JP3246584B2 - AC / DC converter - Google Patents

AC / DC converter

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JP3246584B2
JP3246584B2 JP28279594A JP28279594A JP3246584B2 JP 3246584 B2 JP3246584 B2 JP 3246584B2 JP 28279594 A JP28279594 A JP 28279594A JP 28279594 A JP28279594 A JP 28279594A JP 3246584 B2 JP3246584 B2 JP 3246584B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,AC/DCコンバータ
に関するものであり,特に入力電流波形を正弦波状に保
ちつつ,効率よく動作するAC/DCコンバータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC / DC converter, and more particularly, to an AC / DC converter that operates efficiently while maintaining a sinusoidal input current waveform.

【0002】[0002]

【従来技術】商用交流電源を受けて直流出力に変換する
コンバータにおいて,近年は入力電流波形を正弦波に近
づけて高調波を低減することが要請されてきており,こ
の要請にこたえて高周波スイッチング技術を利用した高
調波抑制コンバータが実現されてきている。その中で,
多相交流入力の場合には単相交流と比較して回路構成が
複雑である。一例として本件と同一出願人により平成1
年6月15日に出願された特願平1−153229号の直流電源
装置では,三相交流で主回路に少なくともダイオードを
18個,FETを3個必要とする。また平成4年10月
に電気学会電子デバイス・半導体電力変換合同研究会
(SPC-92-38)で発表された論文「正弦波PWMコンバー
タのモデリングと制御」では,三相交流で主回路に少な
くともダイオードを6個,パワートランジスタを6個必
要とする。さらに平成5年9月に電子情報通信学会電子
通信用電源技術研究会(PE-93-09) で発表された論文
「高調波低減機能を有する三相入力コンバータについ
て」では,主回路に少なくともダイオードを18個,I
GBTを6個必要とする。そしてこれらいずれもスイッ
チング素子を駆動する制御回路については,当然互いに
絶縁して個別にかつ相毎に好ましい関連をもって駆動信
号を発生するように構成されなければならない。
2. Description of the Related Art In a converter that receives a commercial AC power supply and converts it into a DC output, it has recently been required to reduce the harmonics by bringing the input current waveform closer to a sine wave. , A harmonic suppression converter utilizing the same has been realized. inside that,
The circuit configuration of a multi-phase AC input is more complicated than that of a single-phase AC input. As an example, Heisei 1
In the DC power supply device of Japanese Patent Application No. 1-153229 filed on June 15, 2003, a three-phase AC requires at least 18 diodes and 3 FETs in a main circuit. In a paper “Modeling and Control of Sine-Wave PWM Converters” published at the Institute of Electrical and Electronics Engineers Power and Semiconductor Power Conversion Joint Study Group (SPC-92-38) in October 1992, at least three-phase AC was applied to the main circuit. It requires six diodes and six power transistors. In addition, in a paper “On a Three-Phase Input Converter with Harmonic Reduction Function” published in September 1993 at the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (ITE-93-09), at least a diode was included in the main circuit. 18 pieces, I
Requires 6 GBTs. In any case, the control circuits for driving the switching elements must be insulated from each other and generated so as to generate drive signals individually and in a preferable relation for each phase.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は,多相交流に
対しても少ない主回路部品と簡単な制御回路で構成され
るAC/DCコンバータであって,入力電流波形を正弦
波状にしつつ、効率よく動作するAC/DCコンバータ
を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an AC / DC converter comprising a small number of main circuit components and a simple control circuit even for polyphase alternating current. It is an object to provide an AC / DC converter that operates efficiently.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め,本発明では以下の手段を提案するものである。まず
第一の手段として,n(nは2以上の整数)相の多相交
流を受けるn個の入力端子と,該n個の入力端子に連な
る各線路にそれぞれ直列に接続されたチョークコイル
と,n本の前記線路に各入力点が接続された回路であっ
て,n組のダイオードアームからなるn相全波ブリッジ
整流回路と,該n相全波ブリッジ整流回路の出力端子間
に接続された平滑用のコンデンサと,前記n相全波ブリ
ッジ整流回路のアームの一方の側のn個のダイオードに
それぞれ並列に接続されたn個のスイッチング素子と,
出力端子検出電圧の検出値に応じて前記出力端子間の電
圧を調整するように前記スイッチング素子を制御する制
御信号を発生する制御回路と,を備えたAC/DCコン
バータにおいて,前記制御信号は,力率改善を行うよう
前記多相交流の周波数よりも十分高い周波数で,かつ前
記n個のスイッチング素子をすべて同時オン・同時オフ
させる単一種類の信号であり,前記制御信号で前記n個
のスイッチング素子をすべて同時オン・同時オフさせる
ことにより,力率改善に対しては入力電圧,入力電流を
検出することなく力率の改善を行うことを特徴とするA
C/DCコンバータを提案するものである。
To solve this problem, the present invention proposes the following means. First, as first means, there are provided n input terminals for receiving an n-phase (n is an integer of 2 or more) polyphase alternating current, and choke coils connected in series to respective lines connected to the n input terminals. , A circuit in which each input point is connected to the n lines, which is connected between an n-phase full-wave bridge rectifier circuit including n sets of diode arms and an output terminal of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit. A smoothing capacitor, and n switching elements connected in parallel to n diodes on one side of the arm of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit, respectively.
A control circuit for generating a control signal for controlling the switching element so as to adjust the voltage between the output terminals according to the detection value of the output terminal detection voltage, wherein the control signal is: This is a single type of signal that has a frequency sufficiently higher than the frequency of the polyphase alternating current to perform power factor improvement and that simultaneously turns on and off all of the n switching elements simultaneously. By turning on and off all the switching elements simultaneously, the power factor can be improved without detecting the input voltage and input current.
It proposes a C / DC converter.

【0005】第2の手段としては,単相交流を受ける一
対の入力端子と,該一対の入力端子に連なる2本の線路
のいずれか又は双方に直列に接続されたチョークコイル
と,前記2本の線路に各入力点が接続された回路であっ
て,2組のダイオードアームからなる単相ブリッジ整流
回路と,該単相ブリッジ整流回路の出力端子間に接続さ
れた平滑用のコンデンサと,前記単相ブリッジ整流回路
のアームの一方の側の2個のダイオードにそれぞれ並列
に接続された2個のスイッチング素子と,出力端子検出
電圧の検出値に応じて前記出力端子間の電圧を調整する
ように前記スイッチング素子を制御する制御信号を発生
する制御回路と,を備えたAC/DCコンバータにおい
て,前記制御信号は,力率改善を行うよう前記単相交流
の周波数よりも十分高い周波数で,かつ前記2個のスイ
ッチング素子を同時オン・同時オフさせる単一種類の信
号であり,前記制御信号で前記2個のスイッチング素子
を同時オン・同時オフさせることにより,力率改善に対
しては入力電圧,入力電流を検出することなく力率の改
善を行うことを特徴とするAC/DCコンバータを提案
するものである。
As a second means, a pair of input terminals for receiving a single-phase alternating current, a choke coil connected in series to one or both of two lines connected to the pair of input terminals, A single-phase bridge rectifier circuit comprising two sets of diode arms, a smoothing capacitor connected between output terminals of the single-phase bridge rectifier circuit, A single-phase bridge rectifier circuit includes two switching elements connected in parallel to two diodes on one side of an arm, and a voltage between the output terminals according to a detection value of an output terminal detection voltage. And a control circuit for generating a control signal for controlling the switching element, wherein the control signal is more than the frequency of the single-phase alternating current so as to improve the power factor. A high-frequency signal of a single type for simultaneously turning on and off the two switching elements simultaneously. The control signal turns on and off the two switching elements simultaneously to improve power factor. On the other hand, the present invention proposes an AC / DC converter characterized in that the power factor is improved without detecting the input voltage and the input current.

【0006】第3の手段としては,上記第1の手段また
は第2の手段において,その制御回路は各スイッチング
素子を時比率制御により出力調整を行うことを特徴とす
るAC/DCコンバータを提案するものである。
As a third means, there is proposed an AC / DC converter characterized in that in the first means or the second means, the control circuit adjusts the output of each switching element by time ratio control. Things.

【0007】第4の手段としては,上記第3の手段にお
いて,各チョークコイルの電流について各スイッチング
周期毎にカットオフ期間を設けることを提案するもので
ある。
As a fourth means, in the third means, it is proposed to provide a cut-off period for each switching cycle for the current of each choke coil.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明にかかるAC/DCコンバータ
の一実施例である。まず構成について説明する。このA
C/DCコンバータ1は三相商用交流電源3を入力端子
5,7,9で受電する。そしてこれらの三本の線路はフ
ィルタ11を介してそれぞれチョークコイルL1,L2,L3に接
続される。これらの3本の線路には,さらに6個のダイ
オードD1〜D6からなるブリッジ整流回路の入力側に接続
される。また一方のアームのダイオードD1,D2,D3にはそ
れぞれ並列に3個のスイッチング素子であるFETQ1,Q
2,Q3のドレイン・ソースを接続する。このダイオードD1
〜D6からなるブリッジ整流回路の出力側であるダイオー
ドD1,D2,D3の各アノードと,ダイオードD4,D5,D6回路の
カソードとの間にはコンデンサC1が接続されるととも
に,出力端子17と19とに接続される。この出力端子17,
19間に負荷21が接続される。このAC/DCコンバータ
1の出力電圧は検出比較回路15で検出して内部の基準電
圧と比較されて,その誤差信号が制御回路13に供給され
る。制御回路13では3個のFETQ1,Q2,Q3の各ゲートに
オン・オフ信号をそれぞれ抵抗R1,R2,R3を介して供給す
る。このオン・オフ信号は三相商用交流電源3の周波数
よりはるかに高い周波数,例えば100kHzで同時にオン,
同時にオフ駆動するものである。
FIG. 1 shows an embodiment of an AC / DC converter according to the present invention. First, the configuration will be described. This A
C / DC converter 1 receives three-phase commercial AC power supply 3 at input terminals 5, 7 and 9. These three lines are connected to choke coils L1, L2, L3 via a filter 11, respectively. These three lines are further connected to the input side of a bridge rectifier circuit composed of six diodes D1 to D6. The diodes D1, D2, and D3 of one arm are respectively connected in parallel with three switching elements, FETs Q1, Q
2. Connect the drain and source of Q3. This diode D1
A capacitor C1 is connected between the anodes of the diodes D1, D2, and D3, which are the output sides of the bridge rectifier circuit composed of D6 to D6, and the cathodes of the diodes D4, D5, and D6. And connected to. This output terminal 17,
A load 21 is connected between 19. The output voltage of the AC / DC converter 1 is detected by a detection / comparison circuit 15 and compared with an internal reference voltage, and an error signal is supplied to a control circuit 13. The control circuit 13 supplies on / off signals to the gates of the three FETs Q1, Q2, Q3 via resistors R1, R2, R3, respectively. This ON / OFF signal is simultaneously turned on at a frequency much higher than the frequency of the three-phase commercial AC power supply 3, for example, 100 kHz.
It is driven off at the same time.

【0009】次にこのように構成されたAC/DCコン
バータ1の動作説明をする。3個のFETQ1,Q2,Q3の各
ゲートに同時にオン駆動信号を供給すると,図2にその
等価回路を示すように,Y結線上の昇圧用のチョークコ
イルL1,L2,L3が商用交流入力電圧の負荷として接続され
た形となる。したがって各チョークコイルL1,L2,L3に流
れる各相の電流は,その初期値がゼロであれば〔数1〕
の位置に示される数式(1),(2),(3) で表される。そして
各相の電流のピーク値は〔数1〕の位置に示される数式
(5),(6),(7) で表される。したがって各電流のピーク値
は各相電圧に比例する。商用交流入力電圧の1周期の間
に固定周波数,固定パルス幅でスイッチング素子である
FETQ1,Q2,Q3を駆動すると,各電流ピーク値は相電圧
に比例する。またオン期間の電流積分量も相電圧に比例
する。
Next, the operation of the AC / DC converter 1 configured as described above will be described. When an on-drive signal is simultaneously supplied to the gates of the three FETs Q1, Q2, and Q3, the boosting choke coils L1, L2, and L3 on the Y connection are connected to the commercial AC input voltage as shown in an equivalent circuit in FIG. Connected as a load. Therefore, if the initial value of each phase current flowing through each of the choke coils L1, L2, L3 is zero, [Equation 1]
Are represented by equations (1), (2), and (3) shown at the position of. The peak value of the current of each phase is calculated by the formula shown in the position of [Equation 1].
(5), (6), and (7). Therefore, the peak value of each current is proportional to each phase voltage. When the FETs Q1, Q2, and Q3, which are switching elements, are driven at a fixed frequency and a fixed pulse width during one cycle of the commercial AC input voltage, each current peak value is proportional to the phase voltage. Also, the amount of current integration during the ON period is proportional to the phase voltage.

【0010】[0010]

【数1】(Equation 1)

【0011】次にスイッチング素子であるFETQ1,Q2,
Q3のオンからオフ期間への電流経路の変化等について説
明する。FETQ1,Q2,Q3がオンするときには,入力端子
5,7,9から各チョークコイルL1,L2,L3へと流れ込む
電流方向を正とした場合,オンしているチョークコイル
の電流は,図3(c) に示すように2個のチョークコイル
が正の場合と,図3(a) に示すように1個のみのチョー
クコイルが正の場合の2通りの位相関係がある。そして
オンからオフ状態に変わるときに,1相が正の場合と,
2相が正の場合とでは電流経路が異なる。図3(a) はu
相のみが正でオンしているときであり,図3(b) は図3
(a) と同じ状態でオフしているときであり,図3(c) は
u相とw相のみが正でオンしているときであり,図3
(d) は図3(c) と同じ状態でオフしているときの電流経
路を示している。チョークコイルの電流が正の場合に
は,スイッチング素子がオフするとチョークコイルに接
続されたダイオードD4〜D6のいずれかに電流が流れる。
チョークコイルの電流が負の場合にはFETQ1,Q2,Q3に
逆並列に接続されたダイオードD1〜D3のいずれかに電流
が流れる。
Next, the switching elements FET Q1, Q2,
A description will be given of a change in the current path from the ON period to the OFF period of Q3. When the FETs Q1, Q2, and Q3 are turned on and the direction of the current flowing from the input terminals 5, 7, and 9 to each of the choke coils L1, L2, and L3 is positive, the current of the turned on choke coil is as shown in FIG. There are two types of phase relationships, as shown in c), when two choke coils are positive, and as shown in FIG. 3A, when only one choke coil is positive. When the phase changes from on to off, one phase is positive,
The current path is different from the case where the two phases are positive. FIG.
FIG. 3 (b) shows the case where only the phase is positive and on.
FIG. 3 (c) is a case where only the u-phase and the w-phase are positive and on, and FIG.
(d) shows the current path when the switch is off in the same state as in FIG. 3 (c). When the current of the choke coil is positive, when the switching element is turned off, a current flows to one of the diodes D4 to D6 connected to the choke coil.
When the current of the choke coil is negative, the current flows through one of the diodes D1 to D3 connected in antiparallel to the FETs Q1, Q2, and Q3.

【0012】ここで三相商用交流電源3の位相角の関係
を図4に示す。この図4からわかるように位相角φがπ
/6毎に各相の大小関係または正負の関係が変化する。ま
ず1相のみが正の場合,この状態はu相を基準とすると
位相角度2π/6から4π/6の期間のときであり,こ
のうち位相角度2π/6から3π/6の期間について説
明する。この期間でt=τでFETQ1がオフしてから
は,各相のチョークコイルL1,L2,L3の電流,i1,i2
i3はそれぞれ〔数2〕の位置に記載される数式(8),(9),
(10)で表される。この状態は図5におけるt=t2まで続
いて,w相電流i3が先にi3=0となり,以後この値を維
持する。このときのu相の電流は〔数2〕の位置に記載
される数式(11)で表される。そしてt=t3でu相とv相
の電流はゼロとなり,次にt=t4でFETQ1が再びオン
するまでゼロ値を維持する。この時刻t=t0からt=t4
までの間について各電流i1,i2,i3の関数を時間積分し
て平均化することにより〔数2〕の位置に記載される数
式(12),(13),(14)により平均電流が与えられる。位相
角度3π/6から4π/6の期間については,〔数2〕
の位置に記載される各数式(8) 〜(14)においてv相とw
相とを互換すれば求められる。
FIG. 4 shows the relationship between the phase angles of the three-phase commercial AC power supply 3. As can be seen from FIG. 4, the phase angle φ is π
The magnitude relationship or the positive / negative relationship of each phase changes every / 6. First, when only one phase is positive, this state is a period of a phase angle of 2π / 6 to 4π / 6 based on the u phase, and a period of a phase angle of 2π / 6 to 3π / 6 will be described. . Is from FETQ1 in t = tau is turned off at this time, each phase of the choke coils L1, L2, L3 of a current, i 1, i 2,
i 3 is the equation (8), (9),
It is represented by (10). This state is continued until t = t2 in FIG. 5, w-phase current i 3 is ahead i 3 = 0, and the subsequent maintaining this value. The u-phase current at this time is expressed by the equation (11) described in the position of [Equation 2]. At t = t3, the u-phase and v-phase currents become zero, and then maintain the zero value at t = t4 until the FET Q1 turns on again. From time t = t0 to t = t4
By integrating the functions of the currents i 1 , i 2 , and i 3 with respect to time and averaging them, the average is calculated by the equations (12), (13), and (14) described in the position of [Equation 2]. Current is provided. For the period from the phase angle of 3π / 6 to 4π / 6, [Equation 2]
In each of the mathematical expressions (8) to (14) described in the position of
Required if the phase is compatible.

【0013】[0013]

【数2】(Equation 2)

【0014】つぎに2相が正の場合,u相を基準とする
と位相角度0から2π/6の期間のときであり,このう
ち位相角度0からπ/6の期間について説明する。この
期間の任意の位相角度φにおいて,各相のチョークコイ
ルL1,L2,L3の電流i1,i2,i3はそれぞれ〔数3〕の位
置に記載される数式(15),(16),(17)で表される。この状
態は図6におけるt=t2まで続いて,u相電流i1が先に
i1=0となり,以後この値を維持する。このときのw相
の電流は〔数3〕の位置に記載される数式(18)で表され
る。そしてt=t3でv相とw相の電流はゼロとなり,次
にt=t4でFETQ1,Q3が再びオンするまでゼロ値を維
持する。この時刻t=t0からt=t4までの間について各
電流i1,i2,i3の関数を時間積分して平均化することに
より〔数3〕の位置に記載される数式(19),(20),(21)
により平均電流が与えられる。位相角度π/6から2π
/6の期間については,〔数3〕の位置に記載される各
数式(15)〜(21)において,u相とw相とを互換すれば求
められる。
Next, when the two phases are positive, the period from the phase angle 0 to 2π / 6 is based on the u phase, and the period from the phase angle 0 to π / 6 will be described. At an arbitrary phase angle φ in this period, the currents i 1 , i 2 , and i 3 of the choke coils L1, L2, and L3 of each phase are respectively expressed by Expressions (15) and (16) , (17). This state is continued until t = t2 in FIG. 6, the u-phase current i 1 is previously
i 1 = 0, and this value is maintained thereafter. The current of the w-phase at this time is represented by Expression (18) described in the position of [Equation 3]. Then, at t = t3, the currents of the v-phase and w-phase become zero, and then at t = t4, the zero values are maintained until the FETs Q1, Q3 are turned on again. From the time t = t0 to t = t4, the functions of the currents i 1 , i 2 , i 3 are time-integrated and averaged to obtain the equation (19) described in the position of [Equation 3]. (20), (21)
Gives the average current. Phase angle π / 6 to 2π
The period of / 6 can be obtained by making the u-phase and the w-phase compatible with each other in the equations (15) to (21) described in the position of [Equation 3].

【0015】[0015]

【数3】(Equation 3)

【0016】位相角度4π/6から5π/6の期間につ
いては,〔数3〕の位置に記載される各数式(15)〜(21)
において,u相⇒v相,v相⇒w相,w相⇒u相へと置
換すれば求められる。このことは図4の各相の関係から
理解できる。
For the period from the phase angle 4π / 6 to 5π / 6, the equations (15) to (21) described in the position of [Equation 3]
Can be obtained by substituting u phase → v phase, v phase → w phase, w phase → u phase. This can be understood from the relationship between the phases in FIG.

【0017】位相角度5π/6からπの期間について
は,同様にして〔数3〕の位置に記載される各数式(15)
〜(21)において,v相とw相とを互換すれば求められ
る。そして位相角度πから2πまでも同様にして各数式
において相を置換することにより求めることができる。
Similarly, for the period from the phase angle 5π / 6 to π, each equation (15) described in the position of [Equation 3]
In (21), it is required if v-phase and w-phase are interchangeable. The phase angles from π to 2π can be similarly obtained by replacing the phase in each equation.

【0018】以上説明したように三相商用交流電源3の
すべての位相角度にわたって平均電流を算出した。それ
らのスイッチング電流波形は図5,図6に示される形で
あって,各ピーク値は各相電圧に比例した値であり,こ
のスイッチング電流波形を時間系列に並べて図解する
と,図7に示すように電流波形のピーク値の包絡線は正
弦波状となる。なお,図7は概念上の図解であって実際
にはもっと細かいスイッチング電流波形である。そして
入力側に設けられたフィルタ11により,スイッチング電
流波形の高調波分は減衰して,入力電流波形は図8に示
すように正弦波に近づいた形となる。
As described above, the average current was calculated over all phase angles of the three-phase commercial AC power supply 3. The switching current waveforms have the forms shown in FIGS. 5 and 6, and each peak value is a value proportional to each phase voltage. If this switching current waveform is arranged in time sequence and illustrated, as shown in FIG. The envelope of the peak value of the current waveform is sinusoidal. FIG. 7 is a conceptual illustration, and actually shows a more detailed switching current waveform. Then, the filter 11 provided on the input side attenuates the harmonic components of the switching current waveform, and the input current waveform becomes a sine wave as shown in FIG.

【0019】このAC/DCコンバータ1は,いわゆる
昇圧チョッパとして動作するものであり,出力電圧Eo
は交流入力電圧のピーク値(変動範囲を含めて最高値)
より高く設定しておく必要がある。そして出力電圧Eo
をより高く設定すると入力電流波形はより正弦波に近づ
くが,スイッチング素子や出力コンデンサの耐圧が高く
なるため実用限界となり,適当な設計値を選択すること
になる。なお所望の直流出力電圧を得るためには,負荷
の位置にDC/DCコンバータを挿入接続することによ
り可能となる。
The AC / DC converter 1 operates as a so-called step-up chopper, and has an output voltage Eo.
Is the peak value of the AC input voltage (the highest value including the fluctuation range)
Must be set higher. And the output voltage Eo
When is set higher, the input current waveform becomes closer to a sine wave, but the withstand voltage of the switching element and the output capacitor increases, which is a practical limit, and an appropriate design value is selected. Note that a desired DC output voltage can be obtained by inserting and connecting a DC / DC converter at the position of the load.

【0020】以上説明してきたAC/DCコンバータ1
においては,チョークコイルの電流波形は各スイッチン
グ毎に一旦ゼロになる期間を有しており,この条件によ
りスイッチング電流の各ピーク値は線電圧に比例するも
のである。しかるにこのチョークコイルの電流波形が各
スイッチング毎にゼロにならない場合であっても,三相
商用交流電源3の入力電流波形は,図8よりは若干劣る
が,図9に示すように比較的高調波の少ない波形を得る
こともできる。
The AC / DC converter 1 described above
In, the current waveform of the choke coil has a period in which it becomes zero once for each switching, and under these conditions, each peak value of the switching current is proportional to the line voltage. However, even when the current waveform of the choke coil does not become zero at each switching, the input current waveform of the three-phase commercial AC power supply 3 is slightly inferior to that of FIG. A waveform with few waves can be obtained.

【0021】なお,以上述べた実施例においてFETQ
1,Q2,Q3については,他の種類のスイッチング素子,例
えばバイポーラトランジスタ,IGBT等に置き換える
ことができる。またFETQ1,Q2,Q3に並列接続されたダ
イオードD1,D2,D3については,FETQ1,Q2,Q3の寄生ダ
イオードを利用して省くことができる。
In the embodiment described above, the FET Q
For 1, Q2 and Q3, other types of switching elements, for example, bipolar transistors, IGBTs, etc., can be used. The diodes D1, D2, and D3 connected in parallel to the FETs Q1, Q2, and Q3 can be omitted by using the parasitic diodes of the FETs Q1, Q2, and Q3.

【0022】また本発明を六相交流電源に適用した実施
例を図10に示す。構成と制御方式は図1に示す第1の
実施例と同様である。この実施例の相電流の波形を図1
1に示す。図8に示す波形と比較してさらに正弦波に近
い。
FIG. 10 shows an embodiment in which the present invention is applied to a six-phase AC power supply. The configuration and control method are the same as in the first embodiment shown in FIG. The phase current waveform of this embodiment is shown in FIG.
It is shown in FIG. Compared to the waveform shown in FIG. 8, it is closer to a sine wave.

【0023】また本発明を単相商用交流電源に適用した
実施例を図12に示す。この実施例の場合には,図示の
ように2本の線路のいずれかにチョークコイルを接続す
るか,または双方に分けて備えてもよい。その他の構成
と制御方式は図1に示す第1の実施例と同様である。ス
イッチング素子がオフ期間では,チョークコイルL1の
電流の減少率は出力電圧Eo と入力電圧との差のみで決
定されるため,オフ期間の電流積分値もほぼオン期間と
同様に入力電圧の瞬時値に比例する。したがって入力電
流の波形については図13に示すように入力電圧と同位
相のほぼ完全な正弦波になる。
FIG. 12 shows an embodiment in which the present invention is applied to a single-phase commercial AC power supply. In the case of this embodiment, a choke coil may be connected to one of the two lines as shown, or may be provided separately for both. Other configurations and control methods are the same as those of the first embodiment shown in FIG. When the switching element is off, the current reduction rate of the choke coil L1 is determined only by the difference between the output voltage Eo and the input voltage. Is proportional to Accordingly, the waveform of the input current becomes a substantially perfect sine wave having the same phase as the input voltage as shown in FIG.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるAC
/DCコンバータにおいては,多相交流の相数に対応し
た数のスイッチング素子と,相数の倍のダイオードによ
り主回路構成がされ,それぞれのスイッチング素子を同
時にオン,同時にオフする単一の制御回路で駆動するも
のである。このように簡素な構成において多相商用交流
電源の入力電流の高調波を低減して高力率に動作させ
て,安定な直流出力を得ることができる。スイッチング
素子の制御回路が単一信号であるため,回路構成が簡素
で経済的であるとともに,誤動作を防止する効果もあ
る。また主回路のダイオードの数も少なく,それらダイ
オードの電圧降下による電力損失が低くなり,全体とし
て効率が高くなる効果もある。
As described above, according to the AC according to the present invention,
In a DC / DC converter, the main circuit is composed of a number of switching elements corresponding to the number of phases of a polyphase alternating current and a diode having twice the number of phases, and a single control circuit for simultaneously turning on and off each switching element at the same time. It is driven by. With such a simple configuration, it is possible to reduce the harmonics of the input current of the multi-phase commercial AC power supply, operate the power supply at a high power factor, and obtain a stable DC output. Since the control circuit of the switching element is a single signal, the circuit configuration is simple and economical, and also has the effect of preventing malfunction. In addition, the number of diodes in the main circuit is small, the power loss due to the voltage drop of these diodes is reduced, and there is an effect that the efficiency is increased as a whole.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明にかかるAC/DCコンバータの一実
施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of an AC / DC converter according to the present invention.

【図2】 図1に示すAC/DCコンバータの動作を説
明するための等価回路であって,各スイッチング素子が
オンしている状態を示す。
FIG. 2 is an equivalent circuit for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing a state where each switching element is turned on.

【図3】 図1に示すAC/DCコンバータの動作を説
明するための等価回路であって,各スイッチング素子が
オン状態の場合分けを示す。
FIG. 3 is an equivalent circuit for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing a case where each switching element is in an ON state.

【図4】 図1に示すAC/DCコンバータの動作を説
明するため図であって,三相交流電源の位相分けを示
す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing the phase division of a three-phase AC power supply.

【図5】 高周波スイッチングの1サイクルの波形図で
ある。
FIG. 5 is a waveform diagram of one cycle of high-frequency switching.

【図6】 高周波スイッチングの1サイクルの波形図で
ある。
FIG. 6 is a waveform diagram of one cycle of high-frequency switching.

【図7】 高周波スイッチングによる電流波形を,商用
交流電源の周期に沿って配列した概念の図解である。
FIG. 7 is an illustration of a concept in which current waveforms by high-frequency switching are arranged along the cycle of a commercial AC power supply.

【図8】 図1に示すAC/DCコンバータの実施例の
交流入力電流波形の一つの相の算出値による波形の一例
である。
8 is an example of a waveform based on a calculated value of one phase of an AC input current waveform of the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG. 1;

【図9】 図1に示すAC/DCコンバータの実施例の
交流入力電流波形の一つの相の算出値による他の波形で
ある。
9 is another waveform based on the calculated value of one phase of the AC input current waveform of the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG. 1;

【図10】 本発明にかかるAC/DCコンバータを六
相交流に応用した実施例を示す。
FIG. 10 shows an embodiment in which the AC / DC converter according to the present invention is applied to a six-phase alternating current.

【図11】 図10に示すAC/DCコンバータの実施
例の交流入力の一つの相の電流波形の算出値による波形
の一例である。
11 is an example of a waveform based on a calculated value of a current waveform of one phase of an AC input in the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG. 10;

【図12】 本発明にかかるAC/DCコンバータを単
相交流に応用した実施例を示す。
FIG. 12 shows an embodiment in which the AC / DC converter according to the present invention is applied to single-phase alternating current.

【図13】 図12に示すAC/DCコンバータの実施
例の交流入力の電流波形の算出値による波形の一例であ
る。
13 is an example of a waveform based on a calculated value of an AC input current waveform of the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…AC/DCコンバータ 2…単相商用交流電源
3…三相商用交流電源 6…六相商用交流電源 5,7,9…入力端子 11…フィルタ 13…制御回路 15…比較検出回路
17,19 …出力端子 21…負荷
1: AC / DC converter 2: Single-phase commercial AC power supply
3 ... three-phase commercial AC power supply 6 ... six-phase commercial AC power supply 5, 7, 9 ... input terminal 11 ... filter 13 ... control circuit 15 ... comparison detection circuit
17,19… Output terminal 21… Load

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【数3】 (Equation 3)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/217 H02M 1/12 H02M 7/23 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/217 H02M 1/12 H02M 7/23

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】n(nは2以上の整数)相の多相交流を受
けるn個の入力端子と, 該n個の入力端子に連なる各線路にそれぞれ直列に接続
されたチョークコイルと, n本の前記線路に各入力点が接続された回路であって,
n組のダイオードアームからなるn相全波ブリッジ整流
回路と, 該n相全波ブリッジ整流回路の出力端子間に接続された
平滑用のコンデンサと,前記n相全波ブリッジ整流回路
のアームの一方の側のn個のダイオードにそれぞれ並列
に接続されたn個のスイッチング素子と, 出力端子検出電圧の検出値に応じて前記出力端子間の電
圧を調整するように前記スイッチング素子を制御する制
御信号を発生する制御回路と, を備えたAC/DCコンバータにおいて, 前記制御信号は,力率改善を行うよう前記多相交流の周
波数よりも十分高い周波数で,かつ前記n個のスイッチ
ング素子をすべて同時オン・同時オフさせる単一種類の
信号であり,前記制御信号で前記n個のスイッチング素
子をすべて同時オン・同時オフさせることにより,力率
改善に対しては入力電圧,入力電流を検出することなく
力率の改善を行うことを特徴とするAC/DCコンバー
タ。
An input terminal for receiving n-phase (n is an integer of 2 or more) polyphase alternating current; a choke coil connected in series to each line connected to the n input terminals; A circuit in which each input point is connected to the said line,
an n-phase full-wave bridge rectifier circuit comprising n sets of diode arms; a smoothing capacitor connected between output terminals of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit; and one of the arms of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit A control signal for controlling the switching elements so as to adjust the voltage between the output terminals according to the detection value of the output terminal detection voltage, and n switching elements connected in parallel to the n diodes on the side of And a control circuit for generating the control signal, wherein the control signal is at a frequency sufficiently higher than the frequency of the polyphase alternating current so as to improve the power factor, and all of the n switching elements are simultaneously controlled. A single type of signal that is turned on and turned off simultaneously, and the control signal turns on and off all of the n switching elements simultaneously, thereby improving the power factor. An AC / DC converter characterized by improving a power factor without detecting an input voltage and an input current for good.
【請求項2】単相交流を受ける一対の入力端子と, 該一対の入力端子に連なる2本の線路のいずれか又は双
方に直列に接続されたチョークコイルと, 前記2本の線路に各入力点が接続された回路であって,
2組のダイオードアームからなる単相ブリッジ整流回路
と, 該単相ブリッジ整流回路の出力端子間に接続された平滑
用のコンデンサと, 前記単相ブリッジ整流回路のアームの一方の側の2個の
ダイオードにそれぞれ並列に接続された2個のスイッチ
ング素子と, 出力端子検出電圧の検出値に応じて前記出力端子間の電
圧を調整するように前記スイッチング素子を制御する制
御信号を発生する制御回路と, を備えたAC/DCコンバータにおいて, 前記制御信号は,力率改善を行うよう前記単相交流の周
波数よりも十分高い周波数で,かつ前記2個のスイッチ
ング素子を同時オン・同時オフさせる単一種類の信号で
あり,前記制御信号で前記2個のスイッチング素子を同
時オン・同時オフさせることにより,力率改善に対して
は入力電圧,入力電流を検出することなく力率の改善を
行うことを特徴とするAC/DCコンバータ。
2. A pair of input terminals for receiving a single-phase alternating current, a choke coil connected in series to one or both of two lines connected to the pair of input terminals, and an input terminal connected to the two lines. A circuit with points connected,
A single-phase bridge rectifier circuit comprising two sets of diode arms; a smoothing capacitor connected between output terminals of the single-phase bridge rectifier circuit; Two switching elements connected in parallel to the diodes, a control circuit for generating a control signal for controlling the switching elements so as to adjust the voltage between the output terminals according to the detected value of the output terminal detection voltage, and In the AC / DC converter provided with the above, the control signal has a frequency sufficiently higher than the frequency of the single-phase AC so as to improve the power factor, and a single signal for simultaneously turning on and off the two switching elements. By turning on and off the two switching elements simultaneously by the control signal, the input voltage and the AC / DC converter and performing improved without power factor detecting the force current.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載のAC/D
Cコンバータにおいて, 前記制御回路は前記各スイッチング素子を時比率制御に
より出力調整を行うことを特徴とするAC/DCコンバ
ータ。
3. An AC / D according to claim 1 or claim 2.
An AC / DC converter according to the C converter, wherein the control circuit adjusts the output of each of the switching elements by duty ratio control.
【請求項4】請求項3に記載のAC/DCコンバータに
おいて, 前記チョークコイルの電流に各スイッチング周期毎にカ
ットオフ期間を設けることを特徴とするAC/DCコン
バータ。
4. The AC / DC converter according to claim 3, wherein a cut-off period is provided for the current of the choke coil for each switching cycle.
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