JP3239757B2 - 交流電流源回路 - Google Patents

交流電流源回路

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JP3239757B2 JP13782796A JP13782796A JP3239757B2 JP 3239757 B2 JP3239757 B2 JP 3239757B2 JP 13782796 A JP13782796 A JP 13782796A JP 13782796 A JP13782796 A JP 13782796A JP 3239757 B2 JP3239757 B2 JP 3239757B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にオゾン発生管
などの容量性負荷に矩形波の高周波交流電流を供給する
交流電流源回路に関する。詳しくは、直流入力電圧をチ
ョッパ回路及び直流リアクトルにより直流電流に変換
し、この直流電流を半導体電流形インバータにより矩形
波状の交流電流に変換して出力する交流電流源回路に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、この種の交流電流源回路の従来
技術を示す主回路構成図である。以下、その構成及び動
作を説明する。図9において、三相交流電源1による三
相交流電圧は、サイリスタ整流器2及び直流リアクトル
(DCL)3により直流電流に変換される。この直流電
流は、電流形インバータ(サイリスタインバータ)4に
より矩形波状の交流電流に変換され、容量性負荷5に供
給される。ここで、容量性負荷5はコンデンサと抵抗と
の並列回路によって表してある。
【0003】なお、図9において、a〜fはサイリスタ
整流器2を構成するサイリスタ、6〜9は電流形インバ
ータ4を構成するサイリスタである。また、10〜13
は抵抗とコンデンサとを直列接続したスナバ回路であ
り、これらのスナバ回路10〜13はサイリスタ6〜9
にそれぞれ並列に接続されている。
【0004】電流形インバータ4による出力電流の極性
反転動作は、負荷5が容量性であることから、たとえ
ば、電流がサイリスタ整流器2→DCL3→サイリスタ
6→容量性負荷5→サイリスタ9→サイリスタ整流器2
の経路で流れている時、サイリスタ7,8をターンオン
させると、サイリスタ6〜9はすべて導通状態になる。
しかる後、容量性負荷5の充電電圧により、サイリスタ
6,9はターンオフする。
【0005】その結果、電流は、サイリスタ整流器2→
DCL3→サイリスタ8→容量性負荷5→サイリスタ7
→サイリスタ整流器2の経路で転流し、出力電流の極性
が反転する。逆の極性反転時についても、同様の動作を
行なう。上述したようなサイリスタ6〜9のターンオフ
に伴って発生するサージ電圧から各サイリスタを保護す
るために、スナバ回路10〜13がサイリスタ6〜9に
各々並列に接続されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図9に示した従来の技
術では、インバータ用半導体素子であるサイリスタ6〜
9の保護用スナバ回路10〜13として、抵抗及びコン
デンサの直列回路からなる充放電形RCスナバ回路を用
いている。
【0007】ここで、スナバ回路10〜13を構成する
抵抗の抵抗値をRs、コンデンサの容量値をCsとする
と、各スナバ回路10〜13における発生損失はCs×
op 2×f(Vop:出力負荷電圧ピーク値、f:出力周波
数)以上となる。この損失は、特に出力周波数の高い装
置や出力負荷電圧の高い装置において大きくなるため、
スナバ回路が大形化して装置全体の小形軽量化、高効率
化、低価格化を困難にしていた。
【0008】更に、図9の従来技術では、商用周波数で
スイッチング動作するサイリスタ整流器2を用いて直流
電流源を作り出しているため、DCL3には、商用周波
数の6倍周期の低周波数のリップル電圧が印加されるこ
とになる。従って、DCL3には大容量のものを必要と
していた。
【0009】本発明は、上述したスナバ回路や直流電流
源が有する種々の課題を解決するためになされたもの
で、その目的は、スナバ回路の小形化、小容量化を図
り、装置全体の小形軽量化、高効率化、低価格化を可能
にした交流電流源回路を提供することにある。また、本
発明の他の目的は、直流リアクトルの小形化、小容量化
を可能にした交流電流源回路を提供することにある。更
に、本発明の別の目的は、出力電流のビートの発生を抑
制した交流電流源回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、直流入力電圧をチョッパ回
路及び直流リアクトルにより直流電流に変換し、この直
流電流を2×n(nは2以上の整数)個の半導体スイッ
チ素子を有するn相フルブリッジ構成の半導体電流形イ
ンバータにより矩形波状の交流電流に変換して出力する
交流電流源回路に関するものである。例えば、図1に示
すように、チョッパ回路14は、直流入力電圧を二分す
るコンデンサ16,17と、これらのコンデンサ16,
17に接続される半導体スイッチ素子18,19とを各
々有する単位チョッパ14a,14bを2段直列接続し
て構成される。また、正側出力端子及び負側出力端子
が、各端子に対応して設けられた直流リアクトル3a,
3bを個別に介して電流形インバータ4の直流入力端子
に接続される。そして、電流形インバータ4に用いられ
る半導体スイッチ素子6〜9のスナバ回路としてクラン
プ式スナバ回路22〜25を用い、その放電先を、装置
の直流入力電圧部(コンデンサ16の正極及びコンデン
サ17の負極)としたことを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の交
流電流源回路において、例えば図1に示すように、電流
形インバータ4のブリッジの各アームに各々1個の逆阻
止形半導体スイッチ素子6〜9を有するものである。そ
して、これらの半導体スイッチ素子6〜9に並列に、ダ
イオードブリッジからなる全波整流回路とスナバコンデ
ンサとの並列回路からなるスナバ回路22〜25が接続
され、スナバコンデンサ225,235,245,25
5の両端が、スナバ抵抗26〜29またはスナバリアク
トルを介して装置の直流入力電圧部に接続されているこ
とを特徴とする。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の交
流電流源回路において、例えば図3に示すように、電流
形インバータ4のブリッジの各アームに各々1個の逆阻
止形半導体スイッチ素子6〜9を有するものである。そ
して、各スイッチ素子6〜9に並列に、スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとスナバダイオードとの直列回路
からなるスナバ回路30〜33が接続され、かつ、スナ
バコンデンサ303,313,323,333の両端
が、スナバ抵抗26〜29またはスナバリアクトルを介
して装置の直流入力電圧部に接続されていることを特徴
とする。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項1記載の交
流電流源回路において、例えば図4に示すように、電流
形インバータ4Aのブリッジの各アームに各々1個の半
導体整流素子34〜37と自己消弧形半導体スイッチ素
子38〜41との直列回路を有するものである。そし
て、半導体整流素子と自己消弧形半導体スイッチ素子と
の各々の接続点がスナバダイオード422,432,4
42,452を介してスナバコンデンサ424,43
4,444,454の一端に接続され、これらのスナバ
コンデンサの他端が別の2個のスナバダイオード42
4,423、431,433、441,443、45
1,453を介して前記直列回路の両端に接続されてな
るスナバ回路42〜45を備えている。更に、スナバコ
ンデンサ424,434,444,454の両端が、ス
ナバ抵抗26〜29またはスナバリアクトルを介して装
置の直流入力電圧部に接続されていることを特徴とす
る。
【0014】請求項5記載の発明は、請求項1記載の交
流電流源回路において、例えば図5に示すように、電流
形インバータ4Aのブリッジの各アームに各々1個の半
導体整流素子34〜37と自己消弧形半導体スイッチ素
子38〜41との直列回路を有するものである。そし
て、前記ブリッジの上下アームにおいて、交流出力端子
側に接続される素子は半導体整流素子34〜37または
自己消弧形半導体スイッチ素子38〜41の何れかに統
一されている。例えば、図5では、交流出力端子側に接
続される素子が自己消弧形半導体スイッチ素子38〜4
1に統一されている。ブリッジの直流入力端子側の素子
である半導体整流素子34〜37には、スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとスナバダイオードとの直列回路
からなるスナバ回路46〜49が個別かつ並列に接続さ
れ、交流出力端子側の素子である自己消弧形半導体スイ
ッチ素子38〜41には、上下アームの2個の素子3
8,39及び素子40,41の各直列回路に、スナバダ
イオードとスナバコンデンサとスナバダイオードとの直
列回路からなるスナバ回路50,51が並列に接続され
ている。前記各スナバコンデンサ463,473,48
3,493,503,513の両端が、スナバ抵抗26
〜29、52〜55またはスナバリアクトルを介して装
置の直流入力電圧部に接続されていることを特徴とす
る。
【0015】請求項6記載の発明は、請求項1記載の交
流電流源回路において、例えば図6に示すように、電流
形インバータ4Aのブリッジの各アームに各々1個の半
導体整流素子34〜37と自己消弧形半導体スイッチ素
子38〜41との直列回路を有するものである。そし
て、ブリッジの上下アームにおいて、交流出力端子側に
接続される素子は半導体整流素子34〜37または自己
消弧形半導体スイッチ素38〜41子の何れかに統一さ
れている。図6では、交流出力端子側に接続される素子
が自己消弧形半導体スイッチ素子38〜41に統一され
ている。交流出力端子側の上下アームの2個の素子3
8,39及び素子40,41の直列回路に、スナバダイ
オードとスナバコンデンサとスナバダイオードとの直列
回路を並列に接続し、かつ、スナバコンデンサの両端を
別のスナバダイオードを介して各々前記ブリッジの直流
入力端子に接続してなるスナバ回路56,57を備えて
いる。前記各スナバコンデンサ565,575の両端
が、スナバ抵抗26〜29またはスナバリアクトルを介
して装置の直流入力電圧部に接続されていることを特徴
とする。
【0016】請求項7記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5または6記載の交流電流源回路において、例
えば図7に示すように、直流入力電圧部の正側と電流形
インバータ4Aの直流入力端子の正側との間、及び、前
記直流入力電圧部の負側と電流形インバータ4Aの直流
入力端子の負側との間に、直流リアクトル3a,3bの
エネルギー回生用ダイオード58,59を各々接続した
ことを特徴とする。
【0017】請求項8記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6または7記載の交流電流源回路におい
て、例えば図8に示すように、チョッパ回路のスイッチ
ング周波数を、電流形インバータの出力周波数に同期し
た2倍の周波数としたことを特徴とする。
【0018】請求項9記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7または8記載の交流電流源回路にお
いて、チョッパ回路における力行モードからフリーホイ
ーリングモードに切り替えるスイッチングのタイミング
と、電流形インバータにおける転流のタイミングとを同
期させたことを特徴とする。
【0019】請求項10記載の発明は、請求項1,2,
3,4,5,6,7,8または9記載の交流電流源回路
において、例えば図2に示すように、直流リアクトル3
a,3bを、同一鉄心で2巻線のリアクトル3Aにより
構成したことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図1は請求項1,2に記載した発
明の実施形態を示す主回路構成図であり、図9と同一の
構成部品には同一符号を付してある。図1において、直
流電源15が、チョッパ回路14の直流入力端子に接続
されている。チョッパ回路14の直流出力端子は、同一
容量の個別の直流リアクトル(DCL)3a,3bを介
し、電流形インバータ4の直流側入力端子に接続され、
更に電流形インバータ4の交流出力端子が容量性負荷5
の両端に接続されている。
【0021】ここで、電流形インバータ4は、2×n
(nは2以上の整数)個の半導体スイッチを有するn相
フルブリッジ構成であればよい。この点は、以下の実施
形態においても同様である。
【0022】チョッパ回路14は、単位チョッパ14
a,14bを2段、直接に接続して構成されている。単
位チョッパ14aは、コンデンサ16、IGBT(絶縁
ゲート形バイポーラトランジスタ)18、ダイオード2
0から構成され、また、単位チョッパ14bも同様にコ
ンデンサ17、IGBT19、ダイオード21から構成
されている。ここで、コンデンサ16,17は同一容量
であり、両者の接続点がダイオード20,21の直列接
続点に接続されている。なお、チョッパ回路14の半導
体スイッチ素子はIGBT以外の素子であっても良い。
【0023】電流形インバータ4を構成する逆阻止形半
導体スイッチ素子としてのサイリスタ6〜9には、全波
整流形クランプ式スナバ回路22〜24が並列に接続さ
れている。スナバ回路22は、全波整流回路を構成する
ダイオード221〜224からなるダイオードブリッジ
と、コンデンサ225とを並列接続して構成される。他
のスナバ回路23〜25についても、同様にダイオード
231〜234及びコンデンサ235、ダイオード24
1〜244及びコンデンサ245、ダイオード251〜
254及びコンデンサ255によって各々構成されてい
る。各スナバ回路22〜25の全波整流回路の2入力端
子は、それぞれサイリスタ6〜9のアノード及びカソー
ドに接続されている。
【0024】そして、スナバ回路22のコンデンサ22
5の両端は、スナバ抵抗26を介してコンデンサ16の
正極とコンデンサ17の負極とに接続されている。スナ
バ回路24のコンデンサ245の両端は、抵抗29を介
してコンデンサ16の正極とコンデンサ17の負極とに
接続されている。スナバ回路23のコンデンサ235の
両端は、抵抗27を介してコンデンサ16の正極とコン
デンサ17の負極とに接続されている。また、スナバ回
路25のコンデンサ255の両端は、抵抗28を介して
コンデンサ16の正極とコンデンサ17の負極とに接続
されている。
【0025】以下、この実施形態の動作を説明する。本
実施形態では、チョッパ回路14の正側出力端子、負側
出力端子共に、2つの分割した直流リアクトル3a,3
bを直接介して電流形インバータ4の直流入力端子に接
続した構成となっている。これにより、単位チョッパ1
4a,14b内のIGBT18,19を同時にオン・オ
フする場合、IGBT18,19をオフにしたフリーホ
イーリングモード時の電流は、DCL3b→ダイオード
21→ダイオード20→DCL3a→電流形インバータ
4→DCL3bの経路で流れる。よって、チョッパ回路
14の2つの直流出力端子の電圧は、コンデンサ16,
17により分圧された中性点の電圧にクランプされる。
【0026】このような回路構成において、容量性負荷
5の両端に発生する電圧の振幅値が直流電源15の電圧
値よりも小さい条件で運転していれば、電流形インバー
タ4のサイリスタ6〜9の各点の定常的な電位(スイッ
チングサージを考慮しない電位)は、直流電源15から
供給される電圧の範囲以内に収まる。このため、サイリ
スタ6〜9のスイッチングサージ保護用に、全波整流形
クランプ式スナバ回路22〜25をサイリスタ6〜9に
各々並列に接続し、そのクランプ先(放電先)を装置の
直流入力部である直流電源15とすることが可能とな
る。
【0027】良く知られているように、クランプ式スナ
バ回路22〜25は、図9に示した充放電形RCスナバ
回路に比べて不必要な充放電損失を生じることなく半導
体素子を保護できる特徴がある。従ってこの実施形態に
よれば、スナバ回路22〜25の容量も小さくて済み、
装置全体の小形軽量化、低価格化に寄与することができ
る。
【0028】次に、図2は、前後するが請求項10に記
載した発明の実施形態を示している。図1の実施形態と
の相違点は、図1のDCL3a,3bとしてそれぞれ個
別のリアクトルを用いる代わりに、同一鉄心でDCL3
a,3bに相当する2巻線を有するDCL3Aを用いた
点である。その他の構成及び動作は図1の実施形態と同
一であるため、重複を避けるために説明を省略する。
【0029】図2の実施形態によれば、同一鉄心のDC
L3Aを用いることで、直流リアクトルの一層の小形軽
量化、低価格化が可能となる。なお、この実施形態は、
以下に述べる他の実施形態にも勿論適用可能である。
【0030】図3は、請求項3に記載した発明の実施形
態を示している。図1の実施形態との相違点は、図1で
は、サイリスタ6〜9のスナバ回路として全波整流形ク
ランプ式スナバ回路22〜25を用いたが、図3の実施
形態では、ダイオード−コンデンサ−ダイオードの直列
回路からなる半波整流形クランプ式スナバ回路30〜3
3をサイリスタ6〜9に並列に接続した点である。
【0031】各スナバ回路30〜33において、30
1,302,311,312,321,322,33
1,332はダイオード、303,313,323,3
33はコンデンサである。各コンデンサ303,31
3,323,333の両端は、図1と同様に抵抗26〜
29を介してコンデンサ16の正極とコンデンサ17の
負極とに接続されている。
【0032】これらのスナバ回路30〜33では、スナ
バコンデンサを2つのダイオードによって両側からブロ
ックすることで、通常運転時における電流形インバータ
4の各部の電位変化に対しても、スナバ回路30〜33
を介して直流電源15へのクランプを可能としている。
【0033】図4は、請求項4に記載した発明の実施形
態を示している。図1の実施形態との相違点は、電流形
インバータ4Aにおいて、各アームを構成する半導体ス
イッチ素子として、図1のサイリスタ6〜9の代わり
に、半導体整流素子であるダイオード34と自己消弧形
半導体スイッチ素子であるIGBT38、ダイオード3
5とIGBT39、ダイオード36とIGBT40、ダ
イオード37とIGBT41の直列回路をそれぞれ用い
ている点と、そのスナバ回路として、1アーム分一括
で、ダイオードとコンデンサとから成るクランプ式スナ
バ回路42〜45を用いている点である。
【0034】ここで、スナバ回路42はダイオード42
1〜423及びコンデンサ424により、スナバ回路4
3はダイオード431〜433及びコンデンサ434に
より、スナバ回路44はダイオード441〜443及び
コンデンサ444により、スナバ回路45はダイオード
451〜453及びコンデンサ454によりそれぞれ構
成されている。
【0035】スナバ回路の接続構成を、スナバ回路42
を例に挙げて説明する。ダイオード34及びIGBT3
8の直列回路の両端には、アノードを相互に接続したダ
イオード421,423のカソードが各々接続されてい
る。ダイオード34とIGBT38との接続点には、ダ
イオード422のアノードが接続され、そのカソードと
ダイオード421,423のアノードとの間にコンデン
サ424が接続される。そして、コンデンサ424の両
端は抵抗26を介してコンデンサ16の正極とコンデン
サ17の負極とに接続されている。
【0036】他のスナバ回路43〜45についても同様
の接続構成であり、スナバ回路43ではコンデンサ43
4の両端が抵抗27を介してコンデンサ16の正極とコ
ンデンサ17の負極とに接続されている。また、スナバ
回路44では、コンデンサ444の両端が抵抗29を介
してコンデンサ16の正極とコンデンサ17の負極とに
接続されている。スナバ回路45では、コンデンサ43
4の両端が抵抗28を介してコンデンサ16の正極とコ
ンデンサ17の負極とに接続されている。
【0037】図1の電流形インバータ4に示したよう
に、半導体スイッチ素子としてサイリスタを用いると、
一般的には、サイリスタのスイッチング性能から、高周
波出力への対応としては出力周波数が2,3kHz程度
以下という制約が生じる。このため、図4の実施形態で
は、電流形インバータ4Aの半導体スイッチ素子として
高周波スイッチング性能の高いIGBT38〜41を用
いることで、高周波の出力周波数(2,3kHz以上)
への対応を可能としている。
【0038】しかし、IGBTのように高速スイッチン
グが可能な自己消弧形半導体素子は、逆耐圧が小さいの
が一般的であるため、IGBT38〜41に対し逆直列
にブロックダイオード34〜37を接続することで、1
アーム分のスイッチを構成するようにした。また、その
スナバ回路42〜45は、ブロックダイオード34〜3
7とIGBT38〜41との両方を保護する必要がある
ため、ブロックダイオード及びIGBTの直列回路の両
端と、ブロックダイオード及びIGBTの接続点との合
計3箇所を、それぞれダイオードを介して直流電源15
に接続する構成としている。
【0039】ここで、図3に示したスナバ回路30〜3
3のように、コンデンサとその両端に接続されたダイオ
ードとからなるスナバ回路を各ブロックダイオード34
〜37とIGBT38〜41とに個別に接続し、全体と
してスナバ回路を8個用いてもブロックダイオード34
〜37及びIGBT38〜41を保護可能なことは言う
までもない。しかるに、このような回路構成に対し、図
4の実施形態によれば、スナバ回路に用いる部品点数を
削減することができ、コストの低減に寄与することがで
きる。
【0040】図5は、請求項5に記載した発明の実施形
態である。図4との相違点は、電流形インバータ4Aに
おける、各アームのブロックダイオード34〜37とI
GBT38〜41との直列回路の接続の順番を変更した
点、及び、スナバ回路46〜51の構成である。
【0041】現在、一般に市販されているIGBTのう
ち、600Vまたは1200Vクラスで数十〜数百Aの
定格を持つものは、「2in1」パッケージが汎用品と
なっている。そのため、図5に示すように、インバータ
4Aの交流出力端子側に各アームのIGBTを集め、I
GBT38,39と、IGBT40,41とにそれぞれ
汎用品の「2in1」パッケージを用いれば、個別部品
のIGBTを用いるよりも装置の低価格化が可能とな
る。
【0042】更に、「2in1」パッケージでは、パッ
ケージ単位でのスナバ回路の適用が簡単となるため、
「2in1」パッケージであるIGBT38,39と、
同じく「2in1」パッケージであるIGBT40,4
1とに、スナバ回路50,51が各々接続されている。
【0043】このスナバ回路50,51において、50
1,502,511,512はダイオード、503,5
13はコンデンサである。更に、52〜55はコンデン
サ503,513の両端とコンデンサ16の正極、コン
デンサ17の負極との間に接続された抵抗である。ま
た、46〜49はダイオード34〜37に各々並列接続
されたスナバ回路であり、461,462,471,4
72,481,482,491,492はダイオード、
463,473,483,493はコンデンサである。
【0044】なお、図示されてはいないが、IGBT3
8〜41とブロックダイオード34〜37とを入れ替え
てブロックダイオード34〜37を電流形インバータ4
Aの交流出力端子側に集め、これらのブロックダイオー
ド34〜37に「2in1」パッケージを適用しても、
同様な効果が得られることはいうまでもない。
【0045】図6は、請求項6に記載した発明の実施形
態である。図5との相違点は、電流形インバータ4Aに
取り付けられたスナバ回路56,57の構成であり、図
6の実施形態では上下アーム一括で合計2個となってい
る。
【0046】図6において、スナバ回路56は、ダイオ
ード561〜564及びコンデンサ565により構成さ
れ、コンデンサ565の両端が抵抗26,27を介して
コンデンサ16の正極とコンデンサ17の負極とに接続
されている。また、スナバ回路57は、ダイオード57
1〜574及びコンデンサ575により構成され、コン
デンサ575の両端が抵抗29,28を介してコンデン
サ16の正極とコンデンサ17の負極とに接続されてい
る。
【0047】この実施形態によれば、スナバ回路56,
57の全部品点数が図5のスナバ回路46〜51の全部
品点数よりも大幅に少ないため、装置の一層の小形化、
低価格化が可能となる。図6の回路構成は、出力容量が
比較的小さい装置に有効であり、電流形インバータ4A
を構成する各半導体素子34〜41の接続配線インダク
タンス成分が無視できる程度である時に適用可能とな
る。
【0048】なお、出力容量が大きい装置においては、
電流形インバータ4Aにおけるブロックダイオード34
〜37とIGBT38〜41との間の配線インダクタン
スが無視できなくなる(各半導体の物理的大きさと大電
流によるL・di/dtの影響による)ため、図5に示
した実施形態の方がより現実的である。
【0049】図7は、請求項7に記載した発明の実施形
態である。図5の実施形態との相違点は、DCL3aと
インバータ4Aとの接続点と、直流電源15の正側端子
との間にダイオード58を接続し、DCL3bとインバ
ータ4Aとの接続点と、直流電源15の負側端子との間
にダイオード59を接続したことである。
【0050】これらのダイオード58,59の役割は、
装置が通常運転中に何らかの原因でインバータ4Aが異
常停止し、IGBT38〜41がすべてオフした時に、
DCL3a,3bに蓄えられていたエネルギーを直流電
源15に直接回生するか、またはチョッパ回路14を介
し環流させることにある。このような動作により、DC
L3a,3bの過剰なエネルギーがスナバ回路46〜5
1に流れ込むのを阻止できるため、スナバ回路46〜5
1としては小容量で小形、低価格のものを使用すること
ができる。なお、この実施形態は他の実施形態にも適用
可能である。
【0051】図8は、請求項8,9に記載した発明の実
施形態の動作説明図である。例えば、図4におけるイン
バータ4AのIGBT38,41が図8に示すごとく同
一の信号でオン・オフし、IGBT39,40が同様に
同一の信号でオン・オフしているとする。
【0052】このような動作を行なっている時、DCL
3a,3bに流れる電流のリップル成分を無視すれば、
容量性負荷5に供給されるインバータ4Aの出力電流
は、図8に示すように矩形波の交流となる。この出力電
流によって生じる負荷5の端子電圧(出力電圧)は、三
角波状の波形となる。一方、DCL3a,3bの両端に
印加される電圧は、インバータ4AのIGBT38〜4
1のオン信号で負荷電圧を同期整流した電圧波形と、チ
ョッパ回路14の出力電圧との差電圧となる。
【0053】ここで、チョッパ回路14の出力周波数が
インバータ4Aの出力周波数の2倍であれば、DCL3
a,3bの両端に印加される電圧は負荷電圧を同期整流
した電圧と同じ周波数になる。更に、両電圧の位相を合
わせることで、その周波数分の多くをキャンセルするこ
とができる。この結果、DCL3a,3bの両端への印
加電圧(リップル電圧)が小さくなり、DCL3a,3
bの小形化、低価格化が可能となる。
【0054】本発明においては、すべての実施形態に共
通して、チョッパ回路14のスイッチング周波数を電流
形インバータの出力周波数に同期した2倍の周波数と
し、これに加えて、チョッパ回路14において、力行モ
ードからフリーホイーリングモードに切り替えるスイッ
チングタイミングと、電流形インバータ14または14
Aの転流のタイミングとを同期させることにより、電流
形インバータの出力電流のビート発生を抑制し、DCL
のリップル電圧を抑制してDCLの小形化、低価格化を
図ることができる。
【0055】また、上記各実施形態において、スナバ抵
抗の代わりにスナバリアクトルを用いることも可能であ
る。
【0056】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来の電流形インバータではその適用が困難であった低損
失な放電阻止形のクランプ式スナバ回路を、簡単な回路
構成で使用可能となる。その結果、特に高周波出力の装
置においては、小形化、高効率化、低価格化の効果が大
きい。更に、チョッパ回路と電流形インバータとの同期
運転により、直流リアクトルの責務を減らし、直流リア
クトルの容量低減による小形化、低価格化が可能にな
る。その結果、交流電流源回路全体の小形軽量化、製造
コストの低減、効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2に記載した発明の実施形態を示す
回路図である。
【図2】請求項10に記載した発明の実施形態を示す回
路図である。
【図3】請求項3に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。
【図4】請求項4に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。
【図5】請求項5に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。
【図6】請求項6に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。
【図7】請求項7に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。
【図8】請求項8,9に記載した発明の実施形態の動作
説明図である。
【図9】従来の技術を示す回路図である。
【符号の説明】
3a,3b,3A 直流リアクトル(DCL) 4,4A 電流形インバータ 5 容量性負荷 6〜9 サイリスタ 14 チョッパ回路 14a,14b 単位チョッパ 15 直流電源 16,17,225,235,245,255,30
3,313,323,333,424,434,44
4,454,463,473,483,493, 50
3,513,565,575 コンデンサ 18,19,38〜41 IGBT 20,21,34〜37,58,59,221〜22
4,231〜234,241〜244,251〜25
4,301,302,311,312,321, 32
2,331,332,421〜423,431〜43
3,441〜443, 451〜453,461,46
2,471,472,481,482,491, 49
2,501,502,511,512,561〜56
4,571〜574 ダイオード 22〜25,30〜33,42〜45,46〜51,5
6,57 スナバ回路 26〜29,52〜55 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 7/5387

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧をチョッパ回路及び直流リ
    アクトルにより直流電流に変換し、この直流電流を2×
    n(nは2以上の整数)個の半導体スイッチ素子を有す
    るn相フルブリッジ構成の半導体電流形インバータによ
    り矩形波状の交流電流に変換して出力する交流電流源回
    路において、 前記チョッパ回路は、直流入力電圧部の直流入力電圧を
    二分するコンデンサと、これらのコンデンサに接続され
    る半導体スイッチ素子とを各々有する単位チョッパを2
    段直列接続して構成され、かつ、正側出力端子及び負側
    出力端子が、各端子に対応して設けられた前記直流リア
    クトルを介して前記電流形インバータの直流入力端子に
    接続されると共に、 前記電流形インバータに用いられる半導体スイッチ素子
    のスナバ回路としてクランプ式スナバ回路を用い、この
    スナバ回路を構成するスナバコンデンサの両端を前記直
    流入力電圧部の両端に接続したことを特徴とする交流電
    流源回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の交流電流源回路におい
    て、 前記半導体電流形インバータのブリッジの各アームに各
    々1個の逆阻止形半導体スイッチ素子を有し、 各スイッチ素子に並列に、ダイオードブリッジからなる
    全波整流回路とスナバコンデンサとの並列回路からなる
    スナバ回路が接続され、かつ、スナバコンデンサの両端
    が、スナバ抵抗またはスナバリアクトルを介して装置の
    直流入力電圧部に接続されていることを特徴とする交流
    電流源回路。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の交流電流源回路におい
    て、 前記電流形インバータのブリッジの各アームに各々1個
    の逆阻止形半導体スイッチ素子を有し、 各スイッチ素子に並列に、スナバダイオードとスナバコ
    ンデンサとスナバダイオードとの直列回路からなるスナ
    バ回路が接続され、かつ、スナバコンデンサの両端が、
    スナバ抵抗またはスナバリアクトルを介して装置の直流
    入力電圧部に接続されていることを特徴とする交流電流
    源回路。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の交流電流源回路におい
    て、 前記電流形インバータのブリッジの各アームに各々1個
    の半導体整流素子と自己消弧形半導体スイッチ素子との
    直列回路を有し、 前記半導体整流素子と自己消弧形半導体スイッチ素子と
    の接続点がスナバダイオードを介してスナバコンデンサ
    の一端に接続され、このスナバコンデンサの他端が別の
    2個のスナバダイオードを介して前記直列回路の両端に
    接続されてなるスナバ回路を備え、 前記スナバコンデンサの両端が、スナバ抵抗またはスナ
    バリアクトルを介して装置の直流入力電圧部に接続され
    ていることを特徴とする交流電流源回路。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の交流電流源回路におい
    て、 前記電流形インバータのブリッジの各アームに各々1個
    の半導体整流素子と自己消弧形半導体スイッチ素子との
    直列回路を有し、 前記ブリッジの上下アームにおいて、交流出力端子側に
    接続される素子は半導体整流素子または自己消弧形半導
    体スイッチ素子の何れかに統一されていると共に、 前記ブリッジの直流入力端子側の素子には、スナバダイ
    オードとスナバコンデンサとスナバダイオードとの直列
    回路からなるスナバ回路が個別かつ並列に接続され、 前記交流出力端子側の素子には、上下アームの2個の素
    子の直列回路に、スナバダイオードとスナバコンデンサ
    とスナバダイオードとの直列回路からなるスナバ回路が
    並列に接続され、 前記各スナバコンデンサの両端が、スナバ抵抗またはス
    ナバリアクトルを介して装置の直流入力電圧部に接続さ
    れていることを特徴とする交流電流源回路。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の交流電流源回路におい
    て、 前記電流形インバータのブリッジの各アームに各々1個
    の半導体整流素子と自己消弧形半導体スイッチ素子との
    直列回路を有し、 前記ブリッジの上下アームにおいて、交流出力端子側に
    接続される素子は半導体整流素子または自己消弧形半導
    体スイッチ素子の何れかに統一されていると共に、 前記交流出力端子側の上下アームの2個の素子の直列回
    路に、スナバダイオードとスナバコンデンサとスナバダ
    イオードとの直列回路を並列に接続し、かつ、前記スナ
    バコンデンサの両端を別のスナバダイオードを介して各
    々前記ブリッジの直流入力端子に接続してなるスナバ回
    路を備え、 前記各スナバコンデンサの両端が、スナバ抵抗またはス
    ナバリアクトルを介して装置の直流入力電圧部に接続さ
    れていることを特徴とする交流電流源回路。
  7. 【請求項7】 請求項1,2,3,4,5または6記載
    の交流電流源回路において、 前記直流入力電圧部の正側と電流形インバータの直流入
    力端子の正側との間、及び、前記直流入力電圧部の負側
    と電流形インバータの直流入力端子の負側との間に、前
    記直流リアクトルのエネルギー回生用ダイオードを各々
    接続したことを特徴とする交流電流源回路。
  8. 【請求項8】 請求項1,2,3,4,5,6または7
    記載の交流電流源回路において、 前記チョッパ回路のスイッチング周波数を、前記電流形
    インバータの出力周波数に同期した2倍の周波数とした
    ことを特徴とする交流電流源回路。
  9. 【請求項9】 請求項1,2,3,4,5,6,7また
    は8記載の交流電流源回路において、 前記チョッパ回路における力行モードからフリーホイー
    リングモードに切り替えるスイッチングのタイミング
    と、前記電流形インバータにおける転流のタイミングと
    を同期させたことを特徴とする交流電流源回路。
  10. 【請求項10】 請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8または9記載の交流電流源回路において、 前記直流リアクトルを、同一鉄心で2巻線のリアクトル
    により構成したことを特徴とする交流電流源回路。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169672B1 (en) * 1996-07-03 2001-01-02 Hitachi, Ltd. Power converter with clamping circuit
US6326771B1 (en) * 1999-03-08 2001-12-04 02 Micro International Limited Buffer battery power supply system
EP1047180A3 (de) * 1999-04-20 2001-04-11 ABBPATENT GmbH ARCP Dreipunkt- oder Mehrpunktstromrichter
US7035124B2 (en) * 2000-12-22 2006-04-25 Bowman Power Group Ltd. Damping system
JP4691813B2 (ja) * 2001-03-30 2011-06-01 三菱電機株式会社 二重チョッパ用パワー基板
CA2461223C (en) * 2004-03-16 2013-05-28 Stanley Phillips Apparatus for generating ozone and/or o1 using a high energy plasma discharge
SI2408101T1 (sl) * 2009-03-10 2019-03-29 Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. Inverterski tokokrog
US7990743B2 (en) * 2009-10-20 2011-08-02 General Electric Company System and method for decreasing solar collector system losses
US7855906B2 (en) * 2009-10-26 2010-12-21 General Electric Company DC bus voltage control for two stage solar converter
US8050062B2 (en) * 2010-02-24 2011-11-01 General Electric Company Method and system to allow for high DC source voltage with lower DC link voltage in a two stage power converter
CN102832796A (zh) * 2011-06-15 2012-12-19 力博特公司 缓冲电路和具有该缓冲电路的逆变器
CN103580502A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 华为技术有限公司 电源转换电路及控制直流-交流电路的方法
JP7237545B2 (ja) * 2018-11-27 2023-03-13 株式会社東芝 電気車用電源装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849873A (en) * 1987-11-05 1989-07-18 Medar, Inc. Active snubber for an inverter
US4876635A (en) * 1988-12-23 1989-10-24 General Electric Company Series resonant inverter with lossless snubber-resetting components
JP2929635B2 (ja) * 1990-01-31 1999-08-03 東芝ライテック株式会社 電源回路
JP2674341B2 (ja) * 1991-03-27 1997-11-12 三菱電機株式会社 電力変換装置のスナバ回路
US5710698A (en) * 1994-09-30 1998-01-20 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Delta connected resonant snubber circuit

Also Published As

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