JP3611075B2 - 単相入力３相出力電力変換回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの可変速駆動などに用いる単相入力３相出力電力変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に入力力率の制御と直流中間回路の昇圧を可能とした単相入力３相出力電力変換回路の従来例を示す。
同図において、３は入力力率改善用リアクトル、４は交流直流変換を行なうダイオード整流器、５は入力力率と直流中間電圧を制御するためのＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）等のスイッチ素子、６は逆流阻止用ダイオード、７は直流中間コンデンサ、８は６個のスイッチ素子（ＩＧＢＴなど）からなり直流交流変換を行なうインバータである。
【０００３】
このような構成において、スイッチ素子５の導通率を制御することにより、所望の直流中間電圧（ただし、昇圧のみ）とすることができ、また、入力電圧波形の位相に合わせてパルス幅変調（ＰＷＭ）することにより、入力力率の制御も可能となる。また、インバータ８をＰＷＭ制御することで、モータ等のＶＶＶＦ（可変電圧−可変周波数）運転が可能となる。
なお、図７に入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧などはできないが、図６よりも簡略化された低コストの単相入力３相出力電力変換回路の例を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６または図７のような回路構成部品の中で、コストの占める割合の最も高いのが、スイッチ素子５やインバータ８を構成素子としてのスイッチ素子である。その結果、図６と図７をみると、前者は後者に比べて機能は向上するがスイッチ素子数が増えてコスト高になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧機能を維持しつつ、素子数を減らして低コスト化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決すべく、この発明では、単相交流から直流に変換するコンバータと、直流中間回路としてのコンデンサと、直流から交流に変換するインバータとからなる単相入力３相出力電力変換回路において、
前記コンバータとしてはダイオード整流器とこのダイオード整流器の直流出力側を短絡するスイッチ素子と、前記ダイオード整流器と前記直流中間コンデンサ間に接続したダイオードとから構成し、直流中間回路としてはコンデンサを２直列以上とする構成とし、前記インバータとしては３相の交流出力のうち２相はスイッチ素子をブリッジ結線した交流出力部より出力し、１相は直列に接続した前記直流中間コンデンサの中性点電位より出力するようにしている。
以上
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す回路図、図２はこの発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
図１からも明らかなように、この例は３相出力のうちの１相をコンデンサ１１，１２の直列接続回路の中性点からとることにより、インバータ構成素子としてのスイッチ素子数を減らすようにした点が特徴である。また、図２は図１に示すものに対し、入力力率改善用のリアクトル３を交流側から直流側に移した点を除いて実質的に同じである。
【０００７】
すなわち、図１，図２に示すものはコンバータ側については図６と同じ構成となっているので、入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧が可能である。また、インバータ側については、図６や図７の場合に比べ出力可能な電圧ベクトルが、図３に示すように７種類から４種類（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）に減る。しかし、電圧ベクトルの選び方によって制御が多少複雑になるが、出力電圧ベクトルｅの軌跡を円とすることができるため、図６や図７と同様に出力の正弦波化が可能である。
【０００８】
ここで、例えば図１に示すコンデンサ１１，１２の左側をコンバータ部、右側をインバータ部とし（コンデンサ１１，１２は通常大容量のものを使用するため独立に動作するものとして差し支えない。）、スイッチ５をＰＷＭ制御することにより入力力率の制御が行なわれるが、その時のコンバータ部側の電圧，電流波形を図４に示す。同図において、ｖは電圧、ｉは電流を示し、入力力率がほぼ１になっていることが分かる。Ｖ０はコンデンサ１１，１２の両端に掛かる電圧、すなわち直流中間電圧を示す。
【０００９】
同様に、インバータ部のスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４を、出力電流が図５（ｄ）に示すような正弦波となるようにＰＷＭ制御すると、そのときの各線間電圧の波形は図５（ａ）〜（ｃ）のようになる。図５（ａ）はａｃ間電圧波形Ｖａｃ、同（ｂ）はｂｃ間電圧波形Ｖｂｃ、同（ｃ）はａｂ間電圧波形Ｖａｂをそれそれ示している。この波形の特徴は、ＶａｃとＶｂｃはＶ０／２と−Ｖ０／２の２値しか持たないのに対し、ＶａｂはＶ０，０，−Ｖ０の３値を持つ点である。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、従来入力力率制御が可能な単相入力３相出力の電力変換装置では、スイッチ素子として最低７素子必要であったものが、この発明によれば５素子で構成可能となるため、装置の低コスト化が可能になるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】図１，図２のインバータの出力電圧ベクトル図である。
【図４】図１，図２のコンバータ部の電圧，電流波形図である。
【図５】図１，図２のインバータ部の電圧，電流波形図である。
【図６】電力変換回路の従来例を示す回路図である。
【図７】電力変換回路の別の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，１２…コンデンサ、３…入力力率改善用リアクトル、４…ダイオード整流器、５…スイッチ素子、７…直流中間コンデンサ、８…インバータ回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの可変速駆動などに用いる単相入力３相出力電力変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に入力力率の制御と直流中間回路の昇圧を可能とした単相入力３相出力電力変換回路の従来例を示す。
同図において、３は入力力率改善用リアクトル、４は交流直流変換を行なうダイオード整流器、５は入力力率と直流中間電圧を制御するためのＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）等のスイッチ素子、６は逆流阻止用ダイオード、７は直流中間コンデンサ、８は６個のスイッチ素子（ＩＧＢＴなど）からなり直流交流変換を行なうインバータである。
【０００３】
このような構成において、スイッチ素子５の導通率を制御することにより、所望の直流中間電圧（ただし、昇圧のみ）とすることができ、また、入力電圧波形の位相に合わせてパルス幅変調（ＰＷＭ）することにより、入力力率の制御も可能となる。また、インバータ８をＰＷＭ制御することで、モータ等のＶＶＶＦ（可変電圧−可変周波数）運転が可能となる。
なお、図７に入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧などはできないが、図６よりも簡略化された低コストの単相入力３相出力電力変換回路の例を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６または図７のような回路構成部品の中で、コストの占める割合の最も高いのが、スイッチ素子５やインバータ８を構成素子としてのスイッチ素子である。その結果、図６と図７をみると、前者は後者に比べて機能は向上するがスイッチ素子数が増えてコスト高になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧機能を維持しつつ、素子数を減らして低コスト化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決すべく、この発明では、単相交流から直流に変換するコンバータと、直流中間回路としてのコンデンサと、直流から交流に変換するインバータとからなる単相入力３相出力電力変換回路において、
前記コンバータとしてはダイオード整流器とこのダイオード整流器の直流出力側を短絡するスイッチ素子と、前記ダイオード整流器と前記直流中間コンデンサ間に接続したダイオードとから構成し、直流中間回路としてはコンデンサを２直列以上とする構成とし、前記インバータとしては３相の交流出力のうち２相はスイッチ素子をブリッジ結線した交流出力部より出力し、１相は直列に接続した前記直流中間コンデンサの中性点電位より出力するようにしている。
以上
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す回路図、図２はこの発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
図１からも明らかなように、この例は３相出力のうちの１相をコンデンサ１１，１２の直列接続回路の中性点からとることにより、インバータ構成素子としてのスイッチ素子数を減らすようにした点が特徴である。また、図２は図１に示すものに対し、入力力率改善用のリアクトル３を交流側から直流側に移した点を除いて実質的に同じである。
【０００７】
すなわち、図１，図２に示すものはコンバータ側については図６と同じ構成となっているので、入力力率の制御や直流中間電圧の昇圧が可能である。また、インバータ側については、図６や図７の場合に比べ出力可能な電圧ベクトルが、図３に示すように７種類から４種類（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）に減る。しかし、電圧ベクトルの選び方によって制御が多少複雑になるが、出力電圧ベクトルｅの軌跡を円とすることができるため、図６や図７と同様に出力の正弦波化が可能である。
【０００８】
ここで、例えば図１に示すコンデンサ１１，１２の左側をコンバータ部、右側をインバータ部とし（コンデンサ１１，１２は通常大容量のものを使用するため独立に動作するものとして差し支えない。）、スイッチ５をＰＷＭ制御することにより入力力率の制御が行なわれるが、その時のコンバータ部側の電圧，電流波形を図４に示す。同図において、ｖは電圧、ｉは電流を示し、入力力率がほぼ１になっていることが分かる。Ｖ０はコンデンサ１１，１２の両端に掛かる電圧、すなわち直流中間電圧を示す。
【０００９】
同様に、インバータ部のスイッチ素子Ｔ１〜Ｔ４を、出力電流が図５（ｄ）に示すような正弦波となるようにＰＷＭ制御すると、そのときの各線間電圧の波形は図５（ａ）〜（ｃ）のようになる。図５（ａ）はａｃ間電圧波形Ｖａｃ、同（ｂ）はｂｃ間電圧波形Ｖｂｃ、同（ｃ）はａｂ間電圧波形Ｖａｂをそれそれ示している。この波形の特徴は、ＶａｃとＶｂｃはＶ０／２と−Ｖ０／２の２値しか持たないのに対し、ＶａｂはＶ０，０，−Ｖ０の３値を持つ点である。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、従来入力力率制御が可能な単相入力３相出力の電力変換装置では、スイッチ素子として最低７素子必要であったものが、この発明によれば５素子で構成可能となるため、装置の低コスト化が可能になるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】図１，図２のインバータの出力電圧ベクトル図である。
【図４】図１，図２のコンバータ部の電圧，電流波形図である。
【図５】図１，図２のインバータ部の電圧，電流波形図である。
【図６】電力変換回路の従来例を示す回路図である。
【図７】電力変換回路の別の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，１２…コンデンサ、３…入力力率改善用リアクトル、４…ダイオード整流器、５…スイッチ素子、７…直流中間コンデンサ、８…インバータ回路。
Claims (1)
- 単相交流から直流に変換するコンバータと、直流中間回路としてのコンデンサと、直流から交流に変換するインバータとからなる単相入力３相出力電力変換回路において、
前記コンバータとしてはダイオード整流器とこのダイオード整流器の直流出力側を短絡するスイッチ素子と、前記ダイオード整流器と前記直流中間コンデンサ間に接続したダイオードとから構成し、直流中間回路としてはコンデンサを２直列以上とする構成とし、前記インバータとしては３相の交流出力のうち２相はスイッチ素子をブリッジ結線した交流出力部より出力し、１相は直列に接続した前記直流中間コンデンサの中性点電位より出力することを特徴とする単相入力３相出力電力変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36046197A JP3611075B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 単相入力３相出力電力変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36046197A JP3611075B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 単相入力３相出力電力変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11196582A JPH11196582A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3611075B2 true JP3611075B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=18469511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36046197A Expired - Fee Related JP3611075B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 単相入力３相出力電力変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611075B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102142703A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-03 | 西安华强航天电子有限责任公司 | 一种单进三出的不间断电源 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008295161A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Daikin Ind Ltd | 電力変換装置 |
| EP2595295A1 (en) * | 2010-07-14 | 2013-05-22 | Sepsa, Electronica De Potencia, S.L. | Single-phase to three-phase voltage converter |
| CN102998549A (zh) * | 2012-07-10 | 2013-03-27 | 辽宁荣信电气传动技术有限责任公司 | 基于h桥的单相低电压穿越试验台 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36046197A patent/JP3611075B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN102142703A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-03 | 西安华强航天电子有限责任公司 | 一种单进三出的不间断电源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11196582A (ja) | 1999-07-21 |
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