JP3219359B2 - 三相高力率コンバータ - Google Patents
三相高力率コンバータInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三相流電力を力率を改善
した正弦波として出力する三相高力率コンバータに関す
る。
した正弦波として出力する三相高力率コンバータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】三相交流電源の入力電流を、リアクトル
電流をスイッチング素子で制御することにより、正弦波
に整流して負荷に供給する三相コンバータが従来から提
案されている。この種の三相コンバータにおけるリアク
トル電流の制御方式には、連続モード、境界モード、不
連続モードの３種類がある。
電流をスイッチング素子で制御することにより、正弦波
に整流して負荷に供給する三相コンバータが従来から提
案されている。この種の三相コンバータにおけるリアク
トル電流の制御方式には、連続モード、境界モード、不
連続モードの３種類がある。
【０００３】三相コンバータは、一般に回路構成が複雑
になるが、不連続制御方式を取れば、ゲートパルスの制
御機構が簡単になり、１個の制御素子で三相コンバータ
が駆動可能になる。
になるが、不連続制御方式を取れば、ゲートパルスの制
御機構が簡単になり、１個の制御素子で三相コンバータ
が駆動可能になる。
【０００４】図５はこの種の従来の三相コンバータの構
成を示す回路図であり、三相交流電源Ｓの各相端子に、
それぞれリアクトルＬｒの一端が接続され、リアクトル
Ｌｒの他端には、ダイオードＤ１の陽極側が接続され、
ダイオードＤ１の陰極側が第１の整流出力端子ｔ１に設
定されている。同様にして、前記リアクトルＬｒの他端
には、ダイオードＤ２の陰極側が接続され、ダイオード
Ｄ２の陽極側が第２の整流出力端子ｔ２に設定されてい
る。
成を示す回路図であり、三相交流電源Ｓの各相端子に、
それぞれリアクトルＬｒの一端が接続され、リアクトル
Ｌｒの他端には、ダイオードＤ１の陽極側が接続され、
ダイオードＤ１の陰極側が第１の整流出力端子ｔ１に設
定されている。同様にして、前記リアクトルＬｒの他端
には、ダイオードＤ２の陰極側が接続され、ダイオード
Ｄ２の陽極側が第２の整流出力端子ｔ２に設定されてい
る。
【０００５】第１の整流出力端子ｔ１と第２の整流出力
端子ｔ２間に、スイッチング素子Ｔｃが接続され、スイ
ッチング素子Ｔｃに並列に、出力ダイオードＤｏと平滑
用コンデンサＣｄの直列接続回路が接続され、平滑用コ
ンデンサＣｄの端子間に負荷Ｌが接続されている。
端子ｔ２間に、スイッチング素子Ｔｃが接続され、スイ
ッチング素子Ｔｃに並列に、出力ダイオードＤｏと平滑
用コンデンサＣｄの直列接続回路が接続され、平滑用コ
ンデンサＣｄの端子間に負荷Ｌが接続されている。
【０００６】この従来の三相コンバータでは、スイッチ
ング素子Ｔｃを一定周期で、リアクトルＬｒの電流が不
連続になるように動作させると、リアクトルＬｒの電流
は図６に示すように、電源電圧波形に比例し、基本波が
電源電圧の相で電圧と同相で正弦波状のパルス波形が得
られる。
ング素子Ｔｃを一定周期で、リアクトルＬｒの電流が不
連続になるように動作させると、リアクトルＬｒの電流
は図６に示すように、電源電圧波形に比例し、基本波が
電源電圧の相で電圧と同相で正弦波状のパルス波形が得
られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の三相コン
バータでは、スイッチング素子Ｔｃのターンオンは、ゼ
ロ電流スイッチング（ＺＣＳ）で行なわれるが、ターン
オフは最大電流が流れている状態で行なわれるので、ス
イッチング損失が多く、力率改善の制御動作がスムーズ
に行なわれないとともに、スイッチング素子Ｔｃには電
流容量の大きなものが必要になる。
バータでは、スイッチング素子Ｔｃのターンオンは、ゼ
ロ電流スイッチング（ＺＣＳ）で行なわれるが、ターン
オフは最大電流が流れている状態で行なわれるので、ス
イッチング損失が多く、力率改善の制御動作がスムーズ
に行なわれないとともに、スイッチング素子Ｔｃには電
流容量の大きなものが必要になる。
【０００８】本発明は、前述したようなこの種のコンバ
ータの現状に鑑みてなされたものであり、その目的はス
イッチング動作時にスイッチング損失が生ずることがな
く、高力率の制御動作が実現できる三相高力率コンバー
タを提供することにある。
ータの現状に鑑みてなされたものであり、その目的はス
イッチング動作時にスイッチング損失が生ずることがな
く、高力率の制御動作が実現できる三相高力率コンバー
タを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は三相交流電源Ｓの各相端子にそれぞれ、リ
アクトルＬｒ１の一端が接続され、該リアクトルＬｒ１
の他端がダイオードＤ１の陽極側に接続され、該ダイオ
ードＤ１の陰極側が第１の整流出力端子ｔ１に設定さ
れ、前記各相端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ２の一端
が接続され、該リアクトルＬｒ２の他端がダイオードＤ
２の陰極側に接続され、該ダイオードＤ２の陽極側が第
２の整流端子ｔ２に設定され、前記第１の整流出力端子
ｔ１と第２の整流出力端子ｔ２間に、出力ダイオードＤ
ｏおよび平滑用コンデンサＣｄの直列接続回路が接続さ
れ、前記第１の整流出力端子ｔ１と前記第２の整流出力
端子ｔ２間に、第１スイッチング素子Ｔｃｌおよび第２
ダイオードＤｃ２の直列接続回路と、第２スイッチング
素子Ｔｃ２および第１ダイオードＤｃｌの直列接続回路
とが互いに並列に接続され、前記第１スイッチング素子
Ｔｃｌおよび前記第２ダイオードＤｃ２の接続点と、前
記第２スイッチング素子Ｔｃ２および前記第１ダイオー
ドＤｃ１の接続点との間に、結合コンデンサＣｃが接続
され、前記平滑用コンデンサＣｄに並列に接続された負
荷に、前記三相交流電源Ｓからの電力が、力率が改善さ
れた正弦波として供給されるように構成されていること
を特徴とするものである。
に、本発明は三相交流電源Ｓの各相端子にそれぞれ、リ
アクトルＬｒ１の一端が接続され、該リアクトルＬｒ１
の他端がダイオードＤ１の陽極側に接続され、該ダイオ
ードＤ１の陰極側が第１の整流出力端子ｔ１に設定さ
れ、前記各相端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ２の一端
が接続され、該リアクトルＬｒ２の他端がダイオードＤ
２の陰極側に接続され、該ダイオードＤ２の陽極側が第
２の整流端子ｔ２に設定され、前記第１の整流出力端子
ｔ１と第２の整流出力端子ｔ２間に、出力ダイオードＤ
ｏおよび平滑用コンデンサＣｄの直列接続回路が接続さ
れ、前記第１の整流出力端子ｔ１と前記第２の整流出力
端子ｔ２間に、第１スイッチング素子Ｔｃｌおよび第２
ダイオードＤｃ２の直列接続回路と、第２スイッチング
素子Ｔｃ２および第１ダイオードＤｃｌの直列接続回路
とが互いに並列に接続され、前記第１スイッチング素子
Ｔｃｌおよび前記第２ダイオードＤｃ２の接続点と、前
記第２スイッチング素子Ｔｃ２および前記第１ダイオー
ドＤｃ１の接続点との間に、結合コンデンサＣｃが接続
され、前記平滑用コンデンサＣｄに並列に接続された負
荷に、前記三相交流電源Ｓからの電力が、力率が改善さ
れた正弦波として供給されるように構成されていること
を特徴とするものである。
【００１０】
【作用】この構成によると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２
に流れる電流がゼロで、結合コンデンサＣｃに平滑コン
デンサ電圧Ｅｄが印加された状態で、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２とが同時にＯ
Ｎ状態にセットされる。このように、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２とが、同時に
ＯＮ状態にセットされると、三相交流電源Ｓの電圧と結
合コンデンサＣｃの充電電圧Ｅｄとの和が、リアクトル
Ｌｒ１、Ｌｒ２に印加され、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２
と結合コンデンサＣｃとが共振状態になって、結合コン
デンサＣｃが放電する。
に流れる電流がゼロで、結合コンデンサＣｃに平滑コン
デンサ電圧Ｅｄが印加された状態で、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２とが同時にＯ
Ｎ状態にセットされる。このように、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２とが、同時に
ＯＮ状態にセットされると、三相交流電源Ｓの電圧と結
合コンデンサＣｃの充電電圧Ｅｄとの和が、リアクトル
Ｌｒ１、Ｌｒ２に印加され、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２
と結合コンデンサＣｃとが共振状態になって、結合コン
デンサＣｃが放電する。
【００１１】結合コンデンサＣｃの放電が終了し、充電
電圧がゼロになると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流れ
る電流が、第１スイッチング素子Ｔｃ１−第２ダイオー
ドＤｃ２、第１ダイオードＤｃ１−第２スイッチング素
子Ｔｃ２の２つのルートで分流し、この間リアクトルＬ
ｒ１、Ｌｒ２にはエネルギーが貯えられる。この状態で
第１スイッチング素子Ｔｃ１および第２スイッチング素
子Ｔｃ２をＯＦＦ状態にセットすると、リアクトルＬｒ
１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１ダイオードＤｃ１−結
合コンデンサＣｃ−第２ダイオードＤｃ２を流れて、結
合コンデンサＣｃが充電される。
電圧がゼロになると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流れ
る電流が、第１スイッチング素子Ｔｃ１−第２ダイオー
ドＤｃ２、第１ダイオードＤｃ１−第２スイッチング素
子Ｔｃ２の２つのルートで分流し、この間リアクトルＬ
ｒ１、Ｌｒ２にはエネルギーが貯えられる。この状態で
第１スイッチング素子Ｔｃ１および第２スイッチング素
子Ｔｃ２をＯＦＦ状態にセットすると、リアクトルＬｒ
１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１ダイオードＤｃ１−結
合コンデンサＣｃ−第２ダイオードＤｃ２を流れて、結
合コンデンサＣｃが充電される。
【００１２】そして、結合コンデンサＣｃが平滑コンデ
ンサ電圧Ｅｄに充電されると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ
２に流れている電流が、負荷側に流れリアクトルＬｒ
１、Ｌｒ２に流れる電流がゼロとなり動作を終了する。
ンサ電圧Ｅｄに充電されると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ
２に流れている電流が、負荷側に流れリアクトルＬｒ
１、Ｌｒ２に流れる電流がゼロとなり動作を終了する。
【００１３】この動作で、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に
流れる電流は、非連続になるように制御されるので、第
１スイッチング素子Ｔｃｌと第２スイッチング素子Ｔｃ
２がターンオンする時は、第１スイッチング素子Ｔｃ１
と第２スイッチング素子Ｔｃ２の電流はゼロであり、ス
イッチング損失は発生しない。また、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２がターンオフ
する瞬間は、印加電圧はゼロであり、スイッチング損失
は発生しない。
流れる電流は、非連続になるように制御されるので、第
１スイッチング素子Ｔｃｌと第２スイッチング素子Ｔｃ
２がターンオンする時は、第１スイッチング素子Ｔｃ１
と第２スイッチング素子Ｔｃ２の電流はゼロであり、ス
イッチング損失は発生しない。また、第１スイッチング
素子Ｔｃ１と第２スイッチング素子Ｔｃ２がターンオフ
する瞬間は、印加電圧はゼロであり、スイッチング損失
は発生しない。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４を参
照して説明する。ここで、図１は本実施例の構成を示す
回路図、図２は本実施例の入力電圧波形と入力電流波形
を示す特性図、図３は本実施例の各モードの動作を示す
説明図、図４は本実施例のスイッチング素子のＶ−Ｉ特
性を従来の場合との比較で示す特性図である。
照して説明する。ここで、図１は本実施例の構成を示す
回路図、図２は本実施例の入力電圧波形と入力電流波形
を示す特性図、図３は本実施例の各モードの動作を示す
説明図、図４は本実施例のスイッチング素子のＶ−Ｉ特
性を従来の場合との比較で示す特性図である。
【００１５】図１に示すように、三相交流電源Ｓの各相
端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ１の一端が接続され、
リアクトルＬｒ１の他端には、ダイオードＤ１の陽極側
が接続され、ダイオードＤ１の陰極側が第１の整流出力
端子ｔ１に設定されている。同様に三相交流電源Ｓの各
相端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ２の一端が接続さ
れ、リアクトルＬｒ２の他端には、ダイオードＤ２の陰
極側が接続され、ダイオードＤ２の陽極側が第２の整流
出力端子ｔ２に設定されている。
端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ１の一端が接続され、
リアクトルＬｒ１の他端には、ダイオードＤ１の陽極側
が接続され、ダイオードＤ１の陰極側が第１の整流出力
端子ｔ１に設定されている。同様に三相交流電源Ｓの各
相端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ２の一端が接続さ
れ、リアクトルＬｒ２の他端には、ダイオードＤ２の陰
極側が接続され、ダイオードＤ２の陽極側が第２の整流
出力端子ｔ２に設定されている。
【００１６】第１整流出力端子ｔ１と第２整流出力端子
ｔ２との間に、第１のスイッチング素子Ｔｃｌと第２の
ダイオードＤｃ２の直列接続回路が接続され、該直列接
続回路に並列に、第１のダイオードＤｃ１と第２のスイ
ッチング素子Ｔｃ２の直列接続回路が接続されている。
そして、第１のスイッチング素子Ｔｃｌおよび第２のダ
イオードＤｃ２の接続点と、第１のダイオードＤｃ１お
よび第２のスイッチング素子Ｔｃ２の接続点間に、結合
コンデンサＣｃが接続され、第１の整流出力端子ｔ１と
第２の整流出力端子ｔ２間に、出力ダイオードＤｏと平
滑用コンデンサＣｄが直列に接続され、平滑用コンデン
サＣｄの端子間に負荷Ｌが接続されている。
ｔ２との間に、第１のスイッチング素子Ｔｃｌと第２の
ダイオードＤｃ２の直列接続回路が接続され、該直列接
続回路に並列に、第１のダイオードＤｃ１と第２のスイ
ッチング素子Ｔｃ２の直列接続回路が接続されている。
そして、第１のスイッチング素子Ｔｃｌおよび第２のダ
イオードＤｃ２の接続点と、第１のダイオードＤｃ１お
よび第２のスイッチング素子Ｔｃ２の接続点間に、結合
コンデンサＣｃが接続され、第１の整流出力端子ｔ１と
第２の整流出力端子ｔ２間に、出力ダイオードＤｏと平
滑用コンデンサＣｄが直列に接続され、平滑用コンデン
サＣｄの端子間に負荷Ｌが接続されている。
【００１７】本実施例では、第１のスイッチング素子Ｔ
ｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ２、第１のダイオー
ドＤｃ１、第２のダイオードＤｃ２および結合コンデン
サＣｃでロスレススナバＬＳが構成されている。
ｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ２、第１のダイオー
ドＤｃ１、第２のダイオードＤｃ２および結合コンデン
サＣｃでロスレススナバＬＳが構成されている。
【００１８】次に、このような構成の本実施例の動作を
説明する。
説明する。
【００１９】本実施例においては、三相交流電源Ｓから
の入力電圧Ｖｉと入力電流Ｉｉは図２に示すようにな
り、入力電圧Ｖｉは正弦波状に変化し、入力電流Ｉｉの
波形は、非連続で正弦波状に変化している。
の入力電圧Ｖｉと入力電流Ｉｉは図２に示すようにな
り、入力電圧Ｖｉは正弦波状に変化し、入力電流Ｉｉの
波形は、非連続で正弦波状に変化している。
【００２０】図３（ａ）に示すモードは結合コンデンサ
Ｃｃの放電モードであり、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に
流れる電流がゼロで、結合コンデンサＣｃに平滑コンデ
ンサ電圧Ｅｄが印加された状態で、第１のスイッチング
素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２とが同時に
ターンオン状態にセットされる。このように、第１のス
イッチング素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２
とが、同時にターンオン状態にセットされると、結合コ
ンデンサＣｃが放電し結合コンデンサＣｃに充電されて
いたエネルギーが、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に移送さ
れる。
Ｃｃの放電モードであり、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に
流れる電流がゼロで、結合コンデンサＣｃに平滑コンデ
ンサ電圧Ｅｄが印加された状態で、第１のスイッチング
素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２とが同時に
ターンオン状態にセットされる。このように、第１のス
イッチング素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２
とが、同時にターンオン状態にセットされると、結合コ
ンデンサＣｃが放電し結合コンデンサＣｃに充電されて
いたエネルギーが、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に移送さ
れる。
【００２１】この場合、ダイオードＤ１、Ｄ２は全てＯ
Ｎ状態となり、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２を通して電源
短絡が行なわれるが、この状態は結合コンデンサＣｃの
放電が終了するまで継続し、その放電電流値は、その時
の電源電圧値によって異なる。
Ｎ状態となり、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２を通して電源
短絡が行なわれるが、この状態は結合コンデンサＣｃの
放電が終了するまで継続し、その放電電流値は、その時
の電源電圧値によって異なる。
【００２２】図３（ｂ）のモードはリアクトルＬｒ１、
Ｌｒ２のエネルギー蓄積モードであり、結合コンデンサ
Ｃｃの放電が終了し、充電電圧がゼロになると、リアク
トルＬｒ１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１−第２のダイオードＤｃ２、第１のダイオ
ードＤｃ１−第２のスイッチング素子Ｔｃ２の２つのル
ートで分流し、この間リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２にはエ
ネルギーが貯えられる。この際、ダイオードの導通は、
電源電圧値との関係で上アーム（Ｄ１）２個と下アーム
（Ｄ２）１個、或いは上アーム（Ｄ１）１個と下アーム
（Ｄ２）２個の何れかになり、導通したダイオードに直
列に接続されているリアクトルＬｒ１、Ｌｒ２にエネル
ギーが蓄積される。
Ｌｒ２のエネルギー蓄積モードであり、結合コンデンサ
Ｃｃの放電が終了し、充電電圧がゼロになると、リアク
トルＬｒ１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１−第２のダイオードＤｃ２、第１のダイオ
ードＤｃ１−第２のスイッチング素子Ｔｃ２の２つのル
ートで分流し、この間リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２にはエ
ネルギーが貯えられる。この際、ダイオードの導通は、
電源電圧値との関係で上アーム（Ｄ１）２個と下アーム
（Ｄ２）１個、或いは上アーム（Ｄ１）１個と下アーム
（Ｄ２）２個の何れかになり、導通したダイオードに直
列に接続されているリアクトルＬｒ１、Ｌｒ２にエネル
ギーが蓄積される。
【００２３】図３（ｃ）のモードは結合コンデンサＣｃ
の充電モードであり、図３（ｂ）のモードの状態から第
１のスイッチング素子Ｔｃ１および第２のスイッチング
素子Ｔｃ２をターンオフ状態にセットすると、リアクト
ルＬｒ１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１のダイオードＤ
ｃ１−結合コンデンサＣｃ−第２のダイオードＤｃ２を
流れて、結合コンデンサＣｃが平滑コンデンサ電圧Ｅｄ
まで充電される。第１のスイッチング素子Ｔｃ１および
第２のスイッチング素子Ｔｃ２のターンオフは、この結
合コンデンサＣｃの充電動作によりゼロ電圧スイッチン
グ（ＺＶＳ）で行なわれ、第１のスイッチング素子Ｔｃ
１および第２のスイッチング素子Ｔｃ２のストレスが軽
減される。この場合の充電時間は短いので、リアクトル
Ｌｒ１、Ｌｒ２を流れる電流は、このモードの間ほぼ一
定に保たれる。
の充電モードであり、図３（ｂ）のモードの状態から第
１のスイッチング素子Ｔｃ１および第２のスイッチング
素子Ｔｃ２をターンオフ状態にセットすると、リアクト
ルＬｒ１、Ｌｒ２に流れる電流が、第１のダイオードＤ
ｃ１−結合コンデンサＣｃ−第２のダイオードＤｃ２を
流れて、結合コンデンサＣｃが平滑コンデンサ電圧Ｅｄ
まで充電される。第１のスイッチング素子Ｔｃ１および
第２のスイッチング素子Ｔｃ２のターンオフは、この結
合コンデンサＣｃの充電動作によりゼロ電圧スイッチン
グ（ＺＶＳ）で行なわれ、第１のスイッチング素子Ｔｃ
１および第２のスイッチング素子Ｔｃ２のストレスが軽
減される。この場合の充電時間は短いので、リアクトル
Ｌｒ１、Ｌｒ２を流れる電流は、このモードの間ほぼ一
定に保たれる。
【００２４】図３（ｄ）のモードはリアクトルＬｒのエ
ネルギー放出モードであり、図３（ｃ）のモードにおい
て、結合コンデンサＣｃが平滑コンデンサ電圧Ｅｄまで
充電されると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流れている
電流が、負荷Ｌ側に流れリアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流
れる電流がゼロとなり動作を終了する。この場合、蓄積
されていたエネルギー量およびその時刻での三相電源電
圧値によって、ゼロ電流となるまでの時間に差が生じ、
上アームとダイオード１つと下アームのダイオード１つ
だけの導通状態となることもある。
ネルギー放出モードであり、図３（ｃ）のモードにおい
て、結合コンデンサＣｃが平滑コンデンサ電圧Ｅｄまで
充電されると、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流れている
電流が、負荷Ｌ側に流れリアクトルＬｒ１、Ｌｒ２に流
れる電流がゼロとなり動作を終了する。この場合、蓄積
されていたエネルギー量およびその時刻での三相電源電
圧値によって、ゼロ電流となるまでの時間に差が生じ、
上アームとダイオード１つと下アームのダイオード１つ
だけの導通状態となることもある。
【００２５】図３（ｅ）のモードは全てのリアクトルＬ
ｒ１、Ｌｒ２がゼロ電流の状態で、第１のスイッチング
素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２の次のター
ンオンを待っている待機状態である。
ｒ１、Ｌｒ２がゼロ電流の状態で、第１のスイッチング
素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２の次のター
ンオンを待っている待機状態である。
【００２６】本実施例では、リアクトルＬｒ１、Ｌｒ２
に流れる電流は、非連続になるように制御されるので、
第１のスイッチング素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素
子Ｔｃ２がターンオンする時は、第１のスイッチング素
子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２の電流はゼロ
であり、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）が行なわれス
イッチング損失は発生しない。また、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２がターン
オフする瞬間は、印加電圧はゼロであり、ゼロ電圧スイ
ッチング（ＺＶＳ）が行なわれスイッチング損失は発生
しない。
に流れる電流は、非連続になるように制御されるので、
第１のスイッチング素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素
子Ｔｃ２がターンオンする時は、第１のスイッチング素
子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２の電流はゼロ
であり、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）が行なわれス
イッチング損失は発生しない。また、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１と第２のスイッチング素子Ｔｃ２がターン
オフする瞬間は、印加電圧はゼロであり、ゼロ電圧スイ
ッチング（ＺＶＳ）が行なわれスイッチング損失は発生
しない。
【００２７】また、第１のスイッチング素子Ｔｃ１およ
び第２のスイッチング素子Ｔｃ２のＯＮ／ＯＦＦのデュ
ーティは、商用電源の１サイクルに渡って一定の値に保
持され、デューティを一定にすることにより、入力電流
Ｉｉの波形は自動的に図２の包絡線に示すようになり、
交流入力電流Ｉｉは交流入力電圧と同相の完全な正弦波
になる。この場合、第１のスイッチング素子Ｔｃ１、第
２のスイッチング素子Ｔｃ２のＯＮのデューティを大き
く、ＯＦＦのデューティを小さくし過ぎると、リアクト
ルＬｒ１、Ｌｒ２の電流がゼロにならない内に、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１および第２のスイッチング素子
Ｔｃ２がＯＮしてしまい、電流が非連続にならなくなる
ので、ＯＮのデューティは余り大きくすることはできな
い。
び第２のスイッチング素子Ｔｃ２のＯＮ／ＯＦＦのデュ
ーティは、商用電源の１サイクルに渡って一定の値に保
持され、デューティを一定にすることにより、入力電流
Ｉｉの波形は自動的に図２の包絡線に示すようになり、
交流入力電流Ｉｉは交流入力電圧と同相の完全な正弦波
になる。この場合、第１のスイッチング素子Ｔｃ１、第
２のスイッチング素子Ｔｃ２のＯＮのデューティを大き
く、ＯＦＦのデューティを小さくし過ぎると、リアクト
ルＬｒ１、Ｌｒ２の電流がゼロにならない内に、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１および第２のスイッチング素子
Ｔｃ２がＯＮしてしまい、電流が非連続にならなくなる
ので、ＯＮのデューティは余り大きくすることはできな
い。
【００２８】本実施例について、第１のダイオードＤｃ
１、第２のダイオードＤｃ２を理想ダイオードとし、第
１のスイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子
Ｔｃ２を可変抵抗動作型のトランジスタとして行なった
シュミレーションにより、第１スイッチング素子Ｔｃ
１、第２スイッチング素子Ｔｃ２のＶ−Ｉ特性を求める
と、図４（ａ）に示すような結果が得られる。スイッチ
ング損失は、Ｖ−Ｉ特性面積に比例するが、本実施例で
はＶ−Ｉ特性に面積を持たず、ソフトスイッチング動作
が達成されている。因みに、図４（ｂ）は図５に示す従
来のコンバータに対するシュミレーションの結果であ
り、従来のコンバータではスイッチング損失が大きいこ
とが明らかである。
１、第２のダイオードＤｃ２を理想ダイオードとし、第
１のスイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子
Ｔｃ２を可変抵抗動作型のトランジスタとして行なった
シュミレーションにより、第１スイッチング素子Ｔｃ
１、第２スイッチング素子Ｔｃ２のＶ−Ｉ特性を求める
と、図４（ａ）に示すような結果が得られる。スイッチ
ング損失は、Ｖ−Ｉ特性面積に比例するが、本実施例で
はＶ−Ｉ特性に面積を持たず、ソフトスイッチング動作
が達成されている。因みに、図４（ｂ）は図５に示す従
来のコンバータに対するシュミレーションの結果であ
り、従来のコンバータではスイッチング損失が大きいこ
とが明らかである。
【００２９】このように、実施例によると、リアクトル
Ｌｒ１、Ｌｒ２の電流を不連続にし、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ２のターン
オン時には、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）動作を行
なうので、スイッチング損失は発生しない。又、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ
２には結合コンデンサＣｃが充電されるまでは電圧は印
加されず、第１のスイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイ
ッチング素子Ｔｃ２がターンオフする瞬間には、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ
２の印加電圧はゼロで、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶ
Ｓ）動作を行なうので、スイッチング損失は発生しな
い。このように、実施例によると回路構成が簡単で、入
力電流に歪みがなく力率を大幅に改善した状態で、ゼロ
電流スイッチング（ＺＣＳ）動作とゼロ電圧スイッチン
グ（ＺＶＳ）動作とを行なって、スイッチング損失と高
周波ノイズを削減しうる三相高力率コンバータを提供す
ることが可能になる。
Ｌｒ１、Ｌｒ２の電流を不連続にし、第１のスイッチン
グ素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ２のターン
オン時には、ゼロ電流スイッチング（ＺＣＳ）動作を行
なうので、スイッチング損失は発生しない。又、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ
２には結合コンデンサＣｃが充電されるまでは電圧は印
加されず、第１のスイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイ
ッチング素子Ｔｃ２がターンオフする瞬間には、第１の
スイッチング素子Ｔｃ１、第２のスイッチング素子Ｔｃ
２の印加電圧はゼロで、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶ
Ｓ）動作を行なうので、スイッチング損失は発生しな
い。このように、実施例によると回路構成が簡単で、入
力電流に歪みがなく力率を大幅に改善した状態で、ゼロ
電流スイッチング（ＺＣＳ）動作とゼロ電圧スイッチン
グ（ＺＶＳ）動作とを行なって、スイッチング損失と高
周波ノイズを削減しうる三相高力率コンバータを提供す
ることが可能になる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によると、結合コンデンサが出力
電圧値まで充電された状態で、第１スイッチング素子と
第２スイッチング素子とが同時にゼロ電流スイッチング
でターンオンにされ、結合コンデンサＣｃが放電を開始
し、充電電圧がゼロになると、リアクトルの電流が、そ
れぞれ第１スイッチング素子、第２スイッチング素子を
介する２つのルートで分流し、リアクトルにはエネルギ
ーが貯えられ、第１スイッチング素子および第２スイッ
チング素子が、ゼロ電圧スイッチングでＯＦＦされ、リ
アクトルに流れる電流が、結合コンデンサを流れ、結合
コンデンサが充電電圧に達すると、リアクトルに流れる
電流が負荷側に流れるように作動し、スイッチング損失
がないために、高周波ノイズが削減され力率が改善され
た三相高力率コンバータを提供することが可能になる。
電圧値まで充電された状態で、第１スイッチング素子と
第２スイッチング素子とが同時にゼロ電流スイッチング
でターンオンにされ、結合コンデンサＣｃが放電を開始
し、充電電圧がゼロになると、リアクトルの電流が、そ
れぞれ第１スイッチング素子、第２スイッチング素子を
介する２つのルートで分流し、リアクトルにはエネルギ
ーが貯えられ、第１スイッチング素子および第２スイッ
チング素子が、ゼロ電圧スイッチングでＯＦＦされ、リ
アクトルに流れる電流が、結合コンデンサを流れ、結合
コンデンサが充電電圧に達すると、リアクトルに流れる
電流が負荷側に流れるように作動し、スイッチング損失
がないために、高周波ノイズが削減され力率が改善され
た三相高力率コンバータを提供することが可能になる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図２】同実施例の電圧・電流波形を示す特性図であ
る。
る。
【図３】同実施例の動作を示す図で、（ａ）〜（ｅ）は
各モードでの動作を示す説明図である。
各モードでの動作を示す説明図である。
【図４】同実施例の動作を示す図で、（ａ）および
（ｂ）は動作特性を示す説明図である。
（ｂ）は動作特性を示す説明図である。
【図５】従来の三相コンバータの構成を示す回路図であ
る。
る。
【図６】従来の三相コンバータの電圧・電流波形を示す
特性図である。
特性図である。
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード Ｔｃ１ 第１のスイッチング素子 Ｔｃ２ 第２のスイッチング素子 Ｌｒ、Ｌｒ１、Ｌｒ２ リアクトル Ｃｃ 結合コンデンサ Ｃｄ 平滑用コンデンサ Ｄｃ１ 第１のダイオード Ｄｃ２ 第２のダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 勝則 奈良県北葛城郡上牧町桜ケ丘３−28−６ (56)参考文献 特開 平６−153511（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276748（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−109870（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/217 H02M 1/15 H02M 7/06
Claims (1)
- 【請求項１】 三相交流電源Ｓの各相端子にそれぞれ、
リアクトルＬｒ１の一端が接続され、該リアクトルＬｒ
１の他端がダイオードＤ１の陽極側に接続され、該ダイ
オードＤ１の陰極側が第１の整流出力端子ｔ１に設定さ
れ、前記各相端子にそれぞれ、リアクトルＬｒ２の一端
が接続され、該リアクトルＬｒ２の他端がダイオードＤ
２の陰極側に接続され、該ダイオードの陽極側が第２の
整流出力端子ｔ２に設定され、前記第１の整流出力端子
ｔ１と第２の整流出力端子ｔ２間に、出力ダイオードＤ
ｏおよび平滑用コンデンサＣｄの直列接続回路が接続さ
れ、 前記第１の整流出力端子ｔ１と前記第２の整流出力端子
ｔ２間に、第１スイッチング素子Ｔｃｌおよび第２ダイ
オードＤｃ２の直列接続回路と、第２スイッチング素子
Ｔｃ２および第１ダイオードＤｃｌの直列接続回路とが
互いに並列に接続され、 前記第１スイッチング素子Ｔｃｌおよび前記第２ダイオ
ードＤｃ２の接続点と、前記第２スイッチング素子Ｔｃ
２および前記第１ダイオードＤｃ１の接続点との間に、
結合コンデンサＣｃが接続され、 前記平滑用コンデンサＣｄに並列に接続された負荷に、
前記三相交流電源Ｓからの電力が、力率が改善された正
弦波として供給されるように構成されていることを特徴
とする三相高力率コンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33108894A JP3219359B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 三相高力率コンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33108894A JP3219359B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 三相高力率コンバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168258A JPH08168258A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3219359B2 true JP3219359B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=18239725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33108894A Expired - Fee Related JP3219359B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 三相高力率コンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219359B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3759515B2 (ja) * | 2003-07-04 | 2006-03-29 | 株式会社京三製作所 | 整流装置 |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP33108894A patent/JP3219359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08168258A (ja) | 1996-06-25 |
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