JP3063413B2 - コンバータ回路 - Google Patents
コンバータ回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は交流入力電流を高力率で
正弦波化し得るように、交流入力電圧をＡＣスイッチに
より高周波の交流に変換して変圧器の１次巻線に印加
し、この変圧器の２次電圧を整流平滑化して直流を作り
出すＡＣ／ＤＣ変換器としての、いわゆるＳＭＲ（Swit
ing Mode Rectifier）形のコンバータ、特にＡＣスイッ
チのスナバ回路を簡単に構成し得るコンバータ回路に関
する。
正弦波化し得るように、交流入力電圧をＡＣスイッチに
より高周波の交流に変換して変圧器の１次巻線に印加
し、この変圧器の２次電圧を整流平滑化して直流を作り
出すＡＣ／ＤＣ変換器としての、いわゆるＳＭＲ（Swit
ing Mode Rectifier）形のコンバータ、特にＡＣスイッ
チのスナバ回路を簡単に構成し得るコンバータ回路に関
する。
【０００２】なお以下各図において同一の符号は同一も
しくは相当部分を示す。
しくは相当部分を示す。
【０００３】
【従来の技術】図７（Ａ）は従来のこの種のコンバータ
回路の構成例を示す。同図においてはＡＣスイッチＴ１
とＴ３とを直列に接続してなる直列回路と、ＡＣスイッ
チＴ２とＴ４とを直列にしてなる直列回路とが並列に接
続され、この並列回路に並列に変圧器３の一次巻線が接
続されている。そして変圧器３の二次巻線の両端はダイ
オードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で構成された全波整流回
路９の交流入力端子に接続され、この全波整流回路９の
直流出力端子Ｐ，Ｎ間にはサンデンサ４が接続されてい
る。またＡＣスイッチＴ１とＴ３との接続点には交流リ
アクトルＡＣＬ１を介して交流入力端子Ｕが接続され、
同様にＡＣスイッチＴ２とＴ４の接続点には交流リアク
トルＡＣＬ２を介して交流入力端子Ｖが接続されてい
る。
回路の構成例を示す。同図においてはＡＣスイッチＴ１
とＴ３とを直列に接続してなる直列回路と、ＡＣスイッ
チＴ２とＴ４とを直列にしてなる直列回路とが並列に接
続され、この並列回路に並列に変圧器３の一次巻線が接
続されている。そして変圧器３の二次巻線の両端はダイ
オードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で構成された全波整流回
路９の交流入力端子に接続され、この全波整流回路９の
直流出力端子Ｐ，Ｎ間にはサンデンサ４が接続されてい
る。またＡＣスイッチＴ１とＴ３との接続点には交流リ
アクトルＡＣＬ１を介して交流入力端子Ｕが接続され、
同様にＡＣスイッチＴ２とＴ４の接続点には交流リアク
トルＡＣＬ２を介して交流入力端子Ｖが接続されてい
る。
【０００４】さらにＡＣスイッチＴ１の両端にはそのス
ナバ回路を構成するダイオードＤ１０１，Ｄ１０２，Ｄ
１０３，Ｄ１０４からなる全波整流回路１０の交流端子
が接続され、この全波整流回路１０の直流出力端子間に
はスナバ用のコンデンサＣs1が接続されている。そして
このコンデンサＣs1の両端にはその蓄積エネルギを変圧
器３の２次側へ放出するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５
の入力端子が接続され、このＤＣ／ＤＣコンバータ５の
出力端子はコンデンサ４の両極に接続されている。
ナバ回路を構成するダイオードＤ１０１，Ｄ１０２，Ｄ
１０３，Ｄ１０４からなる全波整流回路１０の交流端子
が接続され、この全波整流回路１０の直流出力端子間に
はスナバ用のコンデンサＣs1が接続されている。そして
このコンデンサＣs1の両端にはその蓄積エネルギを変圧
器３の２次側へ放出するためのＤＣ／ＤＣコンバータ５
の入力端子が接続され、このＤＣ／ＤＣコンバータ５の
出力端子はコンデンサ４の両極に接続されている。
【０００５】同様にＡＣスイッチＴ２の両端にはダイオ
ードＤ１０５，Ｄ１０６，Ｄ１０７，Ｄ１０８からなる
全波整流回路１１の交流端子が接続され、全波整流回路
１１の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣs2が
接続されている。そしてこのコンデンサＣs2の両端には
ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端子が接続され、ＤＣ／
ＤＣコンバータ６の出力端子はコンデンサ４の両端に接
続されている。
ードＤ１０５，Ｄ１０６，Ｄ１０７，Ｄ１０８からなる
全波整流回路１１の交流端子が接続され、全波整流回路
１１の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣs2が
接続されている。そしてこのコンデンサＣs2の両端には
ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端子が接続され、ＤＣ／
ＤＣコンバータ６の出力端子はコンデンサ４の両端に接
続されている。
【０００６】同様にＡＣスイッチＴ３の両端にはダイオ
ードＤ１０９，Ｄ１１０，Ｄ１１１，Ｄ１１２からなる
全波整流回路１２の交流端子が接続され、全波整流回路
１２の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣs3が
接続されている。そしてこのコンデンサＣs3の両端には
ＤＣ／ＤＣコンバータ７の入力端子が接続され、ＤＣ／
ＤＣコンバータ７の出力端子はコンデンサ４の両端に接
続されている。
ードＤ１０９，Ｄ１１０，Ｄ１１１，Ｄ１１２からなる
全波整流回路１２の交流端子が接続され、全波整流回路
１２の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣs3が
接続されている。そしてこのコンデンサＣs3の両端には
ＤＣ／ＤＣコンバータ７の入力端子が接続され、ＤＣ／
ＤＣコンバータ７の出力端子はコンデンサ４の両端に接
続されている。
【０００７】また同様にＡＣスイッチＴ４の両端にはダ
イオードＤ１１３，Ｄ１１４，Ｄ１１５，Ｄ１１６から
なる全波整流回路１３の交流端子が接続され、全波整流
回路１３の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣ
s4が接続されている。そしてこのコンデンサＣs4の両端
にはＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力端子が接続され、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ８の出力端子はコンデンサ４の両端
に接続されている。
イオードＤ１１３，Ｄ１１４，Ｄ１１５，Ｄ１１６から
なる全波整流回路１３の交流端子が接続され、全波整流
回路１３の直流出力端子間にはスナバ用のコンデンサＣ
s4が接続されている。そしてこのコンデンサＣs4の両端
にはＤＣ／ＤＣコンバータ８の入力端子が接続され、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ８の出力端子はコンデンサ４の両端
に接続されている。
【０００８】なおＡＣスイッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４
には一般に図７（Ｂ）に示すようにスイッチング素子
（例えばＩＧＢＴ）とダイオードの並列回路を逆直列に
した回路が用いられる。図８は図７の各部の動作波形を
示す。次に図８を参照しつつ図７の動作を説明する。交
流入力端子Ｕの電圧が交流入力端子Ｖの電圧により大き
い時、ＡＣスイッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をオンさせ
ると、変圧器３の一次巻線の入力端は短絡状態となり、
交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ
１→ＡＣスイッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流
端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１
→ＡＣスイッチＴ３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクト
ルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リア
クトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギが蓄えられ
る。次にＡＣスイッチＴ２，Ｔ３をオフさせると、交流
端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→
変圧器３→ダイオードＤ１→コンデンサ４→ダイオード
Ｄ４→変圧器３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクトルＡ
ＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リアクト
ルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコンデン
サ４に放出される。
には一般に図７（Ｂ）に示すようにスイッチング素子
（例えばＩＧＢＴ）とダイオードの並列回路を逆直列に
した回路が用いられる。図８は図７の各部の動作波形を
示す。次に図８を参照しつつ図７の動作を説明する。交
流入力端子Ｕの電圧が交流入力端子Ｖの電圧により大き
い時、ＡＣスイッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をオンさせ
ると、変圧器３の一次巻線の入力端は短絡状態となり、
交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ
１→ＡＣスイッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流
端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１
→ＡＣスイッチＴ３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクト
ルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リア
クトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギが蓄えられ
る。次にＡＣスイッチＴ２，Ｔ３をオフさせると、交流
端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→
変圧器３→ダイオードＤ１→コンデンサ４→ダイオード
Ｄ４→変圧器３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクトルＡ
ＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リアクト
ルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコンデン
サ４に放出される。
【０００９】次にＡＣスイッチＴ２，Ｔ３をオンさせる
と、また変圧器３の一次巻線の入力端は短絡状態とな
り、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギ
が蓄えられる。次にＡＣスイッチＴ１，Ｔ４をオフさせ
ると、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイ
ッチＴ３→変圧器３→ダイオードＤ２→コンデンサ４→
ダイオードＤ３→変圧器３→ＡＣスイッチＴ２→交流リ
アクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交
流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギ
がコンデンサ４に放出される。この時、ＡＣスイッチＴ
１，Ｔ４がオンの時と、Ｔ２，Ｔ３がオンの時で変圧器
３に印加される電圧極性は反対となり、変圧器３を飽和
させることはない。但し上記説明ではエネルギが変圧器
３の２次側に供給される際、電流が変圧器３の１次、２
次間を直接貫通する形で説明したが、これは説明の簡単
のために電流の等価的な流れを述べたものである。 交
流入力端子Ｖの電圧が交流入力端子Ｕの電圧より大きい
時も、交流リアクトル電流の流れる向が反対となるだけ
で経路は同じとなり、動作は同様となる。このような動
作を繰り返すことにより、変圧器３には交流入力の周波
数より高い周波数の電圧が印加され、高周波絶縁変換を
実現している。またＡＣスイッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
４のオンオフのさせかたを交流リアクトルＡＣＬ１，Ａ
ＣＬ２の電流が交流入力電圧と位相が同じでかつ正弦波
状になるように行うことにより、交流入力の力率はほぼ
１になる。
と、また変圧器３の一次巻線の入力端は短絡状態とな
り、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギ
が蓄えられる。次にＡＣスイッチＴ１，Ｔ４をオフさせ
ると、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイ
ッチＴ３→変圧器３→ダイオードＤ２→コンデンサ４→
ダイオードＤ３→変圧器３→ＡＣスイッチＴ２→交流リ
アクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交
流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギ
がコンデンサ４に放出される。この時、ＡＣスイッチＴ
１，Ｔ４がオンの時と、Ｔ２，Ｔ３がオンの時で変圧器
３に印加される電圧極性は反対となり、変圧器３を飽和
させることはない。但し上記説明ではエネルギが変圧器
３の２次側に供給される際、電流が変圧器３の１次、２
次間を直接貫通する形で説明したが、これは説明の簡単
のために電流の等価的な流れを述べたものである。 交
流入力端子Ｖの電圧が交流入力端子Ｕの電圧より大きい
時も、交流リアクトル電流の流れる向が反対となるだけ
で経路は同じとなり、動作は同様となる。このような動
作を繰り返すことにより、変圧器３には交流入力の周波
数より高い周波数の電圧が印加され、高周波絶縁変換を
実現している。またＡＣスイッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
４のオンオフのさせかたを交流リアクトルＡＣＬ１，Ａ
ＣＬ２の電流が交流入力電圧と位相が同じでかつ正弦波
状になるように行うことにより、交流入力の力率はほぼ
１になる。
【００１０】このような動作において、ＡＣスイッチＴ
１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が全てオンの状態から、ＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４がオフした時（図８の時点）のスナバ
動作について説明する。すでに説明したように、ＡＣス
イッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がオンの時、交流端子Ｕ
→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→ＡＣス
イッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経
路と、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイ
ッチＴ３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクトルＡＣＬ２
→交流端子Ｖの経路で電流が流れている。次にＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４をオフさせると交流端子Ｕ→交流リアク
トルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ３→変圧器３→ダイオー
ドＤ２→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→Ａ
ＣスイッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖ
の経路で電流が流れ始めようとするが、変圧器３には漏
れインダクタンスλｔがあるため、急速に電流を流し込
もうとすると、インダクタンスλｔに大きな起電力が発
生し、変圧器３の一次電圧と起電力の和がオフさせたＡ
ＣスイッチＴ１，Ｔ４に印加される。この電圧をＡＣス
イッチの許容電圧以下に抑える目的でスナバ回路（全波
整流回路１０，１３、コンデンサＣs1，Ｃs4）が接続さ
れている。
１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が全てオンの状態から、ＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４がオフした時（図８の時点）のスナバ
動作について説明する。すでに説明したように、ＡＣス
イッチＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４がオンの時、交流端子Ｕ
→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→ＡＣス
イッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経
路と、交流端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイ
ッチＴ３→ＡＣスイッチＴ４→交流リアクトルＡＣＬ２
→交流端子Ｖの経路で電流が流れている。次にＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４をオフさせると交流端子Ｕ→交流リアク
トルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ３→変圧器３→ダイオー
ドＤ２→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→Ａ
ＣスイッチＴ２→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖ
の経路で電流が流れ始めようとするが、変圧器３には漏
れインダクタンスλｔがあるため、急速に電流を流し込
もうとすると、インダクタンスλｔに大きな起電力が発
生し、変圧器３の一次電圧と起電力の和がオフさせたＡ
ＣスイッチＴ１，Ｔ４に印加される。この電圧をＡＣス
イッチの許容電圧以下に抑える目的でスナバ回路（全波
整流回路１０，１３、コンデンサＣs1，Ｃs4）が接続さ
れている。
【００１１】ＡＣスイッチＴ１，Ｔ４をオフさせると、
変圧器３に流れる電流（電流は交流リアクトル電流に向
かって上昇する）と交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２
に流れていた電流の差電流が、交流端子Ｕ→交流リアク
トルＡＣＬ１→ダイオードＤ１０２→コンデンサＣs1→
ダイオードＤ１０３→ＡＣスイッチＴ２→交流リアクト
ルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→交流リ
アクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ３→ダイオードＤ１
１４→コンデンサＣs4→ダイオードＤ１１５→交流リア
クトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で流れ、電荷がコン
デンサＣs1，Ｃs4に蓄えられる。またこの時、ＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４の電圧は各々コンデンサＣs1，Ｃs4の電
圧にクランプされる。
変圧器３に流れる電流（電流は交流リアクトル電流に向
かって上昇する）と交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２
に流れていた電流の差電流が、交流端子Ｕ→交流リアク
トルＡＣＬ１→ダイオードＤ１０２→コンデンサＣs1→
ダイオードＤ１０３→ＡＣスイッチＴ２→交流リアクト
ルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→交流リ
アクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ３→ダイオードＤ１
１４→コンデンサＣs4→ダイオードＤ１１５→交流リア
クトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路で流れ、電荷がコン
デンサＣs1，Ｃs4に蓄えられる。またこの時、ＡＣスイ
ッチＴ１，Ｔ４の電圧は各々コンデンサＣs1，Ｃs4の電
圧にクランプされる。
【００１２】ＡＣスイッチＴ２，Ｔ３がオフした時も同
様に、変圧器３に流れる電流と交流リアクトルＡＣＬ
１、ＡＣＬ２に流れていた電流の差電流が交流端子Ｕ→
交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→ダイオー
ドＤ１０５→コンデンサＣs2→ダイオードＤ１０８→交
流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子
Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ１０９→コ
ンデンサＣs3→ダイオードＤ１１２→ＡＣスイッチＴ４
→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路でコンデ
ンサＣs2，Ｃs3に吸収される。ＡＣスイッチＴ２，Ｔ３
の電圧は各々コンデンサＣs2，Ｃs3の電圧にクランプさ
れる。
様に、変圧器３に流れる電流と交流リアクトルＡＣＬ
１、ＡＣＬ２に流れていた電流の差電流が交流端子Ｕ→
交流リアクトルＡＣＬ１→ＡＣスイッチＴ１→ダイオー
ドＤ１０５→コンデンサＣs2→ダイオードＤ１０８→交
流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子
Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ１０９→コ
ンデンサＣs3→ダイオードＤ１１２→ＡＣスイッチＴ４
→交流リアクトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路でコンデ
ンサＣs2，Ｃs3に吸収される。ＡＣスイッチＴ２，Ｔ３
の電圧は各々コンデンサＣs2，Ｃs3の電圧にクランプさ
れる。
【００１３】交流入力端子Ｖの電圧が交流入力端子Ｕの
電圧より大きい時も、交流リアクトル電流の流れる向が
反対となるだけで動作は同様となる。コンデンサＣs1〜
Ｃs4に蓄えられたエネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ
５，６，７，８を介して絶縁整流してコンデンサ４に放
出され、コンデンサＣs1〜Ｃs4の電圧を所定の値になる
ようにする。
電圧より大きい時も、交流リアクトル電流の流れる向が
反対となるだけで動作は同様となる。コンデンサＣs1〜
Ｃs4に蓄えられたエネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ
５，６，７，８を介して絶縁整流してコンデンサ４に放
出され、コンデンサＣs1〜Ｃs4の電圧を所定の値になる
ようにする。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の図
７の回路構成においては、ＡＣスイッチのスナバ回路を
構成する整流回路１０，１１，１２，１３、スナバコン
デンサＣs1，Ｃs2，Ｃs3，Ｃs4、ＤＣ／ＤＣコンバータ
５，６，７，８がＡＣスイッチの数だけ必要となる問題
がある。さらにＤＣ／ＤＣコンバータ５，６，７，８に
は、その入力と出力との間を絶縁し、しかもコンデンサ
Ｃs1，Ｃs2，Ｃs3，Ｃs4の電圧を所定の値に保持するた
めの電圧制御機能が必要であるため、複雑で高価な回路
が必要になるという問題がある。
７の回路構成においては、ＡＣスイッチのスナバ回路を
構成する整流回路１０，１１，１２，１３、スナバコン
デンサＣs1，Ｃs2，Ｃs3，Ｃs4、ＤＣ／ＤＣコンバータ
５，６，７，８がＡＣスイッチの数だけ必要となる問題
がある。さらにＤＣ／ＤＣコンバータ５，６，７，８に
は、その入力と出力との間を絶縁し、しかもコンデンサ
Ｃs1，Ｃs2，Ｃs3，Ｃs4の電圧を所定の値に保持するた
めの電圧制御機能が必要であるため、複雑で高価な回路
が必要になるという問題がある。
【００１５】そこで本発明はこのような問題を解消し得
るコンバータ回路を提供することを課題とする。
るコンバータ回路を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに請求項１のコンバータ回路は、Ｎ相の交流入力を高
周波の交流に変換して変圧器（３など）の１次巻線に印
加し、この変圧器の２次電圧を（整流器９、コンデンサ
４などを介し）整流平滑化して直流を作り出すコンバー
タ回路であって、同極性の２つのダイオード（Ｄ５，Ｄ
６など）の直列回路を４つのスイッチング素子（ＩＧＢ
ＴＵ１，Ｖ１，Ｘ１，Ｙ１など）からなる単相ブリッジ
インバータ回路の直流端子間に、前記ダイオード直列回
路のカソードが前記単相ブリッジインバータ回路の正極
端子側となるように並列に接続し、さらにこの並列回路
にスナバコンデンサ（Ｃ１など）、又はこのスナバコン
デンサと抵抗との直列回路を並列に接続して１つのＡＣ
スイッチ（１００など）を構成し、このＡＣスイッチを
（１０１〜１０３などと）Ｎ個設け、このＮ個のＡＣス
イッチにおけるダイオード直列回路のダイオード同士の
各接続点を、夫々直接又は交流リアクトル（ＡＣＬ１〜
ＡＣＬ３など）を介して前記Ｎ相の交流入力の端子
（Ｕ，Ｖ，Ｗなど）に接続し、前記Ｎ個のＡＣスイッチ
における各単相ブリッジインバータ回路の交流出力端子
の１方を共に前記変圧器の１次巻線の１方の端子に接続
し、同じく前記の各単相ブリッジインバータ回路の交流
出力端子の他方を共に前記変圧器の１次巻線の他方の端
子に接続するようにする。
めに請求項１のコンバータ回路は、Ｎ相の交流入力を高
周波の交流に変換して変圧器（３など）の１次巻線に印
加し、この変圧器の２次電圧を（整流器９、コンデンサ
４などを介し）整流平滑化して直流を作り出すコンバー
タ回路であって、同極性の２つのダイオード（Ｄ５，Ｄ
６など）の直列回路を４つのスイッチング素子（ＩＧＢ
ＴＵ１，Ｖ１，Ｘ１，Ｙ１など）からなる単相ブリッジ
インバータ回路の直流端子間に、前記ダイオード直列回
路のカソードが前記単相ブリッジインバータ回路の正極
端子側となるように並列に接続し、さらにこの並列回路
にスナバコンデンサ（Ｃ１など）、又はこのスナバコン
デンサと抵抗との直列回路を並列に接続して１つのＡＣ
スイッチ（１００など）を構成し、このＡＣスイッチを
（１０１〜１０３などと）Ｎ個設け、このＮ個のＡＣス
イッチにおけるダイオード直列回路のダイオード同士の
各接続点を、夫々直接又は交流リアクトル（ＡＣＬ１〜
ＡＣＬ３など）を介して前記Ｎ相の交流入力の端子
（Ｕ，Ｖ，Ｗなど）に接続し、前記Ｎ個のＡＣスイッチ
における各単相ブリッジインバータ回路の交流出力端子
の１方を共に前記変圧器の１次巻線の１方の端子に接続
し、同じく前記の各単相ブリッジインバータ回路の交流
出力端子の他方を共に前記変圧器の１次巻線の他方の端
子に接続するようにする。
【００１７】また請求項２のコンバータ回路は、請求項
１に記載のコンバータ回路において、前記Ｎ個のＡＣス
イッチにおけるダイオード直列回路のダイオード同士の
各接続点間にコンデンサ（Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１な
ど）を接続するようにする。また請求項３のコンバータ
回路は、請求項１または請求項２に記載のコンバータ回
路において、前記変圧器の１次巻線に前記Ｎ相の交流入
力が印加されている期間に、前記ＡＣスイッチにおける
単相ブリッジインバータ回路の対向アームのスイッチン
グ素子を所定期間オンさせ、当該ＡＣスイッチ内のスナ
バコンデンサのエネルギを前記変圧器を介してその２次
側に放出させるようにする。
１に記載のコンバータ回路において、前記Ｎ個のＡＣス
イッチにおけるダイオード直列回路のダイオード同士の
各接続点間にコンデンサ（Ｃ１２，Ｃ２３，Ｃ３１な
ど）を接続するようにする。また請求項３のコンバータ
回路は、請求項１または請求項２に記載のコンバータ回
路において、前記変圧器の１次巻線に前記Ｎ相の交流入
力が印加されている期間に、前記ＡＣスイッチにおける
単相ブリッジインバータ回路の対向アームのスイッチン
グ素子を所定期間オンさせ、当該ＡＣスイッチ内のスナ
バコンデンサのエネルギを前記変圧器を介してその２次
側に放出させるようにする。
【００１８】
【作用】第１のダイオードのアノードと第２のダイオー
ドとカソードを接続してなるダイオードの直列回路と
（なおこの２つのダイオードの相互の接続点をＰ１とす
る）、４個のスイッチング素子から構成されたブリッジ
回路と（なおこのブリッジ回路の交流出力端子を夫々Ｐ
２、Ｐ３とする）、スナバコンデンサまたはこのスナバ
コンデンサと抵抗を直列接続したスナバ回路とを各々並
列接続した回路を１個のＡＣスイッチとして利用し、こ
のＡＣスイッチを交流入力電源の相数分設けて、この各
ＡＣスイッチの接続点Ｐ１を夫々直接又はＡＣリアクト
ルを介して各交流入力端子に接続し、また各ＡＣスイッ
チの交流出力端子Ｐ２を一括して変圧器１次巻線の１方
の端子に接続し、同様に各ＡＣスイッチの交流出力端子
Ｐ３を一括して変圧器１次巻線の他方の端子に接続した
構成とする。
ドとカソードを接続してなるダイオードの直列回路と
（なおこの２つのダイオードの相互の接続点をＰ１とす
る）、４個のスイッチング素子から構成されたブリッジ
回路と（なおこのブリッジ回路の交流出力端子を夫々Ｐ
２、Ｐ３とする）、スナバコンデンサまたはこのスナバ
コンデンサと抵抗を直列接続したスナバ回路とを各々並
列接続した回路を１個のＡＣスイッチとして利用し、こ
のＡＣスイッチを交流入力電源の相数分設けて、この各
ＡＣスイッチの接続点Ｐ１を夫々直接又はＡＣリアクト
ルを介して各交流入力端子に接続し、また各ＡＣスイッ
チの交流出力端子Ｐ２を一括して変圧器１次巻線の１方
の端子に接続し、同様に各ＡＣスイッチの交流出力端子
Ｐ３を一括して変圧器１次巻線の他方の端子に接続した
構成とする。
【００１９】これによりスナバ回路は簡単な構成で交流
入力電源の相数分の個数分設けるだけでよく、かつスナ
バコンデンサの蓄積エネルギもＡＣスイッチと変圧器を
介してその２次側に与えられるので、従来のスナバ回路
別のＤＣ／ＤＣコンバータは不要となる。
入力電源の相数分の個数分設けるだけでよく、かつスナ
バコンデンサの蓄積エネルギもＡＣスイッチと変圧器を
介してその２次側に与えられるので、従来のスナバ回路
別のＤＣ／ＤＣコンバータは不要となる。
【００２０】
【実施例】次に図１ないし図６に基づいて本発明の実施
例を説明する。図１は本発明の第１の実施例としての構
成を示す回路図である。同図においてはダイオードＤ５
のアノードとダイオードＤ６のカソードとを接続してな
るダイオードの直列回路と、ＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ
Ｘ１とを直列接続した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ１とＩＧ
ＢＴ Ｙ１とを直列接続した回路と、スナバ用のコンデ
ンサＣ１とを全て並列に接続してＡＣスイッチ１００
（１０１）を構成している。
例を説明する。図１は本発明の第１の実施例としての構
成を示す回路図である。同図においてはダイオードＤ５
のアノードとダイオードＤ６のカソードとを接続してな
るダイオードの直列回路と、ＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ
Ｘ１とを直列接続した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ１とＩＧ
ＢＴ Ｙ１とを直列接続した回路と、スナバ用のコンデ
ンサＣ１とを全て並列に接続してＡＣスイッチ１００
（１０１）を構成している。
【００２１】同様にダイオードＤ７のアノードとダイオ
ードＤ８のカソードとを接続してなるダイオードの直列
回路と、ＩＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２とを直列接続
した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２とを直列
接続した回路と、スナバ用のコンデンサＣ２とを全て並
列に接続してＡＣスイッチ１００（１０２）を構成して
いる。なおＩＧＢＴ Ｕ１〜Ｙ２には、夫々還流用のダ
イオードが逆並列に接続されている。
ードＤ８のカソードとを接続してなるダイオードの直列
回路と、ＩＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２とを直列接続
した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２とを直列
接続した回路と、スナバ用のコンデンサＣ２とを全て並
列に接続してＡＣスイッチ１００（１０２）を構成して
いる。なおＩＧＢＴ Ｕ１〜Ｙ２には、夫々還流用のダ
イオードが逆並列に接続されている。
【００２２】そしてダイオードＤ５とダイオードＤ６の
接続点には交流リアクトルＡＣＬ１を介して交流入力端
子Ｕが接続され、ダイオードＤ７とダイオードＤ８の接
続点には交流リアクトルＡＣＬ２を介して交流入力端子
Ｖが接続されている。またＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ
Ｘ１との接続点はＩＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２との
接続点と共に変圧器３の１次巻線の一方の端子に接続さ
れ、同様にＩＧＢＴＶ１とＩＧＢＴ Ｙ１との接続点は
ＩＧＢＴ Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２との接続点と共に変圧
器３の１次巻線のもう一方の端子に接続されている。ま
た変圧器３の２次巻線の両端はダイオードＤ１，Ｄ２，
Ｄ３，Ｄ４で構成された全波整流回路９の交流入力端子
に接続され、全波整流回路９の直流出力端子Ｐ，Ｎ間に
はコンデンサ４が接続されている。
接続点には交流リアクトルＡＣＬ１を介して交流入力端
子Ｕが接続され、ダイオードＤ７とダイオードＤ８の接
続点には交流リアクトルＡＣＬ２を介して交流入力端子
Ｖが接続されている。またＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ
Ｘ１との接続点はＩＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２との
接続点と共に変圧器３の１次巻線の一方の端子に接続さ
れ、同様にＩＧＢＴＶ１とＩＧＢＴ Ｙ１との接続点は
ＩＧＢＴ Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２との接続点と共に変圧
器３の１次巻線のもう一方の端子に接続されている。ま
た変圧器３の２次巻線の両端はダイオードＤ１，Ｄ２，
Ｄ３，Ｄ４で構成された全波整流回路９の交流入力端子
に接続され、全波整流回路９の直流出力端子Ｐ，Ｎ間に
はコンデンサ４が接続されている。
【００２３】図２は図１の各部の動作波形を示す。次に
図２を参照しつつ図１の動作を説明する。交流入力電圧
が正の期間、ＩＧＢＴ Ｕ１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２をオン
させることにより、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡ
ＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオード
Ｄ８→交流リアクトルＡＣＬ２の経路と、交流入力端子
Ｕ１→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧ
ＢＴ Ｖ１→ＩＧＢＴＹ２→ダイオードＤ８→交流リア
クトルＡＣＬ２の経路とで、変圧器３の一次入力端を短
絡し、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネル
ギを蓄える。
図２を参照しつつ図１の動作を説明する。交流入力電圧
が正の期間、ＩＧＢＴ Ｕ１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２をオン
させることにより、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡ
ＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオード
Ｄ８→交流リアクトルＡＣＬ２の経路と、交流入力端子
Ｕ１→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧ
ＢＴ Ｖ１→ＩＧＢＴＹ２→ダイオードＤ８→交流リア
クトルＡＣＬ２の経路とで、変圧器３の一次入力端を短
絡し、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネル
ギを蓄える。
【００２４】次に、ＩＧＢＴ Ｖ１とＩＧＢＴ Ｘ２を
オフさせると、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ
１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ１→変圧器３→ダイ
オードＤ１→コンデンサ４→ダイオードＤ４→変圧器３
→ＩＧＢＴ Ｙ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡ
ＣＬ２→交流入力端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リア
クトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコン
デンサ４に放出される。但しここでも変圧器３の部分の
電流については説明を簡単にするため、この１次，２次
巻線間の絶縁を省略した等価的な電流の流れを示してお
り、これは以下の説明でも同様である。
オフさせると、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ
１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ１→変圧器３→ダイ
オードＤ１→コンデンサ４→ダイオードＤ４→変圧器３
→ＩＧＢＴ Ｙ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡ
ＣＬ２→交流入力端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リア
クトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコン
デンサ４に放出される。但しここでも変圧器３の部分の
電流については説明を簡単にするため、この１次，２次
巻線間の絶縁を省略した等価的な電流の流れを示してお
り、これは以下の説明でも同様である。
【００２５】次にＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２をオンさせる
と、変圧器３の１次巻線の入力端は再び短絡状態とな
り、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギ
が蓄えられる。次にＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ Ｙ２を
オフさせると、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ
１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴＶ１→変圧器３→ダイオ
ードＤ２→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→
ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣ
Ｌ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リアクトル
ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコンデンサ
４に放出される。以上の動作においてＩＧＢＴ Ｕ１，
Ｙ２のオン時と、ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２のオン時とで変
圧器３に印加される電圧極性は反対となり、変圧器３を
飽和させることはない。
と、変圧器３の１次巻線の入力端は再び短絡状態とな
り、交流リアクトルＡＣＬ１，ＡＣＬ２に励磁エネルギ
が蓄えられる。次にＩＧＢＴ Ｕ１とＩＧＢＴ Ｙ２を
オフさせると、交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ
１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴＶ１→変圧器３→ダイオ
ードＤ２→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→
ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣ
Ｌ２→交流端子Ｖの経路で電流が流れ、交流リアクトル
ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に蓄えられたエネルギがコンデンサ
４に放出される。以上の動作においてＩＧＢＴ Ｕ１，
Ｙ２のオン時と、ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２のオン時とで変
圧器３に印加される電圧極性は反対となり、変圧器３を
飽和させることはない。
【００２６】交流入力端子Ｖの電圧が交流入力端子Ｕの
電圧より大きい時も、ＩＧＢＴ Ｕ１とＸ１、Ｖ１とＹ
１、Ｕ２とＸ２、Ｖ２とＹ２を交換し使用するだけで同
じ動作となる。このような動作を繰り返すことにより、
変圧器３には交流入力の周波数より高い周波数の電圧が
印加され、高周波絶縁変換を実現している。またＩＧＢ
Ｔ Ｕ１〜Ｙ２のオンオフのさせかたを交流リアクトル
ＡＣＬ１，ＡＣＬ２の電流が交流入力電圧と位相が同じ
でかつ正弦波状になるように行うことにより、交流入力
の力率はほぼ１になる。
電圧より大きい時も、ＩＧＢＴ Ｕ１とＸ１、Ｖ１とＹ
１、Ｕ２とＸ２、Ｖ２とＹ２を交換し使用するだけで同
じ動作となる。このような動作を繰り返すことにより、
変圧器３には交流入力の周波数より高い周波数の電圧が
印加され、高周波絶縁変換を実現している。またＩＧＢ
Ｔ Ｕ１〜Ｙ２のオンオフのさせかたを交流リアクトル
ＡＣＬ１，ＡＣＬ２の電流が交流入力電圧と位相が同じ
でかつ正弦波状になるように行うことにより、交流入力
の力率はほぼ１になる。
【００２７】このような動作において、ＩＧＢＴ Ｕ
１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２がオンの状態から、ＩＧＢＴ Ｕ
１，Ｙ２をオフにした時（図２の時点）のスナバ動作
について説明する。すでに説明したように、ＩＧＢＴ
Ｕ１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２がオンの時、交流入力端子Ｕ→
交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ
Ｕ１→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リアクト
ルＡＣＬ２の経路と、交流入力端子Ｕ→交流リアクトル
ＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｖ１→ＩＧＢＴ
Ｙ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣＬ２の経
路に電流が流れている。
１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２がオンの状態から、ＩＧＢＴ Ｕ
１，Ｙ２をオフにした時（図２の時点）のスナバ動作
について説明する。すでに説明したように、ＩＧＢＴ
Ｕ１，Ｖ１，Ｘ２，Ｙ２がオンの時、交流入力端子Ｕ→
交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ
Ｕ１→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リアクト
ルＡＣＬ２の経路と、交流入力端子Ｕ→交流リアクトル
ＡＣＬ１→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｖ１→ＩＧＢＴ
Ｙ２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣＬ２の経
路に電流が流れている。
【００２８】次にＩＧＢＴ Ｕ１，Ｙ２をオフさせると
交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオード
Ｄ５→ＩＧＢＴ Ｖ１→変圧器３→ダイオードＤ２→コ
ンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→ＩＧＢＴ Ｘ
２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣＬ２→交流入
力端子Ｖの経路で電流が流れ始めようとするが、変圧器
３には漏れインダクタンスλｔがあるため急速に電流を
流し込めず、交流リアクトル１，２に流れていた電流と
変圧器３に流れる電流の差電流が、交流端子Ｕ→ダイオ
ードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ１→ＩＧＢＴ Ｖ２の還流ダイ
オード→コンデンサＣ２→ダイオードＤ８→交流リアク
トルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→ダイ
オードＤ５→コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ Ｘ１の還流ダ
イオード→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リア
クトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路とに流れ、電荷がス
ナバ用のコンデンサＣ１，Ｃ２に蓄えられる。またこの
時、ＩＧＢＴ Ｕ１，ＩＧＢＴ Ｙ２の電圧は各々、ス
ナバコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧にクランプされる。
交流入力端子Ｕ→交流リアクトルＡＣＬ１→ダイオード
Ｄ５→ＩＧＢＴ Ｖ１→変圧器３→ダイオードＤ２→コ
ンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→ＩＧＢＴ Ｘ
２→ダイオードＤ８→交流リアクトルＡＣＬ２→交流入
力端子Ｖの経路で電流が流れ始めようとするが、変圧器
３には漏れインダクタンスλｔがあるため急速に電流を
流し込めず、交流リアクトル１，２に流れていた電流と
変圧器３に流れる電流の差電流が、交流端子Ｕ→ダイオ
ードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ１→ＩＧＢＴ Ｖ２の還流ダイ
オード→コンデンサＣ２→ダイオードＤ８→交流リアク
トルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路と、交流端子Ｕ→ダイ
オードＤ５→コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ Ｘ１の還流ダ
イオード→ＩＧＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→交流リア
クトルＡＣＬ２→交流端子Ｖの経路とに流れ、電荷がス
ナバ用のコンデンサＣ１，Ｃ２に蓄えられる。またこの
時、ＩＧＢＴ Ｕ１，ＩＧＢＴ Ｙ２の電圧は各々、ス
ナバコンデンサＣ１，Ｃ２の電圧にクランプされる。
【００２９】このようにして、スナバコンデンサＣ１，
Ｃ２に蓄えられたエネルギは、夫々ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ
２がオンしている期間の一部の期間（図２の時点〜
間）、ＩＧＢＴ Ｘ１，Ｖ２をオンさせることにより、
コンデンサＣ１→ＩＧＢＴＶ１→変圧器３の１次巻線→
ＩＧＢＴ Ｘ１→コンデンサＣ１の経路と、コンデンサ
Ｃ２→ＩＧＢＴ Ｖ２→変圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ
Ｘ２→コンデンサＣ２の経路とで電流が流れ、変圧器
３の２次側に放出される。この時、スナバコンデンサＣ
１，Ｃ２の電圧は、変圧器３の１次電圧（２次出力電圧
を変圧器の１次／２次の巻線比倍した電圧）に保たれ
る。このスナバ回路は、他のＩＧＢＴがオフする時も同
様に動作する。
Ｃ２に蓄えられたエネルギは、夫々ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ
２がオンしている期間の一部の期間（図２の時点〜
間）、ＩＧＢＴ Ｘ１，Ｖ２をオンさせることにより、
コンデンサＣ１→ＩＧＢＴＶ１→変圧器３の１次巻線→
ＩＧＢＴ Ｘ１→コンデンサＣ１の経路と、コンデンサ
Ｃ２→ＩＧＢＴ Ｖ２→変圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ
Ｘ２→コンデンサＣ２の経路とで電流が流れ、変圧器
３の２次側に放出される。この時、スナバコンデンサＣ
１，Ｃ２の電圧は、変圧器３の１次電圧（２次出力電圧
を変圧器の１次／２次の巻線比倍した電圧）に保たれ
る。このスナバ回路は、他のＩＧＢＴがオフする時も同
様に動作する。
【００３０】図３は本発明の第２の実施例としての構成
を示す。同図においては交流入力電源が電源端子Ｕ，
Ｖ，Ｗの３相であり、図１と比較すると、交流入力端子
Ｕ，Ｖに夫々交流リアクトルＡＣＬ１、ＡＣＬ２を介し
て接続されたＡＣスイッチ１０１，１０２のほかに、こ
のＡＣスイッチと同様な構成のＡＣスイッチ１００（１
０３が交流入力端子Ｗに対して新設されている点が異な
る。
を示す。同図においては交流入力電源が電源端子Ｕ，
Ｖ，Ｗの３相であり、図１と比較すると、交流入力端子
Ｕ，Ｖに夫々交流リアクトルＡＣＬ１、ＡＣＬ２を介し
て接続されたＡＣスイッチ１０１，１０２のほかに、こ
のＡＣスイッチと同様な構成のＡＣスイッチ１００（１
０３が交流入力端子Ｗに対して新設されている点が異な
る。
【００３１】すなわちＡＣスイッチ１０３はダイオード
Ｄ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとを接続
してなるダイオードの直列回路と、ＩＧＢＴ Ｕ３とＩ
ＧＢＴ Ｘ３とを直列接続した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ３
とＩＧＢＴ Ｙ３とを直接接続した回路と、スナバ用の
コンデンサＣ３とを全て並列に接続して構成されてい
る。但しＩＧＢＴ Ｕ３〜Ｙ３には夫々還流用のダイオ
ードが逆並列に接続されている。そしてＡＣスイッチ１
０３のダイオードＤ９とダイオードＤ１０の接続点には
交流リアクトルＡＣＬ３を介して交流端子Ｗが接続され
ている。
Ｄ９のアノードとダイオードＤ１０のカソードとを接続
してなるダイオードの直列回路と、ＩＧＢＴ Ｕ３とＩ
ＧＢＴ Ｘ３とを直列接続した回路と、ＩＧＢＴ Ｖ３
とＩＧＢＴ Ｙ３とを直接接続した回路と、スナバ用の
コンデンサＣ３とを全て並列に接続して構成されてい
る。但しＩＧＢＴ Ｕ３〜Ｙ３には夫々還流用のダイオ
ードが逆並列に接続されている。そしてＡＣスイッチ１
０３のダイオードＤ９とダイオードＤ１０の接続点には
交流リアクトルＡＣＬ３を介して交流端子Ｗが接続され
ている。
【００３２】またＡＣスイッチ１０１のＩＧＢＴ Ｕ１
とＩＧＢＴ Ｘ１との接続点、ＡＣスイッチ１０２のＩ
ＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２との接続点、およびＡＣ
スイッチ１０３のＩＧＢＴ Ｕ３とＩＧＢＴ Ｘ３との
接続点は共に変圧器３の１次巻線の一方の端子に接続さ
れ、同様にＡＣスイッチ１０１のＩＧＢＴ Ｖ１とＩＧ
ＢＴ Ｙ１との接続点、ＡＣスイッチ１０２のＩＧＢＴ
Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２との接続点、およびＡＣスイッ
チ１０３のＩＧＢＴ Ｖ３とＩＧＢＴ Ｙ３との接続点
は共に変圧器３の１次巻線のもう一方の端子に接続され
ている。図３は三相回路に適用するためにＡＣスイッチ
を２個から３個にしただけで、図１と同じ動作をする。
とＩＧＢＴ Ｘ１との接続点、ＡＣスイッチ１０２のＩ
ＧＢＴ Ｕ２とＩＧＢＴ Ｘ２との接続点、およびＡＣ
スイッチ１０３のＩＧＢＴ Ｕ３とＩＧＢＴ Ｘ３との
接続点は共に変圧器３の１次巻線の一方の端子に接続さ
れ、同様にＡＣスイッチ１０１のＩＧＢＴ Ｖ１とＩＧ
ＢＴ Ｙ１との接続点、ＡＣスイッチ１０２のＩＧＢＴ
Ｖ２とＩＧＢＴ Ｙ２との接続点、およびＡＣスイッ
チ１０３のＩＧＢＴ Ｖ３とＩＧＢＴ Ｙ３との接続点
は共に変圧器３の１次巻線のもう一方の端子に接続され
ている。図３は三相回路に適用するためにＡＣスイッチ
を２個から３個にしただけで、図１と同じ動作をする。
【００３３】図４は、本発明の第３の実施例としての構
成を示す。同図において図１との相違点は、図４におい
ては、ダイオードＤ５とダイオードＤ６の接続点と、ダ
イオードＤ７とダイオードＤ８の接続点間にコンデンサ
Ｃ１２を設けた点と、全波整流回路９の正極の出力点と
コンデンサ４との間に直流リアクトル１４を新たに接続
した点である。
成を示す。同図において図１との相違点は、図４におい
ては、ダイオードＤ５とダイオードＤ６の接続点と、ダ
イオードＤ７とダイオードＤ８の接続点間にコンデンサ
Ｃ１２を設けた点と、全波整流回路９の正極の出力点と
コンデンサ４との間に直流リアクトル１４を新たに接続
した点である。
【００３４】前述した図１，図３の回路ではＡＣスイッ
チ１０１〜１０３により変圧器３の１次巻線の入力端を
短絡したのち、これを開放して交流リアクトルＡＣＬ１
〜ＡＣＬ３の蓄積エネルギを変圧器３の２次側に放出さ
せるモードを設けることで、この図１，図３の回路は昇
圧形のコンバータに適しているが、図４および次に述べ
る図５の回路ではコンデンサＣ１２，Ｃ２３，Ｃ３１の
存在によって前記の変圧器１次入力端を短絡するモード
は設けることができないので、この図４，図５の回路は
降圧形のコンバータに適している。
チ１０１〜１０３により変圧器３の１次巻線の入力端を
短絡したのち、これを開放して交流リアクトルＡＣＬ１
〜ＡＣＬ３の蓄積エネルギを変圧器３の２次側に放出さ
せるモードを設けることで、この図１，図３の回路は昇
圧形のコンバータに適しているが、図４および次に述べ
る図５の回路ではコンデンサＣ１２，Ｃ２３，Ｃ３１の
存在によって前記の変圧器１次入力端を短絡するモード
は設けることができないので、この図４，図５の回路は
降圧形のコンバータに適している。
【００３５】図５は図４の各部の動作波形を示す。次に
図５を参照しつつ図４の動作を説明する。交流入力が正
の期間、ＩＧＢＴ Ｕ１，Ｙ２をオンさせることによ
り、コンデンサＣ１２→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ
１→変圧器３→ダイオードＤ１→直流リアクトル１４→
コンデンサ４→ダイオードＤ４→変圧器３→ＩＧＢＴＹ
２→ダイオードＤ８→コンデンサＣ１２の経路で、変圧
器３に正極の電圧を印加しその２次側に電力を供給す
る。
図５を参照しつつ図４の動作を説明する。交流入力が正
の期間、ＩＧＢＴ Ｕ１，Ｙ２をオンさせることによ
り、コンデンサＣ１２→ダイオードＤ５→ＩＧＢＴ Ｕ
１→変圧器３→ダイオードＤ１→直流リアクトル１４→
コンデンサ４→ダイオードＤ４→変圧器３→ＩＧＢＴＹ
２→ダイオードＤ８→コンデンサＣ１２の経路で、変圧
器３に正極の電圧を印加しその２次側に電力を供給す
る。
【００３６】またＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２をオンさせるこ
とにより、コンデンサＣ１２→ダイオードＤ５→ＩＧＢ
Ｔ Ｖ１→変圧器３→ダイオードＤ２→直流リアクトル
１４→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→ＩＧ
ＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→コンデンサＣ１２の経路
で、変圧器３に負極の電圧を印加し、その２次側に電力
を供給する。また全てのＩＧＢＴをオフした時には、直
流リアクトル１４に流れていた電流は、直流リアクトル
１４→コンデンサ４→ダイオードＤ３→ダイオードＤ１
→直流リアクトル１４の経路と、直流リアクトル１４→
コンデンサ４→ダイオードＤ４→ダイオードＤ２→直流
リアクトル１４の経路とに流れ変圧器の２次電圧を短絡
させる。
とにより、コンデンサＣ１２→ダイオードＤ５→ＩＧＢ
Ｔ Ｖ１→変圧器３→ダイオードＤ２→直流リアクトル
１４→コンデンサ４→ダイオードＤ３→変圧器３→ＩＧ
ＢＴ Ｘ２→ダイオードＤ８→コンデンサＣ１２の経路
で、変圧器３に負極の電圧を印加し、その２次側に電力
を供給する。また全てのＩＧＢＴをオフした時には、直
流リアクトル１４に流れていた電流は、直流リアクトル
１４→コンデンサ４→ダイオードＤ３→ダイオードＤ１
→直流リアクトル１４の経路と、直流リアクトル１４→
コンデンサ４→ダイオードＤ４→ダイオードＤ２→直流
リアクトル１４の経路とに流れ変圧器の２次電圧を短絡
させる。
【００３７】交流電圧が負の期間には、ＩＧＢＴ Ｕ１
とＸ１、Ｖ１とＹ１、Ｕ２とＸ２、Ｖ２とＹ２を交換し
使用するだけで同じ動作となる。このような動作を繰り
返すことにより、変圧器３には交流入力の周波数より高
い周波数の電圧が印加され、高周波絶縁変換を実現して
いる。この回路において例えば、オンしていたＩＧＢＴ
Ｕ１とＩＧＢＴ Ｙ２を図５の時点でオフすると、
変圧器の漏れインダクタンスλｔに蓄えられていたエネ
ルギは、漏れインダクタンスλｔ→変圧器３→ダイオー
ドＤ１→ダイオードＤ２（Ｄ２には（直流リアクトル１
４の電流）−（漏れインダクタンスλｔの電流）が流れ
導通している）→変圧器３→ＩＧＢＴ Ｖ１の還流ダイ
オード→コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ Ｘ１の還流ダイオ
ード→漏れインダクタンスλｔの経路と、漏れインダク
タンスλｔ→変圧器３→ダイオードＤ３（Ｄ３には（直
流リアクトル１４の電流）−（漏れインダクタンスλｔ
の電流）が流れ導通している）→ダイオードＤ４→変圧
器３→ＩＧＢＴ Ｖ２の還流ダイオード→コンデンサＣ
２→ＩＧＢＴ Ｘ２の還流ダイオード→漏れインダクタ
ンスλｔの経路とに電流が流れることで、コンデンサＣ
１，Ｃ２に吸収される。この時、ＩＧＢＴ Ｕ１，ＩＧ
ＢＴ Ｙ２の電圧は、各々のスナバ用のコンデンサＣ
１，Ｃ２の電圧にクランプされる。
とＸ１、Ｖ１とＹ１、Ｕ２とＸ２、Ｖ２とＹ２を交換し
使用するだけで同じ動作となる。このような動作を繰り
返すことにより、変圧器３には交流入力の周波数より高
い周波数の電圧が印加され、高周波絶縁変換を実現して
いる。この回路において例えば、オンしていたＩＧＢＴ
Ｕ１とＩＧＢＴ Ｙ２を図５の時点でオフすると、
変圧器の漏れインダクタンスλｔに蓄えられていたエネ
ルギは、漏れインダクタンスλｔ→変圧器３→ダイオー
ドＤ１→ダイオードＤ２（Ｄ２には（直流リアクトル１
４の電流）−（漏れインダクタンスλｔの電流）が流れ
導通している）→変圧器３→ＩＧＢＴ Ｖ１の還流ダイ
オード→コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ Ｘ１の還流ダイオ
ード→漏れインダクタンスλｔの経路と、漏れインダク
タンスλｔ→変圧器３→ダイオードＤ３（Ｄ３には（直
流リアクトル１４の電流）−（漏れインダクタンスλｔ
の電流）が流れ導通している）→ダイオードＤ４→変圧
器３→ＩＧＢＴ Ｖ２の還流ダイオード→コンデンサＣ
２→ＩＧＢＴ Ｘ２の還流ダイオード→漏れインダクタ
ンスλｔの経路とに電流が流れることで、コンデンサＣ
１，Ｃ２に吸収される。この時、ＩＧＢＴ Ｕ１，ＩＧ
ＢＴ Ｙ２の電圧は、各々のスナバ用のコンデンサＣ
１，Ｃ２の電圧にクランプされる。
【００３８】コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄えられたエネル
ギは、ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２がオンしている期間の一部
の期間（図５の時点〜間）、ＩＧＢＴ Ｘ１，Ｖ２
をオンさせることにより、コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ
Ｖ１→変圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ Ｘ１→コンデン
サＣ１の経路と、コンデンサＣ２→ＩＧＢＴ Ｖ２→変
圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ Ｘ２→コンデンサＣ２の
経路とに電流が流れることで、変圧器３の２次側に放出
される。この時、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧は変圧器
３の１次電圧に保たれる。このスナバ回路は、他のＩＧ
ＢＴがオフする時も同様に動作する。
ギは、ＩＧＢＴ Ｖ１，Ｘ２がオンしている期間の一部
の期間（図５の時点〜間）、ＩＧＢＴ Ｘ１，Ｖ２
をオンさせることにより、コンデンサＣ１→ＩＧＢＴ
Ｖ１→変圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ Ｘ１→コンデン
サＣ１の経路と、コンデンサＣ２→ＩＧＢＴ Ｖ２→変
圧器３の１次巻線→ＩＧＢＴ Ｘ２→コンデンサＣ２の
経路とに電流が流れることで、変圧器３の２次側に放出
される。この時、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧は変圧器
３の１次電圧に保たれる。このスナバ回路は、他のＩＧ
ＢＴがオフする時も同様に動作する。
【００３９】図６は本発明の第４の実施例を示す。同図
の図３との相違点は、図６においては、ダイオードＤ５
とダイオードＤ６との接続点と、ダイオードＤ７とダイ
オードＤ８との接続点間にコンデンサＣ１２を、ダイオ
ードＤ７とダイオードＤ８との接続点と、ダイオードＤ
９とダイオードＤ１０との接続点間にコンデンサＣ２３
を、ダイオードＤ９とダイオードＤ１０との接続点と、
ダイオードＤ５とダイオードＤ６との接続点間にコンデ
ンサＣ３１を夫々接続した点と、全波整流回路９の出力
点とコンデンサ４との間に直流リアクトル１４を新たに
接続した点である。図６の動作は三相回路に適用するた
めＡＣスイッチを２個から３個にしただけで図４と同じ
動作をする。
の図３との相違点は、図６においては、ダイオードＤ５
とダイオードＤ６との接続点と、ダイオードＤ７とダイ
オードＤ８との接続点間にコンデンサＣ１２を、ダイオ
ードＤ７とダイオードＤ８との接続点と、ダイオードＤ
９とダイオードＤ１０との接続点間にコンデンサＣ２３
を、ダイオードＤ９とダイオードＤ１０との接続点と、
ダイオードＤ５とダイオードＤ６との接続点間にコンデ
ンサＣ３１を夫々接続した点と、全波整流回路９の出力
点とコンデンサ４との間に直流リアクトル１４を新たに
接続した点である。図６の動作は三相回路に適用するた
めＡＣスイッチを２個から３個にしただけで図４と同じ
動作をする。
【００４０】以上の実施例においてＡＣスイッチ１０１
〜１０３のスナバコンデンサＣ１〜Ｃ３に直列に振動減
衰用の抵抗を挿入してもよく、これも本発明に包含され
る。また交流リアクトルＡＣＬ１〜ＡＣＬ３はＡＣスイ
ッチ１００のスイッチング周波数（従ってキャリア周波
数）が高い場合、交流入力ラインの配線インダクタンス
がこれに置き換わり得るので必須のものではない。
〜１０３のスナバコンデンサＣ１〜Ｃ３に直列に振動減
衰用の抵抗を挿入してもよく、これも本発明に包含され
る。また交流リアクトルＡＣＬ１〜ＡＣＬ３はＡＣスイ
ッチ１００のスイッチング周波数（従ってキャリア周波
数）が高い場合、交流入力ラインの配線インダクタンス
がこれに置き換わり得るので必須のものではない。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、２個直列のダイオード
と、スナバコンデンサ又はスナバコンデンサと抵抗との
直列回路と、４つのスイッチング素子からなる単相ブリ
ッジインバータ回路とを並列接続して１つのＡＣイッチ
を構成し、このＡＣスイッチを交流入力ライン毎に１つ
設けるようにしたので、ＡＣイッチ構成素子のスナバ回
路として、コンデンサまたは抵抗とコンデンサの直列回
路などの一般的なスナバを用いるだけで構成でき、また
スナバの蓄積エネルギの放出回路も新たに必要とせずＡ
Ｃイッチ構成素子を介して行うことができるため、従来
のコンバータ回路に比べ、回路が簡素化し、低価格とな
る。また部品点数が減少するため信頼性の向上も達成さ
れる。さらに、ＡＣスイッチの構成素子として、一般に
市販されている上下アームが入った２ｉｎ１タイプのモ
ジュールが適用できるため、部品コストの低減がはから
れる。
と、スナバコンデンサ又はスナバコンデンサと抵抗との
直列回路と、４つのスイッチング素子からなる単相ブリ
ッジインバータ回路とを並列接続して１つのＡＣイッチ
を構成し、このＡＣスイッチを交流入力ライン毎に１つ
設けるようにしたので、ＡＣイッチ構成素子のスナバ回
路として、コンデンサまたは抵抗とコンデンサの直列回
路などの一般的なスナバを用いるだけで構成でき、また
スナバの蓄積エネルギの放出回路も新たに必要とせずＡ
Ｃイッチ構成素子を介して行うことができるため、従来
のコンバータ回路に比べ、回路が簡素化し、低価格とな
る。また部品点数が減少するため信頼性の向上も達成さ
れる。さらに、ＡＣスイッチの構成素子として、一般に
市販されている上下アームが入った２ｉｎ１タイプのモ
ジュールが適用できるため、部品コストの低減がはから
れる。
【図１】本発明の第１の実施例としての構成を示す回路
図
図
【図２】図１の動作説明用の各部の波形図
【図３】本発明の第２の実施例としての構成を示す回路
図
図
【図４】本発明の第３の実施例としての構成を示す回路
図
図
【図５】図４の動作説明用の各部の波形図
【図６】本発明の第４の実施例としての構成を示す回路
図
図
【図７】従来のコンバータの回路図
【図８】図７の動作説明用の各部の波形図
ＡＣＬ１ 交流リアクトル ＡＣＬ２ 交流リアクトル ＡＣＬ３ 交流リアクトル ３ 変圧器 ４ コンデンサ Ｃ１２ コンデンサ Ｃ２３ コンデンサ Ｃ３１ コンデンサ ９ 整流器 １４ 直流リアクトル １００（１０１〜１０３） ＡＣスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−84970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 3/28 H02M 7/08 H02M 7/5387
Claims (3)
- 【請求項１】Ｎ相の交流入力を高周波の交流に変換して
変圧器の１次巻線に印加し、この変圧器の２次電圧を整
流平滑化して直流を作り出すコンバータ回路であって、 同極性の２つのダイオードの直列回路を４つのスイッチ
ング素子からなる単相ブリッジインバータ回路の直流端
子間に、前記ダイオード直列回路のカソードが前記単相
ブリッジインバータ回路の正極端子側となるように並列
に接続し、さらにこの並列回路にスナバコンデンサ、又
はこのスナバコンデンサと抵抗との直列回路を並列に接
続して１つのＡＣスイッチを構成し、 このＡＣスイッチをＮ個設け、 このＮ個のＡＣスイッチにおけるダイオード直列回路の
ダイオード同士の各接続点を、夫々直接又は交流リアク
トルを介して前記Ｎ相の交流入力の端子に接続し、 前記Ｎ個のＡＣスイッチにおける各単相ブリッジインバ
ータ回路の交流出力端子の１方を共に前記変圧器の１次
巻線の１方の端子に接続し、 同じく前記の各単相ブリッジインバータ回路の交流出力
端子の他方を共に前記変圧器の１次巻線の他方の端子に
接続するようにしたことを特徴とするコンバータ回路。 - 【請求項２】請求項１に記載のコンバータ回路におい
て、前記Ｎ個のＡＣスイッチにおけるダイオード直列回
路のダイオード同士の各接続点間にコンデンサを接続し
たことを特徴とするコンバータ回路。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のコンバー
タ回路において、前記変圧器の１次巻線に前記Ｎ相の交
流入力が印加されている期間に、前記ＡＣスイッチにお
ける単相ブリッジインバータ回路の対向アームのスイッ
チング素子を所定期間オンさせ、当該ＡＣスイッチ内の
スナバコンデンサのエネルギを前記変圧器を介してその
２次側に放出させるようにしたことを特徴とするコンバ
ータ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228997A JP3063413B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | コンバータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4228997A JP3063413B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | コンバータ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0678551A JPH0678551A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3063413B2 true JP3063413B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=16885146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4228997A Expired - Lifetime JP3063413B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | コンバータ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063413B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102570887A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 阳光电源股份有限公司 | 一种单相逆变器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5105819B2 (ja) * | 2006-10-05 | 2012-12-26 | 河村電器産業株式会社 | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| KR100835101B1 (ko) * | 2006-10-11 | 2008-06-03 | 삼성전기주식회사 | 풀-브리지 인버터 및 ｌｃｄ 백라이트용 컨버터 |
| JP6327419B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-05-23 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 電力変換用回路、電力変換装置及び電力変換方法 |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4228997A patent/JP3063413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102570887A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 阳光电源股份有限公司 | 一种单相逆变器 |
| CN102570887B (zh) * | 2011-12-29 | 2014-06-25 | 阳光电源股份有限公司 | 一种单相逆变器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0678551A (ja) | 1994-03-18 |
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