JP3264632B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
- H03K17/125—Modifications for increasing the maximum permissible switched current in thyristor switches
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/162—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置に係
り、特に自己消弧形半導体素子を複数個直列接続する高
電圧大容量の電力変換装置に関する。
り、特に自己消弧形半導体素子を複数個直列接続する高
電圧大容量の電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電力変換装置の一構成例
である。図６において、交流電源１は、変圧器２を介し
て変換器３と接続されている。変換器３は、スイッチユ
ニット２１〜２６をブリッジ接続して構成されている。
スイッチユニット２１はブリッジ接続した自己消弧形半
導体素子で構成するが、ここでは一例として、ゲートタ
ーンオフサイリスタ（以下、単にＧＴＯと記す）を用い
て構成する場合について説明する。直流リアクトル４
は、変換器３の直流出力電流を平滑する。変換器３の直
流出力は、直流リアクトル４を介して直流回路５に接続
されている。
である。図６において、交流電源１は、変圧器２を介し
て変換器３と接続されている。変換器３は、スイッチユ
ニット２１〜２６をブリッジ接続して構成されている。
スイッチユニット２１はブリッジ接続した自己消弧形半
導体素子で構成するが、ここでは一例として、ゲートタ
ーンオフサイリスタ（以下、単にＧＴＯと記す）を用い
て構成する場合について説明する。直流リアクトル４
は、変換器３の直流出力電流を平滑する。変換器３の直
流出力は、直流リアクトル４を介して直流回路５に接続
されている。
【０００３】スイッチユニット２１は、ＧＴＯ６，ＧＴ
Ｏ７，ダイオード８，ダイオード９，コンデンサ１１よ
り構成される。スイッチユニット２２〜２６は、前記ス
イッチユニット２１と同等の構成なので説明を省略す
る。スイッチユニット２１〜２６で構成される３相ブリ
ッジにより、変換器３は交流電源１と直流回路５の間の
交流電力と直流電力の授受を行う。本例においては、ス
イッチユニットは単独でアームを形成しているが、適当
な台数の並列接続，直流接続等を行ってアームを形成し
てもよい。
Ｏ７，ダイオード８，ダイオード９，コンデンサ１１よ
り構成される。スイッチユニット２２〜２６は、前記ス
イッチユニット２１と同等の構成なので説明を省略す
る。スイッチユニット２１〜２６で構成される３相ブリ
ッジにより、変換器３は交流電源１と直流回路５の間の
交流電力と直流電力の授受を行う。本例においては、ス
イッチユニットは単独でアームを形成しているが、適当
な台数の並列接続，直流接続等を行ってアームを形成し
てもよい。
【０００４】次に図７において、スイッチユニット２１
の動作の説明を行う。図７（ａ）において、ユニット２
１は導通（オン）状態である。電流は、ダイオード８，
ＧＴＯ６を通る第１の経路、及びＧＴＯ７，ダイオード
９を通る第２の経路に並列に分流している。
の動作の説明を行う。図７（ａ）において、ユニット２
１は導通（オン）状態である。電流は、ダイオード８，
ＧＴＯ６を通る第１の経路、及びＧＴＯ７，ダイオード
９を通る第２の経路に並列に分流している。
【０００５】図７（ｂ）は、スイッチユニット２１内
の、ＧＴＯ６，ＧＴＯ７がターンオフした直後の様子を
表している。電流は、ダイオード８，コンデンサ１１，
ダイオード９の経路で流れ、コンデンサ１１を充電す
る。コンデンサ１１が充電され、電流がゼロになると、
スイッチユニット２１は遮断（オフ）状態となる。
の、ＧＴＯ６，ＧＴＯ７がターンオフした直後の様子を
表している。電流は、ダイオード８，コンデンサ１１，
ダイオード９の経路で流れ、コンデンサ１１を充電す
る。コンデンサ１１が充電され、電流がゼロになると、
スイッチユニット２１は遮断（オフ）状態となる。
【０００６】図７（ｃ）において、スイッチユニット２
１は前述の遮断（オフ）状態である。図７（ｄ）は、Ｇ
ＴＯ６，ＧＴＯ７がターンオンした直後の様子を表して
いる。電流は、ＧＴＯ７，コンデンサ１１，ＧＴＯ６の
経路で流れ、コンデンサ１１に蓄積された電荷を放電す
る。コンデンサ１１が放電されるとダイオード８，ダイ
オード９がターンオンし、電流は、図７（ａ）に示す状
態となる。
１は前述の遮断（オフ）状態である。図７（ｄ）は、Ｇ
ＴＯ６，ＧＴＯ７がターンオンした直後の様子を表して
いる。電流は、ＧＴＯ７，コンデンサ１１，ＧＴＯ６の
経路で流れ、コンデンサ１１に蓄積された電荷を放電す
る。コンデンサ１１が放電されるとダイオード８，ダイ
オード９がターンオンし、電流は、図７（ａ）に示す状
態となる。
【０００７】以降、図７（ａ）〜図７（ｄ）の状態を繰
り返す。
り返す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のような電力変換
装置では、図７（ｄ）の状態から図７（ａ）へ移り変わ
る際等の、ＧＴＯやダイオードなどの回路構成要素のス
イッチング特性等の動的な特性や順方向電圧降下等の静
的な特性等の差異により、図７（ａ）における二つの並
列の電流バランス（即ち、各素子間の電流バランス）が
保たれないという問題があった。電流バランスが保たれ
ないと、２個のＧＴＯやダイオードのいずれかに電流が
偏り、該ＧＴＯやダイオードのロスが大きくなってしま
う。電力変換装置を設計する際、このアンバランスを予
め見込んで装置を設計しなければならず、結局、素子の
利用率が悪く装置の価格が高くなってしまう。
装置では、図７（ｄ）の状態から図７（ａ）へ移り変わ
る際等の、ＧＴＯやダイオードなどの回路構成要素のス
イッチング特性等の動的な特性や順方向電圧降下等の静
的な特性等の差異により、図７（ａ）における二つの並
列の電流バランス（即ち、各素子間の電流バランス）が
保たれないという問題があった。電流バランスが保たれ
ないと、２個のＧＴＯやダイオードのいずれかに電流が
偏り、該ＧＴＯやダイオードのロスが大きくなってしま
う。電力変換装置を設計する際、このアンバランスを予
め見込んで装置を設計しなければならず、結局、素子の
利用率が悪く装置の価格が高くなってしまう。
【０００９】そこで、本発明の目的は、自己消弧形半導
体素子とダイオードとによりブリッジを組んだ場合に、
二つの並列回路に流れる電流のバランスを保つようにし
た電力変換装置を提供することである。
体素子とダイオードとによりブリッジを組んだ場合に、
二つの並列回路に流れる電流のバランスを保つようにし
た電力変換装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、第１の自己消弧形半導体素子
のカソードに第１のリアクトルの一端が接続されると共
に、該第１のリアクトルの他端に第１のダイオードのア
ノードが接続される第１の直列回路と、第２のダイオー
ドのカソードに第２のリアクトルの一端が接続されると
共に、該第２のリアクトルの他端に第２の自己消弧形半
導体素子のアノードが接続される第２の直列回路と、前
記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１の
リアクトルの一端とがなす第１の直列接続点と、前記第
２のダイオードのカソードと前記第２のリアクトルの一
端とがなす第２の直列接続点との間に接続される第１の
コンデンサと、前記第１のダイオードのアノードと前記
第１のリアクトルの他端とがなす第３の直列接続点と、
前記第２の自己消弧形半導体素子のアノードと前記第２
のリアクトルの他端とがなす第４の直列接続点との間に
接続される第２のコンデンサを備えてなり、前記第２の
自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１のダイオー
ドのカソードとを共通接続し、前記第２のダイオードの
アノードと前記第１の自己消弧形半導体素子のアノード
とを共通接続してなるスイッチユニットを複数個接続し
てアームを構成したことを特徴とする。
に請求項１記載の発明は、第１の自己消弧形半導体素子
のカソードに第１のリアクトルの一端が接続されると共
に、該第１のリアクトルの他端に第１のダイオードのア
ノードが接続される第１の直列回路と、第２のダイオー
ドのカソードに第２のリアクトルの一端が接続されると
共に、該第２のリアクトルの他端に第２の自己消弧形半
導体素子のアノードが接続される第２の直列回路と、前
記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１の
リアクトルの一端とがなす第１の直列接続点と、前記第
２のダイオードのカソードと前記第２のリアクトルの一
端とがなす第２の直列接続点との間に接続される第１の
コンデンサと、前記第１のダイオードのアノードと前記
第１のリアクトルの他端とがなす第３の直列接続点と、
前記第２の自己消弧形半導体素子のアノードと前記第２
のリアクトルの他端とがなす第４の直列接続点との間に
接続される第２のコンデンサを備えてなり、前記第２の
自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１のダイオー
ドのカソードとを共通接続し、前記第２のダイオードの
アノードと前記第１の自己消弧形半導体素子のアノード
とを共通接続してなるスイッチユニットを複数個接続し
てアームを構成したことを特徴とする。
【００１１】請求項１記載の発明によれば、例えば、図
１において、第１，第２の自己消弧形半導体素子（ＧＯ
Ｔ）６，７のオン・オフ時の電流は、それぞれ第１，第
２のリアクトル１３，１４を通って流れる。その電流が
変化するとき、その変化率ｄｉ／ｄｔに従って、リアク
トル１３，１４の両端には電圧が発生する。この電圧は
ＧＴＯやダイオードの順方向電圧降下のばらつきよりも
十分に大きな値となるので、二つの並列の電流のアンバ
ランスを抑制する。
１において、第１，第２の自己消弧形半導体素子（ＧＯ
Ｔ）６，７のオン・オフ時の電流は、それぞれ第１，第
２のリアクトル１３，１４を通って流れる。その電流が
変化するとき、その変化率ｄｉ／ｄｔに従って、リアク
トル１３，１４の両端には電圧が発生する。この電圧は
ＧＴＯやダイオードの順方向電圧降下のばらつきよりも
十分に大きな値となるので、二つの並列の電流のアンバ
ランスを抑制する。
【００１２】また、請求項２記載の発明は、第１の自己
消弧形半導体素子のカソードに第１リアクトルの一端が
接続されると共に、該第１のリアクトルの他端に第２の
リアクトルの一端が接続され、該第２のリアクトルの他
端に第１のダイオードのアノードが接続される第１の直
列回路と、第２のダイオードのカソードに第３のリアク
トルの一端が接続されると共に、該第３のリアクトルの
他端に第４のリアクトルの一端が接続され、該第４のリ
アクトルの他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノー
ドが接続される第２の直列回路と、前記第１の自己消弧
形半導体素子のカソードと前記第１のリアクトルの一端
とがなす第１の直列接続点と、前記第２のダイオードの
カソードと前記第３のリアクトルの一端とがなす第２の
直列接続点との間に接続される第１のコンデンサと、前
記第１のリアクトルの他端と前記第２のリアクトルの一
端とがなす第３の直列接続点と、前記第３のリアクトル
の他端と前記第４のリアクトルの一端とがなす第４の直
列接続点との間に接続される第２のコンデンサと、前記
第１のダイオードのアノードと前記第２のリアクトルの
他端とがなす第５の直列接続点と、前記第２の自己消弧
形半導体素子のアノードと第４のリアクトルの他端とが
なす第４の直列接続点との間の接続される第３のコンデ
ンサを備えてなり、前記第２の自己消弧形半導体素子の
カソードと前記第１のダイオードのカソードとを共通接
続し、前記第２のダイオードのアノードと前記第１の自
己消弧形半導体素子のアノードとを共通接続してなるス
イッチユニットを複数個接続してアームを構成したこと
を特徴とする。
消弧形半導体素子のカソードに第１リアクトルの一端が
接続されると共に、該第１のリアクトルの他端に第２の
リアクトルの一端が接続され、該第２のリアクトルの他
端に第１のダイオードのアノードが接続される第１の直
列回路と、第２のダイオードのカソードに第３のリアク
トルの一端が接続されると共に、該第３のリアクトルの
他端に第４のリアクトルの一端が接続され、該第４のリ
アクトルの他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノー
ドが接続される第２の直列回路と、前記第１の自己消弧
形半導体素子のカソードと前記第１のリアクトルの一端
とがなす第１の直列接続点と、前記第２のダイオードの
カソードと前記第３のリアクトルの一端とがなす第２の
直列接続点との間に接続される第１のコンデンサと、前
記第１のリアクトルの他端と前記第２のリアクトルの一
端とがなす第３の直列接続点と、前記第３のリアクトル
の他端と前記第４のリアクトルの一端とがなす第４の直
列接続点との間に接続される第２のコンデンサと、前記
第１のダイオードのアノードと前記第２のリアクトルの
他端とがなす第５の直列接続点と、前記第２の自己消弧
形半導体素子のアノードと第４のリアクトルの他端とが
なす第４の直列接続点との間の接続される第３のコンデ
ンサを備えてなり、前記第２の自己消弧形半導体素子の
カソードと前記第１のダイオードのカソードとを共通接
続し、前記第２のダイオードのアノードと前記第１の自
己消弧形半導体素子のアノードとを共通接続してなるス
イッチユニットを複数個接続してアームを構成したこと
を特徴とする。
【００１３】請求項２記載の発明によれば、前記請求項
１記載の発明と同様に、リアクトルの両端に発生する電
圧により、ＧＴＯやダイオードの順方向電圧降下のばら
つきよりも十分に大きな値となるので、二つの並列の電
流のアンバランスを抑制することができる。
１記載の発明と同様に、リアクトルの両端に発生する電
圧により、ＧＴＯやダイオードの順方向電圧降下のばら
つきよりも十分に大きな値となるので、二つの並列の電
流のアンバランスを抑制することができる。
【００１４】また、請求項３記載の発明は、第１の自己
消弧形半導体素子のカソードに、結合された少なくとも
二つ以上の巻線を持つリアクトルの第１の巻線の一端が
接続されろと共に、該リアクトルの第１の巻線の他端に
第１のダイオードのアノードが接続される第１の直列回
路と、第２のダイオードのカソードに前記リアクトルの
第２の巻線の一端が接続されると共に、該リアクトルの
第２の巻線の他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノ
ードが接続される第２の直列回路と、前記第１の自己消
弧形半導体素子のカソードと前記リアクトルの第１の巻
線の一端とがなす第１の直列接続点と、前記第２のダイ
オードのカソードと前記リアクトルの第２の巻線の一端
がなす第２の直列接続点との間に接続される第１のコン
デンサと、前記第１のダイオードのアノードと前記リア
クトルの第１の巻線の他端とがなす第３の直列接続点
と、前記第２の自己消弧形半導体素子のアノードと前記
リアクトルの第１の巻線の他端とがなす第４の直列接続
点との間に接続される第２のコンデンサを備えてなり、
前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のダイオードのカソードとを共通接続し、前記第２のダ
イオードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子
のアノードとを共通接続してなるスイッチユニットを複
数個接続してアームを構成したことを特徴とする。
消弧形半導体素子のカソードに、結合された少なくとも
二つ以上の巻線を持つリアクトルの第１の巻線の一端が
接続されろと共に、該リアクトルの第１の巻線の他端に
第１のダイオードのアノードが接続される第１の直列回
路と、第２のダイオードのカソードに前記リアクトルの
第２の巻線の一端が接続されると共に、該リアクトルの
第２の巻線の他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノ
ードが接続される第２の直列回路と、前記第１の自己消
弧形半導体素子のカソードと前記リアクトルの第１の巻
線の一端とがなす第１の直列接続点と、前記第２のダイ
オードのカソードと前記リアクトルの第２の巻線の一端
がなす第２の直列接続点との間に接続される第１のコン
デンサと、前記第１のダイオードのアノードと前記リア
クトルの第１の巻線の他端とがなす第３の直列接続点
と、前記第２の自己消弧形半導体素子のアノードと前記
リアクトルの第１の巻線の他端とがなす第４の直列接続
点との間に接続される第２のコンデンサを備えてなり、
前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のダイオードのカソードとを共通接続し、前記第２のダ
イオードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子
のアノードとを共通接続してなるスイッチユニットを複
数個接続してアームを構成したことを特徴とする。
【００１５】請求項３記載の発明によれば、例えば、図
３に示すように、リアクトル１４は、並列した電流が同
じ向き（例えば、図で下から上への方向）に等しく流れ
ている場合は殆ど作用しない。
３に示すように、リアクトル１４は、並列した電流が同
じ向き（例えば、図で下から上への方向）に等しく流れ
ている場合は殆ど作用しない。
【００１６】しかし、並列した電流にアンバランスが生
じた場合は、２つの巻線を有するリアクトル１４の結合
の作用により、相互インダクタンスが発生し、アンバラ
ンス分の電流が抑制される。
じた場合は、２つの巻線を有するリアクトル１４の結合
の作用により、相互インダクタンスが発生し、アンバラ
ンス分の電流が抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態例
に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には同一
符号を付し、重複記載を省略する。
に基づいて説明する。なお、既に説明した部分には同一
符号を付し、重複記載を省略する。
【００１８】（１）第１実施形態例 図１は本実施形態例のスイッチユニット２１Ａの構成図
である。図１は、スイッチユニット１台を表現してお
り、前記図６の如く複数台用いて変換器を構成するが、
各スイッチユニットの構成・動作は同一なので説明を省
略する。
である。図１は、スイッチユニット１台を表現してお
り、前記図６の如く複数台用いて変換器を構成するが、
各スイッチユニットの構成・動作は同一なので説明を省
略する。
【００１９】図１において、ＧＴＯ７のアノードとダイ
オード８のアノードとが接続されている。この接続点
は、スイッチユニット２１Ａの一端となる。ダイオード
８のカソードにはリアクトル１３の一端とコンデンサ１
２の一端とが接続されている。該コンデンサ１２の他端
は、ＧＴＯ７のカソードとリアクトル１４の一端に接続
されている。リアクトル１３の他端は、ＧＴＯ６のアノ
ードとコンデンサ１１の一端が接続されている。
オード８のアノードとが接続されている。この接続点
は、スイッチユニット２１Ａの一端となる。ダイオード
８のカソードにはリアクトル１３の一端とコンデンサ１
２の一端とが接続されている。該コンデンサ１２の他端
は、ＧＴＯ７のカソードとリアクトル１４の一端に接続
されている。リアクトル１３の他端は、ＧＴＯ６のアノ
ードとコンデンサ１１の一端が接続されている。
【００２０】リアクトル１４の他端は、ダイオード９の
アノードとコンデンサ１１の他端が接続されている。Ｇ
ＴＯ６のカソードとダイオード９のカソードとが接続さ
れている。この接続点は、スイッチユニット２１Ａの他
端となる。
アノードとコンデンサ１１の他端が接続されている。Ｇ
ＴＯ６のカソードとダイオード９のカソードとが接続さ
れている。この接続点は、スイッチユニット２１Ａの他
端となる。
【００２１】図１において、ＧＯＴ６，７のオン・オフ
時の電流は、それぞれリアクトル１３，１４を通って流
れるが、その電流が変化するとき、その変化率ｄｉ／ｄ
ｔに従って、リアクトル１３，１４の両端には電圧が発
生する。通常、この電圧はＧＴＯやダイオードの順方向
電圧降下のばらつきよりも十分に大きな値となるため、
二つの並列の電流のアンバランスを抑制する働きをす
る。また、リアクトル１３，１４は各々流れる電流の変
化を抑制する効果もあり、ＧＴＯ６，７のスイッチング
特性のバラツキによりオン・オフ時間がばらついていて
もその間に生じる電流の大きさの違いを抑制する働きを
する。
時の電流は、それぞれリアクトル１３，１４を通って流
れるが、その電流が変化するとき、その変化率ｄｉ／ｄ
ｔに従って、リアクトル１３，１４の両端には電圧が発
生する。通常、この電圧はＧＴＯやダイオードの順方向
電圧降下のばらつきよりも十分に大きな値となるため、
二つの並列の電流のアンバランスを抑制する働きをす
る。また、リアクトル１３，１４は各々流れる電流の変
化を抑制する効果もあり、ＧＴＯ６，７のスイッチング
特性のバラツキによりオン・オフ時間がばらついていて
もその間に生じる電流の大きさの違いを抑制する働きを
する。
【００２２】（２）第２実施形態例 本実施形態例は、前記図１において、２個のリアクトル
１３，１４のインダクタンス値を同等になるように選ん
だ場合である。基本的な動作は、第１実施形態例と同一
であるので、説明を省略する。特にインダクタンス値を
同等になるように選ぶことで、二つの並列の電流が通る
回路のインピーダンスに差異がなくなり、電流バランス
が改善される。
１３，１４のインダクタンス値を同等になるように選ん
だ場合である。基本的な動作は、第１実施形態例と同一
であるので、説明を省略する。特にインダクタンス値を
同等になるように選ぶことで、二つの並列の電流が通る
回路のインピーダンスに差異がなくなり、電流バランス
が改善される。
【００２３】（３）第３実施形態例 図２は本実施形態例のスイッチユニット２１Ｂの構成図
である。図２において、リアクトル１３の一端は、コン
デンサ１２とリアクトル１９のそれぞれの一端に接続さ
れている。リアクトル１４の一端は、コンデンサ１２の
他端とリアクトル２０の一端に接続されている。リアク
トル１９の他端は、コンデンサ１８の一端とダイオード
８のカソードに接続されている。リアクトル２０の他端
は、コンデンサ１８の他端とＧＴＯ７のカソードに接続
されている。それ以外の構成、基本的な動作は図１と同
等なので説明を省略する。このように構成しても、前記
第１実施形態例と同様の効果を得ることができる。
である。図２において、リアクトル１３の一端は、コン
デンサ１２とリアクトル１９のそれぞれの一端に接続さ
れている。リアクトル１４の一端は、コンデンサ１２の
他端とリアクトル２０の一端に接続されている。リアク
トル１９の他端は、コンデンサ１８の一端とダイオード
８のカソードに接続されている。リアクトル２０の他端
は、コンデンサ１８の他端とＧＴＯ７のカソードに接続
されている。それ以外の構成、基本的な動作は図１と同
等なので説明を省略する。このように構成しても、前記
第１実施形態例と同様の効果を得ることができる。
【００２４】（４）第４実施形態例 本実施形態例は、前記図２において、コンデンサ１１，
１２，１８の容量を同等となるように選ぶ。容量を同等
になるように選ぶことで、コンデンサの充電・放電時
に、二つの並列の電流が通る回路のインピーダンスに差
異がなくなり、電流バランスが改善される。
１２，１８の容量を同等となるように選ぶ。容量を同等
になるように選ぶことで、コンデンサの充電・放電時
に、二つの並列の電流が通る回路のインピーダンスに差
異がなくなり、電流バランスが改善される。
【００２５】（５）第５実施形態例 本実施形態例は、図２において、コンデンサ１２の容量
値を、他の二つのコンデンサ１１，１８よりも大きい容
量値にする。このようにすると、コンデンサの充電・放
電時にコンデンサ１１，１８を流れる充放電電流が小さ
くなるので、２個のＧＴＯ６，７に流れる並列電流のア
ンバランスを抑制できるという効果がある。
値を、他の二つのコンデンサ１１，１８よりも大きい容
量値にする。このようにすると、コンデンサの充電・放
電時にコンデンサ１１，１８を流れる充放電電流が小さ
くなるので、２個のＧＴＯ６，７に流れる並列電流のア
ンバランスを抑制できるという効果がある。
【００２６】（６）第６実施形態例 図３は本実施形態例のスイッチユニット２１Ｃの構成図
である。図３において、ダイオード８のカソードは、コ
ンデンサ１２の一端とリアクトル１４の一方の巻線の一
端に接続されている。リアクトル１４の前記一方の巻線
の他端はコンデンサ１１の一端とＧＴＯ６のアノードに
接続されている。
である。図３において、ダイオード８のカソードは、コ
ンデンサ１２の一端とリアクトル１４の一方の巻線の一
端に接続されている。リアクトル１４の前記一方の巻線
の他端はコンデンサ１１の一端とＧＴＯ６のアノードに
接続されている。
【００２７】ＧＴＯ７のカソードは、コンデンサ１２の
他端とリアクトル１４の他方の巻線の一端に接続されて
いる。リアクトル１４の該他方の巻線の他端はコンデン
サ１１の他端とダイオード９のアノードに接続されてい
る。それ以外の構成は図１と同等なのて説明を省略す
る。なお、図３において、リアクトル１４の巻線は、図
示の方向（●で巻き始めを示す）に結合されている。
他端とリアクトル１４の他方の巻線の一端に接続されて
いる。リアクトル１４の該他方の巻線の他端はコンデン
サ１１の他端とダイオード９のアノードに接続されてい
る。それ以外の構成は図１と同等なのて説明を省略す
る。なお、図３において、リアクトル１４の巻線は、図
示の方向（●で巻き始めを示す）に結合されている。
【００２８】この結合により、リアクトル１４は、並列
した電流が同じ向き（例えば、図で下から上への方向）
に等しく流れている場合は殆ど作用しない。しかし、並
列した電流にアンバランスが生じた場合は、リアクトル
１４の結合の作用により、相互インダクタンスが発生
し、アンバランス分の電流が抑制される。
した電流が同じ向き（例えば、図で下から上への方向）
に等しく流れている場合は殆ど作用しない。しかし、並
列した電流にアンバランスが生じた場合は、リアクトル
１４の結合の作用により、相互インダクタンスが発生
し、アンバランス分の電流が抑制される。
【００２９】（７）第７実施形態例 図４は本実施形態例のスイッチユニット２１Ｄの構成図
である。図４において、ダイオード８のカソードはコン
デンサ１２の一端に接続されると共に、一次側として銅
線を所定回数巻回したフェライトコア１６を経由してコ
ンデンサ１１の一端とＧＴＯ６のアノードに接続されて
いる。ＧＴＯ７のカソードは、コンデンサ１２の他端に
接続されると共に、二次側として銅線を所定回数巻回し
たフェライトコア１６を経由してコンデンサ１１の他端
とダイオード９のアノードに接続されている。それ以外
の構成は図１と同等なので説明を省略する。このように
しても第６実施形態例と同様に二つの並列電流のアンバ
ランスを抑制する働きをする。
である。図４において、ダイオード８のカソードはコン
デンサ１２の一端に接続されると共に、一次側として銅
線を所定回数巻回したフェライトコア１６を経由してコ
ンデンサ１１の一端とＧＴＯ６のアノードに接続されて
いる。ＧＴＯ７のカソードは、コンデンサ１２の他端に
接続されると共に、二次側として銅線を所定回数巻回し
たフェライトコア１６を経由してコンデンサ１１の他端
とダイオード９のアノードに接続されている。それ以外
の構成は図１と同等なので説明を省略する。このように
しても第６実施形態例と同様に二つの並列電流のアンバ
ランスを抑制する働きをする。
【００３０】（８）第８実施形態例 図５は本実施形態例のスイッチユニット２１Ｅの構成図
である。図５において、ダイオード８のカソードはコン
デンサ１２の一端に接続されると共に、一次側として銅
線を所定回数巻回したケイ素鋼板等を積層した密着平行
ブス（導体バー）１７を経由してコンデンサ１１の一端
とＧＴＯ６のアノードに接続されている。ＧＴＯ７のカ
ソードは、コンデンサ１２の他端に接続されると共に、
二次側として銅線を所定回数巻回した密着平行ブス１７
を経由してコンデンサ１１の他端とダイオード９のアノ
ードに接続されている。それ以外の構成は図１と同等な
ので説明を省略する。
である。図５において、ダイオード８のカソードはコン
デンサ１２の一端に接続されると共に、一次側として銅
線を所定回数巻回したケイ素鋼板等を積層した密着平行
ブス（導体バー）１７を経由してコンデンサ１１の一端
とＧＴＯ６のアノードに接続されている。ＧＴＯ７のカ
ソードは、コンデンサ１２の他端に接続されると共に、
二次側として銅線を所定回数巻回した密着平行ブス１７
を経由してコンデンサ１１の他端とダイオード９のアノ
ードに接続されている。それ以外の構成は図１と同等な
ので説明を省略する。
【００３１】このようにしても第６実施形態例と同様に
二つの並列電流のアンバランスを抑制する働きをする。
なお、前記各実施形態例においては、電力変換装置を構
成する半導体素子をＧＴＯとしたが、本発明はＧＴＯの
みに限定するものではなく、他の種類の自己消弧形半導
体素子を用いても同様の効果を得ることができる。
二つの並列電流のアンバランスを抑制する働きをする。
なお、前記各実施形態例においては、電力変換装置を構
成する半導体素子をＧＴＯとしたが、本発明はＧＴＯの
みに限定するものではなく、他の種類の自己消弧形半導
体素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【００３２】また、前述の説明はスイッチユニットを１
個で構成してアームをブリッジ接続して構成した電力変
換装置を例としたが、本発明では、スイッチユニットの
個数を限定することなく、複数個直列接続してアームを
構成した場合や複数個並列接続してアームを構成した場
合についても同様の効果を得ることができる。
個で構成してアームをブリッジ接続して構成した電力変
換装置を例としたが、本発明では、スイッチユニットの
個数を限定することなく、複数個直列接続してアームを
構成した場合や複数個並列接続してアームを構成した場
合についても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したように、各請求項に記載
の発明によれば、並列に電流を通電する二つの自己消弧
形半導体素子（ＧＴＯ）に流れる並列電流のアンバラン
スを抑制することができるので、電流を通電することに
より発生するロスに原因する各ＧＴＯに対する熱的な制
約もほぼ等しくすることができ、片方が偏って制約を受
けることによって装置の容量設計等が制限されることも
なく、利用率の良い電力変換装置を提供することができ
る。
の発明によれば、並列に電流を通電する二つの自己消弧
形半導体素子（ＧＴＯ）に流れる並列電流のアンバラン
スを抑制することができるので、電流を通電することに
より発生するロスに原因する各ＧＴＯに対する熱的な制
約もほぼ等しくすることができ、片方が偏って制約を受
けることによって装置の容量設計等が制限されることも
なく、利用率の良い電力変換装置を提供することができ
る。
【図１】本発明の第１，第２実施形態例の構成図であ
る。
る。
【図２】同第３，第４，第５実施形態例の電力変換装置
の構成図である。
の構成図である。
【図３】同第６実施形態例の構成図である。
【図４】同第７実施形態例の構成図である。
【図５】同第８実施形態例の構成図である。
【図６】従来の電力変換装置の構成図である。
【図７】従来の電力変換装置の動作説明図である。
１ 交流電源 ２ 変圧器 ３ 変換器 ４ 直流リアクトル ５ 直流回路 ６，７ ＧＴＯ ８，９ ダイオード １１，１２ コンデンサ １３，１４，１５，１９，２０ リアクトル １６ フェライトコア １７ 密着平行ブス １８ コンデンサ ２１Ａ〜２１Ｅ スイッチユニット
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
に第１のリアクトルの一端が接続されると共に、該第１
のリアクトルの他端に第１のダイオードのアノードが接
続される第１の直列回路と、 第２のダイオードのカソードに第２のリアクトルの一端
が接続されると共に、該第２のリアクトルの他端に第２
の自己消弧形半導体素子のアノードが接続される第２の
直列回路と、 前記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のリアクトルの一端とがなす第１の直列接続点と、前記
第２のダイオードのカソードと前記第２のリアクトルの
一端とがなす第２の直列接続点との間に接続される第１
のコンデンサと、 前記第１のダイオードのアノードと前記第１のリアクト
ルの他端とがなす第３の直列接続点と、前記第２の自己
消弧形半導体素子のアノードと前記第２のリアクトルの
他端とがなす第４の直列接続点との間に接続される第２
のコンデンサを備えてなり、 前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のダイオードのカソードとを共通接続し、前記第２のダ
イオードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子
のアノードとを共通接続してなるスイッチユニットを複
数個接続してアームを構成したことを特徴とする電力変
換装置。 - 【請求項２】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
に第１リアクトルの一端が接続されると共に、該第１の
リアクトルの他端に第２のリアクトルの一端が接続さ
れ、該第２のリアクトルの他端に第１のダイオードのア
ノードが接続される第１の直列回路と、 第２のダイオードのカソードに第３のリアクトルの一端
が接続されると共に、該第３のリアクトルの他端に第４
のリアクトルの一端が接続され、該第４のリアクトルの
他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノードが接続さ
れる第２の直列回路と、 前記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のリアクトルの一端とがなす第１の直列接続点と、前記
第２のダイオードのカソードと前記第３のリアクトルの
一端とがなす第２の直列接続点との間に接続される第１
のコンデンサと、 前記第１のリアクトルの他端と前記第２のリアクトルの
一端とがなす第３の直列接続点と、前記第３のリアクト
ルの他端と前記第４のリアクトルの一端とがなす第４の
直列接続点との間に接続される第２のコンデンサと、 前記第１のダイオードのアノードと前記第２のリアクト
ルの他端とがなす第５の直列接続点と、前記第２の自己
消弧形半導体素子のアノードと第４のリアクトルの他端
とがなす第４の直列接続点との間の接続される第３のコ
ンデンサを備えてなり、 前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のダイオードのカソードとを共通接続し、前記第２のダ
イオードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子
のアノードとを共通接続してなるスイッチユニットを複
数個接続してアームを構成したことを特徴とする電力変
換装置。 - 【請求項３】 第１の自己消弧形半導体素子のカソード
に、結合された少なくとも二つ以上の巻線を持つリアク
トルの第１の巻線の一端が接続されると共に、該リアク
トルの第１の巻線の他端に第１のダイオードのアノード
が接続される第１の直列回路と、 第２のダイオードのカソードに前記リアクトルの第２の
巻線の一端が接続されると共に、該リアクトルの第２の
巻線の他端に第２の自己消弧形半導体素子のアノードが
接続される第２の直列回路と、 前記第１の自己消弧形半導体素子のカソードと前記リア
クトルの第１の巻線の一端とがなす第１の直列接続点
と、前記第２のダイオードのカソードと前記リアクトル
の第２の巻線の一端がなす第２の直列接続点との間に接
続される第１のコンデンサと、 前記第１のダイオードのアノードと前記リアクトルの第
１の巻線の他端とがなす第３の直列接続点と、前記第２
の自己消弧形半導体素子のアノードと前記リアクトルの
第１の巻線の他端とがなす第４の直列接続点との間に接
続される第２のコンデンサを備えてなり、 前記第２の自己消弧形半導体素子のカソードと前記第１
のダイオードのカソードとを共通接続し、前記第２のダ
イオードのアノードと前記第１の自己消弧形半導体素子
のアノードとを共通接続してなるスイッチユニットを複
数個接続してアームを構成したことを特徴とする電力変
換装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32163396A JP3264632B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 電力変換装置 |
| CA002223068A CA2223068C (en) | 1996-12-02 | 1997-12-01 | Power converter |
| AU46812/97A AU695319B2 (en) | 1996-12-02 | 1997-12-01 | Power converter |
| US08/982,078 US6067242A (en) | 1996-12-02 | 1997-12-01 | Current balanced arms of AC/DC bridge rectifiers |
| NZ329308A NZ329308A (en) | 1996-12-02 | 1997-12-02 | Power converter with balancing inductance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32163396A JP3264632B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164842A JPH10164842A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3264632B2 true JP3264632B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=18134689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32163396A Expired - Fee Related JP3264632B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | 電力変換装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6067242A (ja) |
| JP (1) | JP3264632B2 (ja) |
| AU (1) | AU695319B2 (ja) |
| CA (1) | CA2223068C (ja) |
| NZ (1) | NZ329308A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898113B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-03-01 | MERTHTech, Inc. | Pulse power supply device |
| US7974113B2 (en) | 2006-10-05 | 2011-07-05 | Tokyo Institute Of Technology | Electric power unit for induction heating |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137703A (en) * | 1999-11-23 | 2000-10-24 | Otis Elevator Company | Clamped bidirectional power switches |
| CN102164444B (zh) * | 2010-10-11 | 2013-11-06 | 南京航空航天大学 | 电容箝位型多串负载支路均流电路 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4752866A (en) * | 1985-04-22 | 1988-06-21 | National Distillers And Chemical Corporation | Ozonator power supply employing a current source inverter |
| DE69210940T2 (de) * | 1991-10-21 | 1996-11-14 | Toshiba Kawasaki Kk | Leistungsumrichter |
-
1996
- 1996-12-02 JP JP32163396A patent/JP3264632B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-12-01 US US08/982,078 patent/US6067242A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-01 CA CA002223068A patent/CA2223068C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-01 AU AU46812/97A patent/AU695319B2/en not_active Ceased
- 1997-12-02 NZ NZ329308A patent/NZ329308A/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898113B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-03-01 | MERTHTech, Inc. | Pulse power supply device |
| US7919887B2 (en) | 2002-08-19 | 2011-04-05 | Merstech, Inc. | High repetitous pulse generation and energy recovery system |
| US7974113B2 (en) | 2006-10-05 | 2011-07-05 | Tokyo Institute Of Technology | Electric power unit for induction heating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NZ329308A (en) | 1999-04-29 |
| CA2223068A1 (en) | 1998-06-02 |
| JPH10164842A (ja) | 1998-06-19 |
| CA2223068C (en) | 2000-08-01 |
| AU4681297A (en) | 1998-06-04 |
| US6067242A (en) | 2000-05-23 |
| AU695319B2 (en) | 1998-08-13 |
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