JP3186988B2 - 共振回路試験装置 - Google Patents
共振回路試験装置Info
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- JP3186988B2 JP3186988B2 JP29106896A JP29106896A JP3186988B2 JP 3186988 B2 JP3186988 B2 JP 3186988B2 JP 29106896 A JP29106896 A JP 29106896A JP 29106896 A JP29106896 A JP 29106896A JP 3186988 B2 JP3186988 B2 JP 3186988B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】最近、電力変換装置において
その中で使用するスイッチ素子を零電圧でスイッチング
（ＺＶＳと略称）したり、零電流でスイッチング（ＺＣ
Ｓと略称）するいわゆるソフトスイッチングを利用した
方法が取り入れられつつある。これを実現させるために
一般的にリアクトルとコンデンサによる共振現象を利用
している。本発明はこれらの電力用リアクトルやコンデ
ンサの共振時における性能を試験するための共振回路試
験装置に関するものである。
その中で使用するスイッチ素子を零電圧でスイッチング
（ＺＶＳと略称）したり、零電流でスイッチング（ＺＣ
Ｓと略称）するいわゆるソフトスイッチングを利用した
方法が取り入れられつつある。これを実現させるために
一般的にリアクトルとコンデンサによる共振現象を利用
している。本発明はこれらの電力用リアクトルやコンデ
ンサの共振時における性能を試験するための共振回路試
験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に知られている共振を利用した電
力変換装置の実用例として図３に示す。この回路の動作
を図３および図４を用いて簡単に説明する。１１は直流
電源、１２、１３は直流電源電圧を分圧するため直列接
続された平滑コンデンサ、１４、１５は主スイッチング
素子、１６、１７は主スイッチング素子１４，１５の逆
並列ダイオード、１８、１９は共振コンデンサ、２０は
共振リアクトル、２１、２２は逆阻止能力を有する補助
スイッチング素子で互いに逆並列に接続されて双方向性
を有している。
力変換装置の実用例として図３に示す。この回路の動作
を図３および図４を用いて簡単に説明する。１１は直流
電源、１２、１３は直流電源電圧を分圧するため直列接
続された平滑コンデンサ、１４、１５は主スイッチング
素子、１６、１７は主スイッチング素子１４，１５の逆
並列ダイオード、１８、１９は共振コンデンサ、２０は
共振リアクトル、２１、２２は逆阻止能力を有する補助
スイッチング素子で互いに逆並列に接続されて双方向性
を有している。
【０００３】ここで、主スイッチング素子１５から１４
への無負荷時の転流、すなわち主スイッチング素子１５
が導通していて共振コンデンサ１９は零電圧、したがっ
て共振コンデンサ１８は直流電源１１の電圧Ｅに充電さ
れている状態から主スイッチング素子１５をオフし主ス
イッチング素子１４をオンさせる過程を説明する。図４
において、時間t0で主スイッチング素子１５のゲートを
ブロックすると同時に補助スイッチング素子２２をオン
すると、共振リアクトル２０と共振コンデンサ１８、１
９との間で共振が起こり、共振リアクトル２０に流れる
電流は正弦波状となり共振コンデンサ１８は電圧Ｅから
零へ、また共振コンデンサ１９は零から電圧Ｅへと転流
する。
への無負荷時の転流、すなわち主スイッチング素子１５
が導通していて共振コンデンサ１９は零電圧、したがっ
て共振コンデンサ１８は直流電源１１の電圧Ｅに充電さ
れている状態から主スイッチング素子１５をオフし主ス
イッチング素子１４をオンさせる過程を説明する。図４
において、時間t0で主スイッチング素子１５のゲートを
ブロックすると同時に補助スイッチング素子２２をオン
すると、共振リアクトル２０と共振コンデンサ１８、１
９との間で共振が起こり、共振リアクトル２０に流れる
電流は正弦波状となり共振コンデンサ１８は電圧Ｅから
零へ、また共振コンデンサ１９は零から電圧Ｅへと転流
する。
【０００４】ところが、実際の回路においては必ず損失
が存在するために、共振コンデンサ１８の電圧は零とな
らず、図４の実線で示すように、電圧が残ってしまい、
この状態で主スイッチング素子１４をターンオンすると
ＺＶＳとならなくなる。これを防ぐ方法として主スイッ
チング素子１５のゲートブロックを遅らせて、補助スイ
ッチング素子２２と主スイッチング素子１５の導通をラ
ップさせて共振リアクトル２０にＥ／２の電圧を印加
し、共振リアクトル２０に流れる電流を予めある値に立
ち上げておいてから主スイッチング素子１５をオフさせ
るいわゆるブーストと称する動作モードを追加する。こ
れにより共振コンデンサ１８は零電圧まで放電するよう
になる。
が存在するために、共振コンデンサ１８の電圧は零とな
らず、図４の実線で示すように、電圧が残ってしまい、
この状態で主スイッチング素子１４をターンオンすると
ＺＶＳとならなくなる。これを防ぐ方法として主スイッ
チング素子１５のゲートブロックを遅らせて、補助スイ
ッチング素子２２と主スイッチング素子１５の導通をラ
ップさせて共振リアクトル２０にＥ／２の電圧を印加
し、共振リアクトル２０に流れる電流を予めある値に立
ち上げておいてから主スイッチング素子１５をオフさせ
るいわゆるブーストと称する動作モードを追加する。こ
れにより共振コンデンサ１８は零電圧まで放電するよう
になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した転流時の共振
は、共振周波数が１００ｋＨｚ程度になるように定数を
選定しているため、共振リアクトルを始めとする導体の
表皮効果による等価抵抗の増大、また電力変換装置の性
能向上のためスイッチング周波数を数ｋＨｚ以上に上げ
る必要がでてきたり、さらに電力変換装置の直流電源電
圧Ｅが１５００Ｖといった非常に高い用途もあり、上述
した共振リアクトルや共振コンデンサが従来の仕様のも
のでは使用できず、新たに開発する必要がある。このた
めの実験や信頼性試験を図３に示した実際の電力変換回
路を使用して行うのは以下のような不具合がある。
は、共振周波数が１００ｋＨｚ程度になるように定数を
選定しているため、共振リアクトルを始めとする導体の
表皮効果による等価抵抗の増大、また電力変換装置の性
能向上のためスイッチング周波数を数ｋＨｚ以上に上げ
る必要がでてきたり、さらに電力変換装置の直流電源電
圧Ｅが１５００Ｖといった非常に高い用途もあり、上述
した共振リアクトルや共振コンデンサが従来の仕様のも
のでは使用できず、新たに開発する必要がある。このた
めの実験や信頼性試験を図３に示した実際の電力変換回
路を使用して行うのは以下のような不具合がある。
【０００６】（１）図３に示す回路で直流電源電圧が非
常に高い場合には、この特殊な直流電源装置を準備する
必要がある。 （２）前述したように、回路損失による共振コンデンサ
の転流を確実なものとするためのブースト時間を試験条
件が変わる度に調整しなければならない。 （３）共振コンデンサの温度試験を行うのに恒温槽に入
れるため共振コンデンサだけを電線で試験装置から引っ
張り出して動作させるとこの電線の配線インダクタンス
の影響で動作が不良となったり、配線インダクタンスに
サージ電圧が発生して主スイッチング素子を破壊する畏
れがある。 （４）主スイッチング素子には直流電源電圧Ｅが印加さ
れるため、通常、主スイッチング素子には２×Ｅの電圧
定格のものを使用する必要がある。このようなものは高
価であり入手も困難である。 本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目
的とするところは、これらの欠点を解決することによっ
て得た共振回路試験装置を提供するものである。
常に高い場合には、この特殊な直流電源装置を準備する
必要がある。 （２）前述したように、回路損失による共振コンデンサ
の転流を確実なものとするためのブースト時間を試験条
件が変わる度に調整しなければならない。 （３）共振コンデンサの温度試験を行うのに恒温槽に入
れるため共振コンデンサだけを電線で試験装置から引っ
張り出して動作させるとこの電線の配線インダクタンス
の影響で動作が不良となったり、配線インダクタンスに
サージ電圧が発生して主スイッチング素子を破壊する畏
れがある。 （４）主スイッチング素子には直流電源電圧Ｅが印加さ
れるため、通常、主スイッチング素子には２×Ｅの電圧
定格のものを使用する必要がある。このようなものは高
価であり入手も困難である。 本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目
的とするところは、これらの欠点を解決することによっ
て得た共振回路試験装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、電圧可変の直流電源に並列に第一の
平滑コンデンサおよび順方向に直列接続された２個の逆
阻止能力を有するスイッチング素子を接続し、第２の平
滑コンデンサの一方の端子を前記第一の平滑コンデンサ
の一方の端子に接続し、第２の平滑コンデンサの他方の
端子と前記スイッチング素子の接続点との間に被試験用
の共振リアクトルと共振コンデンサの直列体を接続した
共振回路において、前記第２の平滑コンデンサと並列
に、チョッパ用リアクトルとチョッパ用スイッチング素
子を直列接続し、前記チョッパ用リアクトルが前記第
１、第２の平滑コンデンサの接続点側となるように接続
し、さらに帰還ダイオードを前記チョッパ用リアクトル
とチョッパ用スイッチング素子の接続点と前記第１の平
滑コンデンサの一方を第２の平滑コンデンサに接続する
側とは異なる第１の平滑コンデンサ側と接続するよう構
成したことにある。このことによって、電圧の低い直流
電源を使用し、電圧制御を行うためのチョッパ回路を使
用して上述した不具合を解消したものである。
するための手段は、電圧可変の直流電源に並列に第一の
平滑コンデンサおよび順方向に直列接続された２個の逆
阻止能力を有するスイッチング素子を接続し、第２の平
滑コンデンサの一方の端子を前記第一の平滑コンデンサ
の一方の端子に接続し、第２の平滑コンデンサの他方の
端子と前記スイッチング素子の接続点との間に被試験用
の共振リアクトルと共振コンデンサの直列体を接続した
共振回路において、前記第２の平滑コンデンサと並列
に、チョッパ用リアクトルとチョッパ用スイッチング素
子を直列接続し、前記チョッパ用リアクトルが前記第
１、第２の平滑コンデンサの接続点側となるように接続
し、さらに帰還ダイオードを前記チョッパ用リアクトル
とチョッパ用スイッチング素子の接続点と前記第１の平
滑コンデンサの一方を第２の平滑コンデンサに接続する
側とは異なる第１の平滑コンデンサ側と接続するよう構
成したことにある。このことによって、電圧の低い直流
電源を使用し、電圧制御を行うためのチョッパ回路を使
用して上述した不具合を解消したものである。
【０００８】その作用は、低い電圧の直流電源に並列接
続された第１の平滑コンデンサと直列に接続された、第
２の平滑コンデンサの合計電圧により共振リアクトルと
共振コンデンサによる直列共振回路を共振させ、共振コ
ンデンサの電圧が所定の値となるように前記合計電圧を
セットする。次にこの共振コンデンサに充電された静電
エネルギーをやはり共振リアクトルとの共振を利用して
前記第２の平滑コンデンサへ放電し、共振コンデンサ電
圧が丁度零となるように第２の平滑コンデンサ電圧を調
節する。
続された第１の平滑コンデンサと直列に接続された、第
２の平滑コンデンサの合計電圧により共振リアクトルと
共振コンデンサによる直列共振回路を共振させ、共振コ
ンデンサの電圧が所定の値となるように前記合計電圧を
セットする。次にこの共振コンデンサに充電された静電
エネルギーをやはり共振リアクトルとの共振を利用して
前記第２の平滑コンデンサへ放電し、共振コンデンサ電
圧が丁度零となるように第２の平滑コンデンサ電圧を調
節する。
【０００９】ここで、第２の平滑コンデンサは共振コン
デンサに蓄えられた静電エネルギーが供給されるため、
このエネルギーを処理する必要があり、この第２の平滑
コンデンサと並列にチョッパ用リアクトルとチョッパ用
スイッチング素子の直列回路よりなるチョッパ回路を接
続し、チョッパ用スイッチング素子がオンの間に第２の
平滑コンデンサの静電エネルギーをチョッパ用リアクト
ルに磁気エネルギーの形で変換し、チョッパ用スイッチ
ング素子がオフすると帰還ダイオードによってチョッパ
用リアクトルに蓄えられた磁気エネルギーを再び静電エ
ネルギーとして第１の平滑コンデンサに回生するように
する。つまり共振コンデンサの放電後の電圧が零となる
ようにチョッパ用スイッチング素子をオン・オフ比を制
御する。
デンサに蓄えられた静電エネルギーが供給されるため、
このエネルギーを処理する必要があり、この第２の平滑
コンデンサと並列にチョッパ用リアクトルとチョッパ用
スイッチング素子の直列回路よりなるチョッパ回路を接
続し、チョッパ用スイッチング素子がオンの間に第２の
平滑コンデンサの静電エネルギーをチョッパ用リアクト
ルに磁気エネルギーの形で変換し、チョッパ用スイッチ
ング素子がオフすると帰還ダイオードによってチョッパ
用リアクトルに蓄えられた磁気エネルギーを再び静電エ
ネルギーとして第１の平滑コンデンサに回生するように
する。つまり共振コンデンサの放電後の電圧が零となる
ようにチョッパ用スイッチング素子をオン・オフ比を制
御する。
【００１０】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す回
路図であり、１は電圧の低い直流電源、２は共振コンデ
ンサに比し充分大きなキャパシタンスを持った第１の平
滑コンデンサで直流電源１と並列に接続する。３，４は
逆阻止能力を有するスイッチング素子で直流電源１に対
し順方向に直列接続する。５は共振コンデンサに比し充
分大きなキャパシタンスを持った第２の平滑コンデンサ
で一端が直流電源１の負極に接続され、他端と前記スイ
ッチング素子３，４の接続点との間に共振リアクトル６
と共振コンデンサ７の直列体を接続する。
路図であり、１は電圧の低い直流電源、２は共振コンデ
ンサに比し充分大きなキャパシタンスを持った第１の平
滑コンデンサで直流電源１と並列に接続する。３，４は
逆阻止能力を有するスイッチング素子で直流電源１に対
し順方向に直列接続する。５は共振コンデンサに比し充
分大きなキャパシタンスを持った第２の平滑コンデンサ
で一端が直流電源１の負極に接続され、他端と前記スイ
ッチング素子３，４の接続点との間に共振リアクトル６
と共振コンデンサ７の直列体を接続する。
【００１１】第２の平滑コンデンサ５と並列にチョッパ
用リアクトル８とチョッパ用スイッチング素子９の直列
体を接続し、チョッパ用リアクトル８とチョッパ用スイ
ッチング素子９の接続点にアノードが、カソードが前記
直流電源１の正極に接続された帰還用ダイオードを設け
る。前記チョッパ用スイッチング素子９は図示しない制
御回路によって共振コンデンサ７の放電終止電圧を検出
し、これが零電圧となるようにフィードバック制御され
るようにオン・オフされる。
用リアクトル８とチョッパ用スイッチング素子９の直列
体を接続し、チョッパ用リアクトル８とチョッパ用スイ
ッチング素子９の接続点にアノードが、カソードが前記
直流電源１の正極に接続された帰還用ダイオードを設け
る。前記チョッパ用スイッチング素子９は図示しない制
御回路によって共振コンデンサ７の放電終止電圧を検出
し、これが零電圧となるようにフィードバック制御され
るようにオン・オフされる。
【００１２】図２は本発明の他の実施例を示す回路図で
あり、第１の実施例とは第１と第２の平滑コンデンサが
上下逆になっているだけで動作は全く同一である。
あり、第１の実施例とは第１と第２の平滑コンデンサが
上下逆になっているだけで動作は全く同一である。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
い電圧の可変電圧直流電源の電圧を共振コンデンサの充
電電圧が所定の値となるように調整すれば、共振コンデ
ンサの放電電圧は自動的に零となるように制御され、試
験条件の設定がきわめて簡単にできる。また、使用する
スイッチング素子の電圧定格も図３に示した主スイッチ
素子の場合の半分で済み、容易に入手可能でかつ安価に
出来る。さらに、共振コンデンサを試験装置から離れた
ところに引き出しても配線インダクタンスによる悪影響
も受けない。
い電圧の可変電圧直流電源の電圧を共振コンデンサの充
電電圧が所定の値となるように調整すれば、共振コンデ
ンサの放電電圧は自動的に零となるように制御され、試
験条件の設定がきわめて簡単にできる。また、使用する
スイッチング素子の電圧定格も図３に示した主スイッチ
素子の場合の半分で済み、容易に入手可能でかつ安価に
出来る。さらに、共振コンデンサを試験装置から離れた
ところに引き出しても配線インダクタンスによる悪影響
も受けない。
【図１】図１は本発明を説明するための回路図である。
【図２】図２は本発明の他の実施例の回路図である。
【図３】図３は従来の共振回路を試験するために使用す
る電力変換装置の回路図の１例である。
る電力変換装置の回路図の１例である。
【図４】図４は図３の回路の動作を説明するための図で
ある。
ある。
１ 直流電源 ２ 第１の平滑コンデンサ ３ 逆素子形スイッチング素子 ４ 逆素子形スイッチング素子 ５ 第２の平滑コンデンサ ６ 共振リアクトル ７ 共振コンデンサ ８ チョッパ用リアクトル ９ チョッパ用スイッチング素子 １０ 帰還ダイオード １１ 直流電源 １２ 分圧平滑コンデンサ １３ 分圧平滑コンデンサ １４ 主スイッチング素子 １５ 主スイッチング素子 １６ 逆並列ダイオード １７ 逆並列ダイオード １８ 共振コンデンサ １９ 共振コンデンサ ２０ 共振リアクトル ２１ 補助スイッチング素子 ２２ 補助スイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 27/26 H02M 1/08 331 H02M 7/48
Claims (1)
- 【請求項１】 電圧可変の直流電源に並列に第一の平滑
コンデンサおよび順方向に直列接続された２個の逆阻止
能力を有するスイッチング素子を接続し、第２の平滑コ
ンデンサの一方の端子を前記第一の平滑コンデンサの一
方の端子に接続し、第２の平滑コンデンサの他方の端子
と前記スイッチング素子の接続点との間に被試験用の共
振リアクトルと共振コンデンサの直列体を接続した共振
回路において、前記第２の平滑コンデンサと並列に、チ
ョッパ用リアクトルとチョッパ用スイッチング素子を直
列接続し、前記チョッパ用リアクトルが前記第１、第２
の平滑コンデンサの接続点側となるように接続し、さら
に帰還ダイオードを前記チョッパ用リアクトルとチョッ
パ用スイッチング素子の接続点と前記第１の平滑コンデ
ンサの一方を第２の平滑コンデンサに接続する側とは異
なる第１の平滑コンデンサ側と接続するよう構成したこ
とを特徴とする共振回路試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29106896A JP3186988B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 共振回路試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29106896A JP3186988B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 共振回路試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115643A JPH10115643A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3186988B2 true JP3186988B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=17764014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29106896A Expired - Fee Related JP3186988B2 (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 共振回路試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186988B2 (ja) |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP29106896A patent/JP3186988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10115643A (ja) | 1998-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |