JP3057462B2 - Ｎｐｃインバータ - Google Patents
ＮｐｃインバータInfo
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- JP3057462B2 JP3057462B2 JP4196970A JP19697092A JP3057462B2 JP 3057462 B2 JP3057462 B2 JP 3057462B2 JP 4196970 A JP4196970 A JP 4196970A JP 19697092 A JP19697092 A JP 19697092A JP 3057462 B2 JP3057462 B2 JP 3057462B2
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- Japan
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- snubber
- switching element
- diode
- capacitor
- self
- Prior art date
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＮＰＣインバータの構
成要素である自己消弧素子に設けられるスナバ回路のエ
ネルギを回収させることで、装置の効率を向上させるこ
とができるＮＰＣインバータに関する。
成要素である自己消弧素子に設けられるスナバ回路のエ
ネルギを回収させることで、装置の効率を向上させるこ
とができるＮＰＣインバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来技術の回生回路を持たないＮ
ＰＣインバータの回路を示す。ＮＰＣインバータは周知
のように、＋，０，−の３つの出力レベルを持つインバ
ータで３レベルインバータとも呼ばれている。
ＰＣインバータの回路を示す。ＮＰＣインバータは周知
のように、＋，０，−の３つの出力レベルを持つインバ
ータで３レベルインバータとも呼ばれている。
【０００３】図２において、１ａ〜１ｄは、第１，第
２，第３，第４の自己消弧形スイッチング素子（以下、
単にスイッチング素子と記す）２ａ，２ｂはクランプ用
ダイオード、３ａ〜３ｄはフリーホイーリングダイオー
ド、４ａ〜４ｄは第１，第２，第３，第４のスナバダイ
オード（以下、単にスナバダイオードと記す）、５ａ〜
５ｄは、第１，第２，第３，第４のスナバコンデンサ
（以下、単にスナバコンデンサと記す）、９ａ，９ｂは
コンデンサ、１０ａ，１０ｂ，は直流電源で±Ｖsの電
圧を出力しており、Ｐ点には＋Ｖs ，Ｎ点には−Ｖs の
電圧がかかっているものとする。
２，第３，第４の自己消弧形スイッチング素子（以下、
単にスイッチング素子と記す）２ａ，２ｂはクランプ用
ダイオード、３ａ〜３ｄはフリーホイーリングダイオー
ド、４ａ〜４ｄは第１，第２，第３，第４のスナバダイ
オード（以下、単にスナバダイオードと記す）、５ａ〜
５ｄは、第１，第２，第３，第４のスナバコンデンサ
（以下、単にスナバコンデンサと記す）、９ａ，９ｂは
コンデンサ、１０ａ，１０ｂ，は直流電源で±Ｖsの電
圧を出力しており、Ｐ点には＋Ｖs ，Ｎ点には−Ｖs の
電圧がかかっているものとする。
【０００４】また、１２ａ〜１２ｄはスナバ抵抗を示し
ており、Ｌoad は負荷、ＡＬＰ，ＡＬＮはアノードリア
クトルでスイッチング素子１ａ〜１ｄの急激な電流変化
ｄｉ／ｄｔを抑えるために接続している。
ており、Ｌoad は負荷、ＡＬＰ，ＡＬＮはアノードリア
クトルでスイッチング素子１ａ〜１ｄの急激な電流変化
ｄｉ／ｄｔを抑えるために接続している。
【０００５】次に、負荷電流ＩL が図示方向に流れてい
る時の（この時の極性を正とする）の動作を説明する。
る時の（この時の極性を正とする）の動作を説明する。
【０００６】スイッチング素子１ａ，１ｂがオン状態、
スイッチング素子１ｃ，１ｄがオフ状態で、負荷電流Ｉ
L はリアクトルＡＬＰ→スイッチング素子１ａ→スイッ
チング素子１ｂを流れて供給される。電流の変化率が十
分小さいものとしてリアクトルＡＬＰの両端の電位差も
小さいと考えると出力電圧端子のＯ点の電位は＋Ｖsと
なる。スナバコンデンサ５ｃ，５ｄはそれぞれＶs の電
圧で充電されているものとする。
スイッチング素子１ｃ，１ｄがオフ状態で、負荷電流Ｉ
L はリアクトルＡＬＰ→スイッチング素子１ａ→スイッ
チング素子１ｂを流れて供給される。電流の変化率が十
分小さいものとしてリアクトルＡＬＰの両端の電位差も
小さいと考えると出力電圧端子のＯ点の電位は＋Ｖsと
なる。スナバコンデンサ５ｃ，５ｄはそれぞれＶs の電
圧で充電されているものとする。
【０００７】この状態から、スイッチング素子１ａをオ
フし、スイッチング素子１ｃをオンする。この回路で、
スイッチング素子１ａ〜１ｃが同時にオン状態になると
スイッチング素子に過電流が流れたり、スイッチング素
子に過電圧がかかるため、通常、スイッチング素子１ａ
をオフしてから数μs 〜数ｍs の時間を遅らせてスイッ
チング素子１ｃをオンさせる。スイッチング素子１ｃが
導通状態になることにより、スナバコンデンサ５ｃ→ス
イッチング素子１ｃ→スナバ抵抗１２ｃと循環電流が流
れ、スナバコンデンサ５ｃに蓄えられていた電荷はスナ
バ抵抗１２ｃに消費される。スイッチング素子１ａに電
流が流れなくなるので、リアクトルＡＬＰに流れていた
電流はスナバダイオード４ａ、スナバコンデンサ５ａを
流れる。このとき、スイッチング素子１ａの端子電圧は
スナバコンデンサ５ａの端子電圧と同じくなるため、ス
イッチング素子１ａに加わる電圧変化率ｄｖ／ｄｔはス
ナバコンデンサ５ａの充電により抑えられる。スナバコ
ンデンサ５ａの端子電圧が十分大きくなると、ｎ点の電
位がＧ点の電位よりも低くなり、ダイオード２ａに電流
が流れる。定常状態として負荷電流ＩL はダイオード２
ａ→スイッチング素子１ｂを流れて供給され出力電圧端
子Ｏの電位はＧ点の電位と同じ０Ｖとなる。また、スナ
バコンデンサ５ａはＶs の電圧で充電される。
フし、スイッチング素子１ｃをオンする。この回路で、
スイッチング素子１ａ〜１ｃが同時にオン状態になると
スイッチング素子に過電流が流れたり、スイッチング素
子に過電圧がかかるため、通常、スイッチング素子１ａ
をオフしてから数μs 〜数ｍs の時間を遅らせてスイッ
チング素子１ｃをオンさせる。スイッチング素子１ｃが
導通状態になることにより、スナバコンデンサ５ｃ→ス
イッチング素子１ｃ→スナバ抵抗１２ｃと循環電流が流
れ、スナバコンデンサ５ｃに蓄えられていた電荷はスナ
バ抵抗１２ｃに消費される。スイッチング素子１ａに電
流が流れなくなるので、リアクトルＡＬＰに流れていた
電流はスナバダイオード４ａ、スナバコンデンサ５ａを
流れる。このとき、スイッチング素子１ａの端子電圧は
スナバコンデンサ５ａの端子電圧と同じくなるため、ス
イッチング素子１ａに加わる電圧変化率ｄｖ／ｄｔはス
ナバコンデンサ５ａの充電により抑えられる。スナバコ
ンデンサ５ａの端子電圧が十分大きくなると、ｎ点の電
位がＧ点の電位よりも低くなり、ダイオード２ａに電流
が流れる。定常状態として負荷電流ＩL はダイオード２
ａ→スイッチング素子１ｂを流れて供給され出力電圧端
子Ｏの電位はＧ点の電位と同じ０Ｖとなる。また、スナ
バコンデンサ５ａはＶs の電圧で充電される。
【０００８】この状態から、スイッチング素子１ｂをオ
フし、スイッチング素子１ｄをオンする。この時も前述
と同様、スイッチンク素子１ｂをオフしてから数μs 〜
数ｍs の時間を遅らせてスイッチング素子１ｄをオンさ
せる。スイッチング素子１ｄが導通状態になることによ
り、スナバコンデンサ５ｄ→スイッチング素子１ｄ→ス
ナバ抵抗１２ｄと循環電流が流れ、スナバコンデンサ５
ｄの蓄えられていた電荷は、スナバ抵抗１２ｄによって
消費される。スイッチング素子１ｂに電流が流れなくな
るので、負荷電流ＩL はスナバダイオード４ｂ→スナバ
コンデンサ５ｂを流れることになる。このとき、スイッ
チング素子１ｂの端子電圧はスナバコンデンサ５ｂの端
子電圧と同じになるため、スイッチング素子１ｂに加わ
る電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。スナバコンデン
サ５ｂの端子電圧が十分大きくなると、Ｇ点の電位がｎ
点の電位よりも低くなり、リアクトルＡＬＮに電流が流
れる。定常状態として負荷電流ＩL はリアクトルＡＬＮ
→フリーホイーリングダイオード３ａ→フリーホイーリ
ングダイオード３ｃを流れて供給れ、出力電圧端子Ｏ点
の電位は−Ｖs とる。また、スナバコンデンサ５ｂはＶ
s の電圧で充電される。
フし、スイッチング素子１ｄをオンする。この時も前述
と同様、スイッチンク素子１ｂをオフしてから数μs 〜
数ｍs の時間を遅らせてスイッチング素子１ｄをオンさ
せる。スイッチング素子１ｄが導通状態になることによ
り、スナバコンデンサ５ｄ→スイッチング素子１ｄ→ス
ナバ抵抗１２ｄと循環電流が流れ、スナバコンデンサ５
ｄの蓄えられていた電荷は、スナバ抵抗１２ｄによって
消費される。スイッチング素子１ｂに電流が流れなくな
るので、負荷電流ＩL はスナバダイオード４ｂ→スナバ
コンデンサ５ｂを流れることになる。このとき、スイッ
チング素子１ｂの端子電圧はスナバコンデンサ５ｂの端
子電圧と同じになるため、スイッチング素子１ｂに加わ
る電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。スナバコンデン
サ５ｂの端子電圧が十分大きくなると、Ｇ点の電位がｎ
点の電位よりも低くなり、リアクトルＡＬＮに電流が流
れる。定常状態として負荷電流ＩL はリアクトルＡＬＮ
→フリーホイーリングダイオード３ａ→フリーホイーリ
ングダイオード３ｃを流れて供給れ、出力電圧端子Ｏ点
の電位は−Ｖs とる。また、スナバコンデンサ５ｂはＶ
s の電圧で充電される。
【０００９】この状態から、スイッチング素子１ｄをオ
フし、スイッチング素子１ｂをオンする。スイッチング
素子１ｂが導通することにより、スナバコンデンサ５ｂ
→スナバ抵抗１２ｂ→スイッチング素子１ｂと循環電流
が流れ、スナバコンデンサ５ｂに蓄えられていた電荷は
スナバ抵抗１２ｂによって消費される。スイッチング素
子１ｄに電流が流れなくなるので、スイッチング素子１
ｄに電圧がかかるが、スナバダイオード４ｄがあるた
め、スイッチング素子１ｄの端子電圧はスナバコンデン
サ５ｄの充電に抑えられ、スイッチング素子１ｄに加わ
る電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。定常状態として
負荷電流ＩL はダイオード２ａ→スイッチング素子１ｂ
を流れて供給され、出力電圧端子Ｏ点の電位は０Ｖとな
る。また、スナバコンンデンサ５ｄはＶs の電圧で充電
される。
フし、スイッチング素子１ｂをオンする。スイッチング
素子１ｂが導通することにより、スナバコンデンサ５ｂ
→スナバ抵抗１２ｂ→スイッチング素子１ｂと循環電流
が流れ、スナバコンデンサ５ｂに蓄えられていた電荷は
スナバ抵抗１２ｂによって消費される。スイッチング素
子１ｄに電流が流れなくなるので、スイッチング素子１
ｄに電圧がかかるが、スナバダイオード４ｄがあるた
め、スイッチング素子１ｄの端子電圧はスナバコンデン
サ５ｄの充電に抑えられ、スイッチング素子１ｄに加わ
る電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。定常状態として
負荷電流ＩL はダイオード２ａ→スイッチング素子１ｂ
を流れて供給され、出力電圧端子Ｏ点の電位は０Ｖとな
る。また、スナバコンンデンサ５ｄはＶs の電圧で充電
される。
【００１０】この状態から、スイッチング素子１ｃをオ
フし、スイッチング素子１ａをオンする。スイッチング
素子１ａが導通状態になることにより、スナバコンデン
サ５ａ→スナバ抵抗１２ａ→スイッチング素子１ａと循
環電流が流れ、スナバコンデンサ５ａに蓄えられていた
電荷はスナバ抵抗１２ａによって消費される。スイッチ
ング素子１ｃに電圧がかかるが、スナバダイオード５ｃ
があるため、スイッチング素子１ｃの端子電圧はスナバ
コンデンサ５ｃの充電に抑えられ、スイッチング素子１
ｃに加わる電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。定常状
態として負荷電流ＩL はリアクトルＡＬＰ→スイッチン
グ素子１ａ→スイッチング素子１ｂを流れて供給され、
出力電圧端子Ｏ点の電位は＋Ｖs となる。また、スナバ
コンデンサ５ｃはＶs の電圧で充電される。
フし、スイッチング素子１ａをオンする。スイッチング
素子１ａが導通状態になることにより、スナバコンデン
サ５ａ→スナバ抵抗１２ａ→スイッチング素子１ａと循
環電流が流れ、スナバコンデンサ５ａに蓄えられていた
電荷はスナバ抵抗１２ａによって消費される。スイッチ
ング素子１ｃに電圧がかかるが、スナバダイオード５ｃ
があるため、スイッチング素子１ｃの端子電圧はスナバ
コンデンサ５ｃの充電に抑えられ、スイッチング素子１
ｃに加わる電圧変化率ｄＶ／ｄｔは抑えられる。定常状
態として負荷電流ＩL はリアクトルＡＬＰ→スイッチン
グ素子１ａ→スイッチング素子１ｂを流れて供給され、
出力電圧端子Ｏ点の電位は＋Ｖs となる。また、スナバ
コンデンサ５ｃはＶs の電圧で充電される。
【００１１】以上が中性点クランプ式インバータの一連
の動作であり、負荷電流の極性が図示の方向とは逆の負
のときも同様に、スナバコンデンサ５ａ〜５ｄにチャー
ジされる電荷はスナバ抵抗１２ａ〜１２ｄによって消費
されることになる。
の動作であり、負荷電流の極性が図示の方向とは逆の負
のときも同様に、スナバコンデンサ５ａ〜５ｄにチャー
ジされる電荷はスナバ抵抗１２ａ〜１２ｄによって消費
されることになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ＮＰＣインバータを構
成するスイッチング素子のスイッチング時に発生するエ
ネルギをスナバ回路の抵抗で消費させてしまうと電力の
損失が莫大なものになってしまい、ＮＰＣインバータそ
のものの効率も下げることになる。
成するスイッチング素子のスイッチング時に発生するエ
ネルギをスナバ回路の抵抗で消費させてしまうと電力の
損失が莫大なものになってしまい、ＮＰＣインバータそ
のものの効率も下げることになる。
【００１３】本発明は、前述の問題点を解決するために
なされたものであって、スナバ回路の電力損失を極力小
さくし、装置の効率を向上出来るＮＰＣインバータを提
供することを目的とする。
なされたものであって、スナバ回路の電力損失を極力小
さくし、装置の効率を向上出来るＮＰＣインバータを提
供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、直流電源の正母線と負母線との間に接続
される第１，第２，第３及び第４の直列接続された自己
消弧形スイッチング素子の直列回路と、前記各スイッチ
ング素子にそれぞれ逆並列接続されるフリーホイーリン
グダイオードと、直列接続点が前記直流電源の中点に接
続され前記第２，第３の自己消弧形スイッチング素子の
直列回路に逆並列接続される１対のクランプ用ダイオー
ドと、それぞのアノードが前記第１，第３の自己消弧形
スイッチング素子のアノードに接続されカソードがそれ
ぞれ第１，第２のスナバコンデンサを介して前記第１，
第３の自己消弧形スイッチング素子のカソードに接続さ
れる第１，第２のスナバダイオードと、それぞのカソー
ドが前記第２，第４の自己消弧形スイッチング素子のカ
ソードに接続されアノードがそれぞれ第２，第４のスナ
バコンデンサを介して前記第２，第４の自己消弧形スイ
ッチング素子のアノードに接続される第２，第４のスナ
バダイオードを具備し前記第２，第３の自己消弧形スイ
ッチング素子の直列接続点から交流出力を得るようにし
たＮＰＣインバータにおいて、前記第２及び第３のスナ
バダイオードを介して所定の定電流を流す定電流源を設
けたものである。
成するために、直流電源の正母線と負母線との間に接続
される第１，第２，第３及び第４の直列接続された自己
消弧形スイッチング素子の直列回路と、前記各スイッチ
ング素子にそれぞれ逆並列接続されるフリーホイーリン
グダイオードと、直列接続点が前記直流電源の中点に接
続され前記第２，第３の自己消弧形スイッチング素子の
直列回路に逆並列接続される１対のクランプ用ダイオー
ドと、それぞのアノードが前記第１，第３の自己消弧形
スイッチング素子のアノードに接続されカソードがそれ
ぞれ第１，第２のスナバコンデンサを介して前記第１，
第３の自己消弧形スイッチング素子のカソードに接続さ
れる第１，第２のスナバダイオードと、それぞのカソー
ドが前記第２，第４の自己消弧形スイッチング素子のカ
ソードに接続されアノードがそれぞれ第２，第４のスナ
バコンデンサを介して前記第２，第４の自己消弧形スイ
ッチング素子のアノードに接続される第２，第４のスナ
バダイオードを具備し前記第２，第３の自己消弧形スイ
ッチング素子の直列接続点から交流出力を得るようにし
たＮＰＣインバータにおいて、前記第２及び第３のスナ
バダイオードを介して所定の定電流を流す定電流源を設
けたものである。
【００１５】
【作用】前述のように構成することにより、スナバコン
デンサ５ｂに充電されている電荷が放電するとき、スナ
バコンデンサ５ｂ→スイッチング素子１ｂ→スナバダイ
オード４ｃ→定電流源ＤＩＳＣ→スナバコンデンサ５ｂ
の経路で放電するため、この放電エネルギ、即ち、スナ
バエネルギは定電流源ＤＩＳＣを構成する交流電源ＡＣ
へ回生される。
デンサ５ｂに充電されている電荷が放電するとき、スナ
バコンデンサ５ｂ→スイッチング素子１ｂ→スナバダイ
オード４ｃ→定電流源ＤＩＳＣ→スナバコンデンサ５ｂ
の経路で放電するため、この放電エネルギ、即ち、スナ
バエネルギは定電流源ＤＩＳＣを構成する交流電源ＡＣ
へ回生される。
【００１６】同様にして、スナバコンデンサ５ｃに充電
されている電荷が放電するとき、スナバコンデンサ５ｃ
→定電流源ＤＩＳＣ→スナバダイオード４ｂ→スイッチ
ング素子１ｃ→スナバコンデンサ５ｃの経路で放電しス
ナバエネルギは交流電源ＡＣへ回生される。
されている電荷が放電するとき、スナバコンデンサ５ｃ
→定電流源ＤＩＳＣ→スナバダイオード４ｂ→スイッチ
ング素子１ｃ→スナバコンデンサ５ｃの経路で放電しス
ナバエネルギは交流電源ＡＣへ回生される。
【００１７】
【実施例】図１に本発明の構成図を示す。この図におい
て、１ａ〜１ｄはスイッチング素子、２ａ，２ｂはクラ
ンプダイオード、３ａ〜３ｄはフリーホイーリングダイ
オード、４ａ〜４ｄはスナバダイオード、５ａ〜５ｄは
スナバコンデンサで、図２のものと同一のもである。
て、１ａ〜１ｄはスイッチング素子、２ａ，２ｂはクラ
ンプダイオード、３ａ〜３ｄはフリーホイーリングダイ
オード、４ａ〜４ｄはスナバダイオード、５ａ〜５ｄは
スナバコンデンサで、図２のものと同一のもである。
【００１８】６ａ〜６ｄは回生用ダイオード、ＤＩＳＣ
は定電流源で、交流側がトランス８を介して交流系統Ａ
Ｃに接続され、直流側がリアクトル１１を介してスナバ
ダイオード４ｂのアノードとスナバダイオード４ｃのカ
ソードに接続されるコンバータ７より構成されている。
ＤＩＳＰ，ＤＩＳＮもＤＩＳＣと同様に構成されている
定電流源である。
は定電流源で、交流側がトランス８を介して交流系統Ａ
Ｃに接続され、直流側がリアクトル１１を介してスナバ
ダイオード４ｂのアノードとスナバダイオード４ｃのカ
ソードに接続されるコンバータ７より構成されている。
ＤＩＳＰ，ＤＩＳＮもＤＩＳＣと同様に構成されている
定電流源である。
【００１９】直流電源１０ａの正極と回生用ダイオード
６ｃ（以下単にダイオードと記す）カソードとの間に接
続される回生用コンデンサＣＣＰ（以下単にコンデンサ
と記す）と、このコンデンサＣＣＰに並列接続されるス
イッチング素子ＣＳＰと回生用リアクトルＣＬＰ（以下
単にリアクトルと記す）との直列回路及びカソードが前
記スイッング素子ＣＳＰのカソードにアノードが直流電
源１０ａの負極に接続される回生用ダイオードＣＤＰ
（以下単にダイオードと記す）は、定電圧源回生回路で
チョッパ回路として動作する。
６ｃ（以下単にダイオードと記す）カソードとの間に接
続される回生用コンデンサＣＣＰ（以下単にコンデンサ
と記す）と、このコンデンサＣＣＰに並列接続されるス
イッチング素子ＣＳＰと回生用リアクトルＣＬＰ（以下
単にリアクトルと記す）との直列回路及びカソードが前
記スイッング素子ＣＳＰのカソードにアノードが直流電
源１０ａの負極に接続される回生用ダイオードＣＤＰ
（以下単にダイオードと記す）は、定電圧源回生回路で
チョッパ回路として動作する。
【００２０】同様に、直流電源１０ｂの負極と回生用ダ
イオード６ｄ（以下単にダイオードと記す）のアノード
との間に接続される回生用コンデンサＣＣＮ（以下単に
コンデンサと記す）と、このコンデンサＣＣＮに並列接
続されるスイッチング素子ＣＳＮと回生用リアクトルＣ
ＬＮ（以下単にリアクトルと記す）との直列回路及びア
ノードが前記スイッング素子ＣＳＮのアノードにカソー
ドが直流電源１０ｂの正極に接続される回生用ダイオー
ドＣＤＮ（以下単にダイオードと記す）で定電圧源回生
回路が構成され、この回路はチョッパ回路として動作す
る。
イオード６ｄ（以下単にダイオードと記す）のアノード
との間に接続される回生用コンデンサＣＣＮ（以下単に
コンデンサと記す）と、このコンデンサＣＣＮに並列接
続されるスイッチング素子ＣＳＮと回生用リアクトルＣ
ＬＮ（以下単にリアクトルと記す）との直列回路及びア
ノードが前記スイッング素子ＣＳＮのアノードにカソー
ドが直流電源１０ｂの正極に接続される回生用ダイオー
ドＣＤＮ（以下単にダイオードと記す）で定電圧源回生
回路が構成され、この回路はチョッパ回路として動作す
る。
【００２１】次に、負荷電流の極性が正の時の動作を説
明する。ここで、負荷電流の向は、インバータ側から負
荷へ流れている時を正と定義することにする。
明する。ここで、負荷電流の向は、インバータ側から負
荷へ流れている時を正と定義することにする。
【００２２】スイッチング素子１ａ，１ｂがオンで１
ｃ，１ｄがオフの時から考える。ａ点からｂ点に定電流
を流している状態で、負荷電流はアノードリアクトルＡ
ＬＰ→スイッチング素子１ａ→スイッチング素子１ｂを
通って流れている。この時、スイッチング素子１ａがオ
フするといままでスイッチング素子１ａに流れていた電
流は、スナバダイオード４ａを介し、スナバコンデンサ
５ａに流れ込むようになる。この現象はスナバコンデン
サ５ａの電圧が直流電源電圧Ｖｄと等しくなるまで続
き、アノードリアクトルＡＬＰのエネルギまでスナバコ
ンデンサ５ａに流れようとするので、このアノードリア
クトルＡＬＰのエネルギは、ダイオード６ｃを通り、定
電圧源回生回路へ流れ、電力が回生される。
ｃ，１ｄがオフの時から考える。ａ点からｂ点に定電流
を流している状態で、負荷電流はアノードリアクトルＡ
ＬＰ→スイッチング素子１ａ→スイッチング素子１ｂを
通って流れている。この時、スイッチング素子１ａがオ
フするといままでスイッチング素子１ａに流れていた電
流は、スナバダイオード４ａを介し、スナバコンデンサ
５ａに流れ込むようになる。この現象はスナバコンデン
サ５ａの電圧が直流電源電圧Ｖｄと等しくなるまで続
き、アノードリアクトルＡＬＰのエネルギまでスナバコ
ンデンサ５ａに流れようとするので、このアノードリア
クトルＡＬＰのエネルギは、ダイオード６ｃを通り、定
電圧源回生回路へ流れ、電力が回生される。
【００２３】即ち、アノードリアクトルＡＬＰ→ダイオ
ード６ｃ→コンデンサＣＣＰ→アノードリアクトルＡＬ
Ｐの閉路で流れるアノードリアクトルＡＬＰの電流によ
ってコンデンサＣＣＰが充電され、その充電電圧が所定
値を超えるとスイッチング素子ＣＳＰをオンすることに
よって、コンデンサＣＣＰの電荷はコンデンサＣＣＰ→
スイッチング素子ＣＳＰ→リアクトルＣＬＰ→コンデン
サＣＣＰの経路で放電する。コンデンサＣＣＰの電圧が
所定値まで低下したところで、スイッチング素子ＣＳＰ
をオフすると、リアクトルＣＬＰの電流は、リアクトル
ＣＬＰ→直流電源１０ａ→ダイオードＣＤＰ→リアクト
ルＣＬＰの経路で流れることになり、スナバエネルギは
回生される。
ード６ｃ→コンデンサＣＣＰ→アノードリアクトルＡＬ
Ｐの閉路で流れるアノードリアクトルＡＬＰの電流によ
ってコンデンサＣＣＰが充電され、その充電電圧が所定
値を超えるとスイッチング素子ＣＳＰをオンすることに
よって、コンデンサＣＣＰの電荷はコンデンサＣＣＰ→
スイッチング素子ＣＳＰ→リアクトルＣＬＰ→コンデン
サＣＣＰの経路で放電する。コンデンサＣＣＰの電圧が
所定値まで低下したところで、スイッチング素子ＣＳＰ
をオフすると、リアクトルＣＬＰの電流は、リアクトル
ＣＬＰ→直流電源１０ａ→ダイオードＣＤＰ→リアクト
ルＣＬＰの経路で流れることになり、スナバエネルギは
回生される。
【００２４】この後、スイッチング素子１ｃがオンする
が、この時、スナバコンデンサ５ｃにチャージされてい
た電荷がａ点を通り定電流源ＤＩＳＣを介してスナバダ
イオード４ｂを通り、スイッチング素子１ｃを通ってデ
ィスチャージされるようになる。このとき定電流源ＤＩ
ＳＣに定電流として流している電流値以上の電流が流れ
ようとするが、この電流値を定電流源の値にするように
定電流源ＤＩＳＣに接続されているコンバータ７に逆起
電力が発生する。この逆起電力の電圧値と定電流源ＤＩ
ＳＣの電流値Ｉstaticの積によって回生電力が得られる
ようになる。
が、この時、スナバコンデンサ５ｃにチャージされてい
た電荷がａ点を通り定電流源ＤＩＳＣを介してスナバダ
イオード４ｂを通り、スイッチング素子１ｃを通ってデ
ィスチャージされるようになる。このとき定電流源ＤＩ
ＳＣに定電流として流している電流値以上の電流が流れ
ようとするが、この電流値を定電流源の値にするように
定電流源ＤＩＳＣに接続されているコンバータ７に逆起
電力が発生する。この逆起電力の電圧値と定電流源ＤＩ
ＳＣの電流値Ｉstaticの積によって回生電力が得られる
ようになる。
【００２５】次に、スイッチング素子１ｂがオフすると
いままでスイッチング素子１ｂに流れていた負荷電流
は、スナバコンデンサ５ｂ→スナバダイオード４ｂを通
って流れるようにり、この時にスナバコンデンサ５ｂに
電荷がチャージされる。そしてスイッチング素子１ｄが
オンする。このときは、スナバコンデンサ５ｄにチャー
ジされていた電荷がスイッチング素子１ｄを通り、下側
アノードリアクトルＡＬＮ→下側の定電流源回路ＤＩＳ
Ｎ→回生用ダイオード６ｂを通って、ディスチャージさ
れるようになる。定電流源回路ＤＩＳＮは前述したよう
に定電流源ＤＩＳＣと同様に構成されているため、定電
流源ＤＩＳＮにディスチャージされたエネルギは回生さ
れることになる。
いままでスイッチング素子１ｂに流れていた負荷電流
は、スナバコンデンサ５ｂ→スナバダイオード４ｂを通
って流れるようにり、この時にスナバコンデンサ５ｂに
電荷がチャージされる。そしてスイッチング素子１ｄが
オンする。このときは、スナバコンデンサ５ｄにチャー
ジされていた電荷がスイッチング素子１ｄを通り、下側
アノードリアクトルＡＬＮ→下側の定電流源回路ＤＩＳ
Ｎ→回生用ダイオード６ｂを通って、ディスチャージさ
れるようになる。定電流源回路ＤＩＳＮは前述したよう
に定電流源ＤＩＳＣと同様に構成されているため、定電
流源ＤＩＳＮにディスチャージされたエネルギは回生さ
れることになる。
【００２６】次に、スイッチング素子１ｃ，１ｄがオン
でスイッチング素子１ａ，１ｂがオフの時から考えてみ
る。ａ点からｂ点に定電流を流している状態で、負荷電
流はアノードリアクトルＡＬＮ→フリーホイーリングダ
イオード３ｄ→フリーホイーリングダイオード３ｃを通
って流れている。このとき、スイッチング素子１ｄがオ
フするが負荷電流の経路や回路動作に変化はない。
でスイッチング素子１ａ，１ｂがオフの時から考えてみ
る。ａ点からｂ点に定電流を流している状態で、負荷電
流はアノードリアクトルＡＬＮ→フリーホイーリングダ
イオード３ｄ→フリーホイーリングダイオード３ｃを通
って流れている。このとき、スイッチング素子１ｄがオ
フするが負荷電流の経路や回路動作に変化はない。
【００２７】このあと、スイッチング素子１ｂがオンす
るが、このとき、スナバコンデンサ５ｂにチャージされ
ていた電荷がスイッチング素子１ｂ→スナバダイオード
４ｃ→定電流源ＤＩＳＣを通ってディスチャージされる
ようになる。この場合も、前述と同様にディスチャージ
エネルギは定電流源ＤＩＳＣによって回生されることに
なる。
るが、このとき、スナバコンデンサ５ｂにチャージされ
ていた電荷がスイッチング素子１ｂ→スナバダイオード
４ｃ→定電流源ＤＩＳＣを通ってディスチャージされる
ようになる。この場合も、前述と同様にディスチャージ
エネルギは定電流源ＤＩＳＣによって回生されることに
なる。
【００２８】これと同時に、負荷電流がクランプダイオ
ード２ａ→スイッチング素子１ｂ→スイッチング素子１
ｃ→スナバコンデンサ５ｄ→スナバダイオード４ｄアノ
ードリアクトルＡＬＮを介して流れるようになり、スナ
バコンデンサ５ｄに電荷がチャージされる。
ード２ａ→スイッチング素子１ｂ→スイッチング素子１
ｃ→スナバコンデンサ５ｄ→スナバダイオード４ｄアノ
ードリアクトルＡＬＮを介して流れるようになり、スナ
バコンデンサ５ｄに電荷がチャージされる。
【００２９】次に、スイッチング素子１ｃがオフする
と、いままでスイッチング素子１ｃに流れていた負荷電
流は、スナバダイオード４ｃ→スナバコンデンサ５ｃを
通って流れるようになり、このときにスナバコンデンサ
５ｃに電荷がチャージされる。そしてスイッチング素子
１ａがオンする。このときは、スナバコンデンサ５ａに
チャージされていた電荷が、スナバコンデンサ５ａ→回
生用ダイオード６ａ→上側の定電流源ＤＩＳＰ→リアク
トルＡＬＰ→スイッチング素子１ａ→スナバコンデンサ
５ａの経路で放電し、スナバエネルギが回生されること
になる。以上が負荷電流ＩL の極性が正のときの動作で
あり、負荷電流ＩL の極性が負のときの動作もこれと同
じである。
と、いままでスイッチング素子１ｃに流れていた負荷電
流は、スナバダイオード４ｃ→スナバコンデンサ５ｃを
通って流れるようになり、このときにスナバコンデンサ
５ｃに電荷がチャージされる。そしてスイッチング素子
１ａがオンする。このときは、スナバコンデンサ５ａに
チャージされていた電荷が、スナバコンデンサ５ａ→回
生用ダイオード６ａ→上側の定電流源ＤＩＳＰ→リアク
トルＡＬＰ→スイッチング素子１ａ→スナバコンデンサ
５ａの経路で放電し、スナバエネルギが回生されること
になる。以上が負荷電流ＩL の極性が正のときの動作で
あり、負荷電流ＩL の極性が負のときの動作もこれと同
じである。
【００３０】以上の説明は、インバータの１相分につい
て述べたが、本発明は３相インバータにも適用できるも
のである。この場合、定電流源ＤＩＳＣは各相毎に設け
る必要があるが、定電流源ＤＩＳＰ，ＤＩＳＮは各相共
通となる。即ち、各相の回生用ダイオードを６ａｕ，６
ａｖ，６ａｗ及び６ｂｘ，６ｂｙ，６ｂｚとすれば、回
生用ダイオード６ａｕ，６ａｖ，６ａｗのカソードを共
通に定電流源ＤＩＳＰのアノード側に接続し、回生用ダ
イオード６ｂｘ，６ｂｙ，６ｂｚのアノードを共通に定
電流源ＤＩＳＮのカソード側に接続すればよい。
て述べたが、本発明は３相インバータにも適用できるも
のである。この場合、定電流源ＤＩＳＣは各相毎に設け
る必要があるが、定電流源ＤＩＳＰ，ＤＩＳＮは各相共
通となる。即ち、各相の回生用ダイオードを６ａｕ，６
ａｖ，６ａｗ及び６ｂｘ，６ｂｙ，６ｂｚとすれば、回
生用ダイオード６ａｕ，６ａｖ，６ａｗのカソードを共
通に定電流源ＤＩＳＰのアノード側に接続し、回生用ダ
イオード６ｂｘ，６ｂｙ，６ｂｚのアノードを共通に定
電流源ＤＩＳＮのカソード側に接続すればよい。
【００３１】又、各相の回生用ダイオードを６ｃｕ，６
ｃｖ，６ｃｗ及び６ｃｘ，６ｃｙ，６ｃｚとすれば、回
生用ダイオードを６ｃｕ，６ｃｖ，６ｃｗのカソードを
スイッチング素子ＣＳＰのアノードに共通接続し、回生
用ダイオードを６ｃｘ，６ｃｙ，６ｃｚのアノードをス
イッチング素子ＣＳＮのカソードに共通接続すればよ
い。
ｃｖ，６ｃｗ及び６ｃｘ，６ｃｙ，６ｃｚとすれば、回
生用ダイオードを６ｃｕ，６ｃｖ，６ｃｗのカソードを
スイッチング素子ＣＳＰのアノードに共通接続し、回生
用ダイオードを６ｃｘ，６ｃｙ，６ｃｚのアノードをス
イッチング素子ＣＳＮのカソードに共通接続すればよ
い。
【００３２】更に、耐圧を上げるためスイッチング素子
を複数個直列接続した場合にも本発明を適用できるもの
である。この場合、各スイッチング素子１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄを例えば３個の素子を直列接続して構成する場
合には、素子１ａは１ａ1 ，１ａ2 ，１ａ3 の直列接続
となり、それぞれの素子にフリーホイーリングダイオー
ド３ａ1 ，３ａ2 ，３ａ3 と、スナバダイオード４ａ1
，４ａ2 ，４ａ3 及びスナバコンデンサ５ａ1 ，５ａ2
，５ａ3 が設けられ、他の素子も同様に構成される。
このように構成した場合には、スナバダイオード４ａ1
とスナバコンデンサ５ａ1 の直列接続点と、スナバダイ
オード４ａ2 とスナバコンデンサ５ａ2 の直列接続点及
びスナバダイオード４ａ3 とスナバコンデンサ５ａ3 の
直列接続点が共通に回生用ダイオード６ａのアノードに
接続されることになる。
を複数個直列接続した場合にも本発明を適用できるもの
である。この場合、各スイッチング素子１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄを例えば３個の素子を直列接続して構成する場
合には、素子１ａは１ａ1 ，１ａ2 ，１ａ3 の直列接続
となり、それぞれの素子にフリーホイーリングダイオー
ド３ａ1 ，３ａ2 ，３ａ3 と、スナバダイオード４ａ1
，４ａ2 ，４ａ3 及びスナバコンデンサ５ａ1 ，５ａ2
，５ａ3 が設けられ、他の素子も同様に構成される。
このように構成した場合には、スナバダイオード４ａ1
とスナバコンデンサ５ａ1 の直列接続点と、スナバダイ
オード４ａ2 とスナバコンデンサ５ａ2 の直列接続点及
びスナバダイオード４ａ3 とスナバコンデンサ５ａ3 の
直列接続点が共通に回生用ダイオード６ａのアノードに
接続されることになる。
【００３３】又、スナバコンデンサ５ｂ1 とスナダイオ
ード４ｂ1 の直列接続点と、スナバコンデンサ５ｂ2 と
スナダイオード４ｂ2 の直列接続点及びスナバコンデン
サ５ｂ3 とスナダイオード４ｂ3 の直列接続点が共通に
定電流源ＤＩＳＣのリアクトル１１側に接続されること
になる。
ード４ｂ1 の直列接続点と、スナバコンデンサ５ｂ2 と
スナダイオード４ｂ2 の直列接続点及びスナバコンデン
サ５ｂ3 とスナダイオード４ｂ3 の直列接続点が共通に
定電流源ＤＩＳＣのリアクトル１１側に接続されること
になる。
【００３４】更に、スナバダイオード４ｃ1 とスナバコ
ンデンサ５ｃ1 の直列接続点と、スナバダイオード４ｃ
2 とスナバコンデンサ５ｃ2 の直列接続点及びスナバダ
イオード４ｃ3 とスナバコンデンサ５ｃ3 の直列接続点
が共通に定電流源ＤＩＳＣのアノード側に接続されるこ
とになる。
ンデンサ５ｃ1 の直列接続点と、スナバダイオード４ｃ
2 とスナバコンデンサ５ｃ2 の直列接続点及びスナバダ
イオード４ｃ3 とスナバコンデンサ５ｃ3 の直列接続点
が共通に定電流源ＤＩＳＣのアノード側に接続されるこ
とになる。
【００３５】更に又、スナバコンデンサ５ｄ1 とスナダ
イオード４ｄ1 の直列接続点と、スナバコンデンサ５ｄ
2 とスナダイオード４ｄ2 の直列接続点及びスナバコン
デンサ５ｄ3 とスナダイオード４ｄ3 の直列接続点が共
通に回生用ダイオード６ｂのカソードに接続されること
になる。
イオード４ｄ1 の直列接続点と、スナバコンデンサ５ｄ
2 とスナダイオード４ｄ2 の直列接続点及びスナバコン
デンサ５ｄ3 とスナダイオード４ｄ3 の直列接続点が共
通に回生用ダイオード６ｂのカソードに接続されること
になる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、ス
ナバコンデンサのエネルギを回収でき高効率のＮＰＣイ
ンバータを提供することができる。
ナバコンデンサのエネルギを回収でき高効率のＮＰＣイ
ンバータを提供することができる。
【図１】本発明のＮＰＣインバータの一実施例を示す構
成図。
成図。
【図２】従来のＮＰＣインバータの構成図。
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…直流電源、２ａ，２ｂ…クラ
ンプ用ダイオード、３ａ〜３ｄ…フリーホイーリングダ
イオード、４ａ〜４ｄ…スナバダイオード、５ａ〜５ｄ
…スナバコンデンサ、６ａ〜６ｄ…回生用ダイオード、
７…コンバータ、９ａ，９ｂ…コンデンサ、１０ａ，１
０ｂ…直流電源、１１…リアクトル、ＤＩＳＣ，ＤＩＳ
Ｐ，ＤＩＳＮ…直流定電流源、ＡＬＰ，ＡＬＰ…アノー
ドリアクトル、ＣＣＰ，ＣＣＮ…回生用コンデンサ、Ｃ
ＳＰ，ＣＳＮ…スイッチング素子、ＣＬＰ，ＣＬＮ…回
生用リアクトル、ＣＤＰ，ＣＤＮ…回生用ダイオード。
ンプ用ダイオード、３ａ〜３ｄ…フリーホイーリングダ
イオード、４ａ〜４ｄ…スナバダイオード、５ａ〜５ｄ
…スナバコンデンサ、６ａ〜６ｄ…回生用ダイオード、
７…コンバータ、９ａ，９ｂ…コンデンサ、１０ａ，１
０ｂ…直流電源、１１…リアクトル、ＤＩＳＣ，ＤＩＳ
Ｐ，ＤＩＳＮ…直流定電流源、ＡＬＰ，ＡＬＰ…アノー
ドリアクトル、ＣＣＰ，ＣＣＮ…回生用コンデンサ、Ｃ
ＳＰ，ＣＳＮ…スイッチング素子、ＣＬＰ，ＣＬＮ…回
生用リアクトル、ＣＤＰ，ＣＤＮ…回生用ダイオード。
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源の正母線と負母線との間に接続
される第１，第２，第３及び第４の直列接続された自己
消弧形スイッチング素子の直列回路と、前記各スイッチ
ング素子にそれぞれ逆並列接続されるフリーホイーリン
グダイオードと、直列接続点が前記直流電源の中点に接
続され前記第２，第３の自己消弧形スイッチング素子の
直列回路に逆並列接続される１対のクランプ用ダイオー
ドと、それぞのアノードが前記第１，第３の自己消弧形
スイッチング素子のアノードに接続されカソードがそれ
ぞれ第１，第２のスナバコンデンサを介して前記第１，
第３の自己消弧形スイッチング素子のカソードに接続さ
れる第１，第２のスナバダイオードと、それぞのカソー
ドが前記第２，第４の自己消弧形スイッチング素子のカ
ソードに接続されアノードがそれぞれ第２，第４のスナ
バコンデンサを介して前記第２，第４の自己消弧形スイ
ッチング素子のアノードに接続される第２，第４のスナ
バダイオードを具備し前記第２，第３の自己消弧形スイ
ッチング素子の直列接続点から交流出力を得るようにし
たＮＰＣインバータにおいて、前記第２及び第３のスナ
バダイオードを介して所定の定電流を流す定電流源を備
えたことを特徴とするＮＰＣインバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196970A JP3057462B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Ｎｐｃインバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4196970A JP3057462B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Ｎｐｃインバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0646569A JPH0646569A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3057462B2 true JP3057462B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=16366680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4196970A Expired - Fee Related JP3057462B2 (ja) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Ｎｐｃインバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3057462B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104272574B (zh) * | 2012-05-10 | 2017-09-29 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 电力转换装置 |
| KR101695091B1 (ko) * | 2015-06-02 | 2017-01-10 | 영남대학교 산학협력단 | 5-레벨 anpc의 공통모드 전압 저감을 위한 svpwm 방법 |
-
1992
- 1992-07-23 JP JP4196970A patent/JP3057462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0646569A (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080421 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |