる。
線31B、32Bとの巻線比を一対ｎとすると共に、各部の電
流電圧を第２図に示されるように設定すると、各部の電
流、電圧は以下の式によって表わされる。
I1＝I2＋I3 ……（１） I5＝I3＋I4 ……（２） I2＝I4＝I3/n ……（３） （１）、（２）、（３）式より また、 ET1＝nET2 ……（５） ET4＝nET3 ……（６） ET2＋ET3＝E1 ……（７） ET1＋ET2＋ET3＋ET4＝E2 ……（８） （５）〜（８）式より E2＝（１＋ｎ）E1 ……（９） （４）、（９）式より、各変圧器31、32によるインピ
ーダンス変換回路は、外部的に端子Ａ、Ｂを１次側と
し、端子Ｃ、Ｄを２次側とする巻線比1:（１＋ｎ）の変
圧器と等価となる。
ーダンス変換回路は、外部的に端子Ａ、Ｂを１次側と
し、端子Ｃ、Ｄを２次側とする巻線比1:（１＋ｎ）の変
圧器と等価となる。
又、変圧器31、32の１次巻線と２次巻線との巻線比を
1:n-1とし、端子Ｃと端子Ｄとの間に抵抗101を介してス
イッチ102を挿入したものと、変圧器30の１次巻線と２
次巻線の巻線比を1:nとし、端子Ｃ、Ｄとの間に抵抗101
を介してスイッチ102を挿入したものを比較すると、ス
イッチ102の接点が閉じているときには、上記（１）〜
（９）式から、端子Ａ、Ｂから見たときには、両者が等
価な動作をすることになる。このとき、回路中の点α、
βを流れる電流を比較すると、点αではI3＝（ｎ−１）
×I1の電流が流れる。
1:n-1とし、端子Ｃと端子Ｄとの間に抵抗101を介してス
イッチ102を挿入したものと、変圧器30の１次巻線と２
次巻線の巻線比を1:nとし、端子Ｃ、Ｄとの間に抵抗101
を介してスイッチ102を挿入したものを比較すると、ス
イッチ102の接点が閉じているときには、上記（１）〜
（９）式から、端子Ａ、Ｂから見たときには、両者が等
価な動作をすることになる。このとき、回路中の点α、
βを流れる電流を比較すると、点αではI3＝（ｎ−１）
×I1の電流が流れる。
一方、点βでは、I2＝I1の電流が流れる。
このことより、点αの方が点βの電流に対して（ｎ−
１）/nだけ小さい電流となる。
１）/nだけ小さい電流となる。
一方、各変圧器30、31、32の一次側の励磁インピーダ
ンスが等しいとすると、スイッチ102の接点が開いてい
るときには変圧器31には電圧が印加されないので、励磁
電流は０となるが、変圧器30、32の１次巻線には電圧E1
に等しい電圧が印加されるので、変圧器30、32の１次側
には互いに等しい励磁電流I0が流れる。このため、スイ
ッチ102の接点を開いたときには、点α、点βに流れる
電流はI2＝I3＝I0で等しくなる。
ンスが等しいとすると、スイッチ102の接点が開いてい
るときには変圧器31には電圧が印加されないので、励磁
電流は０となるが、変圧器30、32の１次巻線には電圧E1
に等しい電圧が印加されるので、変圧器30、32の１次側
には互いに等しい励磁電流I0が流れる。このため、スイ
ッチ102の接点を開いたときには、点α、点βに流れる
電流はI2＝I3＝I0で等しくなる。
以上のことから、第３図に示されるインピーダンス変
換回路の点αに限流素子４を挿入すれば、スナバエネル
ギーを回生するときの限流要素４の損失は(n-1)2/n2に
低減できる。
換回路の点αに限流素子４を挿入すれば、スナバエネル
ギーを回生するときの限流要素４の損失は(n-1)2/n2に
低減できる。
即ち、第８図に示されるように、スナバエネルギーの
回生時にスナバコンデンサ23の放電電流を変圧器30、限
流素子４を介して放電する代わりに、第１図に示される
ように、コンデンサ24に蓄積された電荷の放電電流を、
分流回路を介して流すと共に、第２回生回路を介して流
すことにより、スナバエネルギー回生時における限流素
子４の損失を(n-1)2/n2に低減することができる。しか
も、スナバエネルギーの回生終了後は、分流回路を介し
てコンデンサ24の放電電流が流れるため、励磁電流の減
衰速度は従来のものと同様とすることができる。従って
変圧器31、32の１次巻線と２次巻線との巻線比を1:2と
すれば、スナバエネルギー回生時における限流素子４の
損失は に低減することができる。
回生時にスナバコンデンサ23の放電電流を変圧器30、限
流素子４を介して放電する代わりに、第１図に示される
ように、コンデンサ24に蓄積された電荷の放電電流を、
分流回路を介して流すと共に、第２回生回路を介して流
すことにより、スナバエネルギー回生時における限流素
子４の損失を(n-1)2/n2に低減することができる。しか
も、スナバエネルギーの回生終了後は、分流回路を介し
てコンデンサ24の放電電流が流れるため、励磁電流の減
衰速度は従来のものと同様とすることができる。従って
変圧器31、32の１次巻線と２次巻線との巻線比を1:2と
すれば、スナバエネルギー回生時における限流素子４の
損失は に低減することができる。
又、第５図に示されるように、上側変圧器31の２次巻
線のうち第１接続点T1に接続される１次巻線31Aと同極
性の一端を第２接続点T2に接続し、下側変圧器32の２次
巻線32Bのうち、第２接続点T2に接続される１次巻線32A
と同極性の一端を第１接続点T1に接続し、各変圧器31,3
2の各２次巻線の他端を限流素子４を介して接続する構
生によっても前記実施例と同様な効果を得ることができ
る。
線のうち第１接続点T1に接続される１次巻線31Aと同極
性の一端を第２接続点T2に接続し、下側変圧器32の２次
巻線32Bのうち、第２接続点T2に接続される１次巻線32A
と同極性の一端を第１接続点T1に接続し、各変圧器31,3
2の各２次巻線の他端を限流素子４を介して接続する構
生によっても前記実施例と同様な効果を得ることができ
る。
また、第６図に示されるように、各変圧器31,32の１
次巻線31A,32Aは前記各実施例と同様な接続方法を採用
し、２次巻線31Bのうち１次巻線31Aとは逆極性の一端を
ダイオード51を介して直流電源61の正側に接続し、２次
巻線32Bのうち１次巻線32Aとは逆極性の一端をダイオー
ド52を介して直流電源62の負側に接続し、各２次巻線31
B,32Bの他端を限流素子４を介して接続する構成を採用
しても、前記実施例と同様な効果を得ることができる。
この場合には１次巻線31A,32Aと２次巻線31B,32Bとの巻
線比は（Ｎ−１）:nに設定されている。なお、各巻線に
流れる電流の関係は図のような値となる。
次巻線31A,32Aは前記各実施例と同様な接続方法を採用
し、２次巻線31Bのうち１次巻線31Aとは逆極性の一端を
ダイオード51を介して直流電源61の正側に接続し、２次
巻線32Bのうち１次巻線32Aとは逆極性の一端をダイオー
ド52を介して直流電源62の負側に接続し、各２次巻線31
B,32Bの他端を限流素子４を介して接続する構成を採用
しても、前記実施例と同様な効果を得ることができる。
この場合には１次巻線31A,32Aと２次巻線31B,32Bとの巻
線比は（Ｎ−１）:nに設定されている。なお、各巻線に
流れる電流の関係は図のような値となる。
又、第７図に示されるように、変圧器31の１次巻線31
Aをダイオード52を介して直流電源62の負側に接続し、
変圧器32の１次巻線32Aのうち１次巻線31Aと同極性の一
端をダイオード52を介して直流電源61の正側に接続す
る。さらに、変圧器31の２次巻線31Bのうち１次巻線31A
と同極性の一端をダイオード52を介して直流電源62の負
側に接続し、変圧器32の２次巻線32Bのうち１次巻線32A
と同極性の一端をダイオード51を介して直流電源61の正
側に接続する。そして各２次巻線31B,32Bの他端を限流
素子４を介して接続する構成によっても、前記各実施例
と同様な効果を得ることができる。この場合にも、第６
図と同じ巻線比に設定され、電流も図のような関係とな
る。
Aをダイオード52を介して直流電源62の負側に接続し、
変圧器32の１次巻線32Aのうち１次巻線31Aと同極性の一
端をダイオード52を介して直流電源61の正側に接続す
る。さらに、変圧器31の２次巻線31Bのうち１次巻線31A
と同極性の一端をダイオード52を介して直流電源62の負
側に接続し、変圧器32の２次巻線32Bのうち１次巻線32A
と同極性の一端をダイオード51を介して直流電源61の正
側に接続する。そして各２次巻線31B,32Bの他端を限流
素子４を介して接続する構成によっても、前記各実施例
と同様な効果を得ることができる。この場合にも、第６
図と同じ巻線比に設定され、電流も図のような関係とな
る。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、スナバエネル
ギー回生時に、スナバコンデンサに蓄積されたエネルギ
ーを分流回路と第１回生回路又は第２回生回路を介して
分流するようにしたため、分流回路に含まれる限流素子
に流れる電流を少なくすることができ、スナバエネルギ
ー回生時の効率の向上に寄与することができる。
ギー回生時に、スナバコンデンサに蓄積されたエネルギ
ーを分流回路と第１回生回路又は第２回生回路を介して
分流するようにしたため、分流回路に含まれる限流素子
に流れる電流を少なくすることができ、スナバエネルギ
ー回生時の効率の向上に寄与することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に適用される変圧器31,32の回路動作を説明するため
の図、第３図は本発明に適用される変圧器31,32の回路
動作を説明するための図、第４図は1:nの変圧器の回路
動作を説明するための図、第５図は本発明の第２図実施
例を示す構成図、第６図は本発明の第３実施例を示す構
成図、第７図は本発明の第４実施例を示す構成図、第８
図は従来例の構成図、第９図は従来例の作用を説明する
ための波形図である。 １……交流回路、４……限流素子、11,13,21,23,51,52
……ダイオード、12,22,……GTO、14,24……コンデン
サ、31……上側変圧器、32……下側変圧器、61,62……
直流電源。
明に適用される変圧器31,32の回路動作を説明するため
の図、第３図は本発明に適用される変圧器31,32の回路
動作を説明するための図、第４図は1:nの変圧器の回路
動作を説明するための図、第５図は本発明の第２図実施
例を示す構成図、第６図は本発明の第３実施例を示す構
成図、第７図は本発明の第４実施例を示す構成図、第８
図は従来例の構成図、第９図は従来例の作用を説明する
ための波形図である。 １……交流回路、４……限流素子、11,13,21,23,51,52
……ダイオード、12,22,……GTO、14,24……コンデン
サ、31……上側変圧器、32……下側変圧器、61,62……
直流電源。
Claims (4)
- 【請求項１】スイッチング素子と整流素子とが逆並列接
続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子と
が直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の整
流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナバ
回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアームを
構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の逆
変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線を
有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アームの
うち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ回
路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧器
の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整
流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回路
を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームのス
ナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に下側
変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線とは逆極
性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子
を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構成
し、上側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性の一端
を第１接続点に接続し、下側変圧器の２次巻線は１次巻
線とは逆極性の一端を第２接続点に接続し、上側変圧器
と下側変圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介して接
続して分流回路を構成してなる電力変換装置。 - 【請求項２】スイッチング素子と整流素子とが逆並列接
続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子と
が直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の整
流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナバ
回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアームを
構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の逆
変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線を
有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アームの
うち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ回
路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧器
の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整
流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回路
を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームのス
ナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に、下
側変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線とは逆
極性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素
子を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構
成し、上側変圧器の２次巻線は第１接続点に接続される
１次巻線と同極性の一端を第２接続点に接続し、下側変
圧器の２次巻線は第２接続点に接続される１次巻線と同
極性の一端を第１接続点に接続し、上側変圧器と下側変
圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介して接続して分
流回路を構成してなる電力変換装置。 - 【請求項３】スイッチング素子と整流素子とが逆並列接
続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子と
が直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の整
流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナバ
回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアームを
構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の逆
変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線を
有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アームの
うち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ回
路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧器
の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整
流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回路
を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームのス
ナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に、下
側変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線とは逆
極性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素
子を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構
成し、上側変圧器の２次巻線は１次巻線とは逆極性の一
端を直流電源の正側に接続し、下側変圧器の２次巻線は
１次巻線とは逆極性の一端を直流電源の負側に接続し、
上側変圧器と下側変圧器の各２次巻線の他端を限流素子
を介して接続して分流回路を構成してなる電力変換装
置。 - 【請求項４】スイッチング素子と整流素子とが逆並列接
続されたスイッチング回路と、コンデンサと整流素子と
が直列接続されたスナバ回路とを有し、スナバ回路の整
流素子と前記スイッチング素子の極性を揃えて、スナバ
回路をスイッチング回路に並列接続して１つのアームを
構成し、かつこのアームを２つ直列接続して１相分の逆
変換器を構成し、巻数の相異なる１次巻線と２次巻線を
有する上側変圧器と下側変圧器とを有し、前記アームの
うち直流電源の正側に接続される上側アームのスナバ回
路用コンデンサと整流素子との第１接続点に上側変圧器
の１次巻線の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整
流素子を介して直流電源の負側に接続して第１回生回路
を構成し、直流電源の負荷に接続される下側アームのス
ナバ回路用コンデンサと整流素子との第２接続点に、下
側変圧器の１次巻線のうち上側変圧器の１次巻線と同極
性側の一端を接続し、１次巻線の他端を回生用整流素子
を介して直流電源の正側に接続して第２回生回路を構成
し、上側変圧器の２次巻線は１次巻線と同極性の一端を
直流電源の負側に接続し、下側変圧器の２次巻線は１次
巻線と同極性の一端を直流電源の正側に接続し、上側変
圧器と下側変圧器の各２次巻線の他端を限流素子を介し
て接続して分流回路を構成してなる電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079982A JP2691237B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079982A JP2691237B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255477A JPH01255477A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2691237B2 true JP2691237B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=13705528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63079982A Expired - Lifetime JP2691237B2 (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691237B2 (ja) |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63079982A patent/JP2691237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01255477A (ja) | 1989-10-12 |
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