JP3698621B2

JP3698621B2 - Three-phase rectifier

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Publication number: JP3698621B2
Application number: JP2000244972A
Authority: JP
Inventors: 茂北村; 正雄和田
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2002058250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相交流から直流に変換する三相整流装置に係り、詳細には、ワンコンバータ方式の三相整流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の交流入力と直流出力を絶縁した三相高力率整流装置としては、主回路の変換スイッチングデバイスの通過段数が、三相昇圧チョッパ方式の高力率整流器と絶縁トランスを含んだＤＣ／ＤＣコンバータの２段となっているツーコンバータ方式のものがある。
また、変換段数を１段としたワンコンバータ方式の絶縁形三相高力率整流装置としては、単相入力のフライバックコンバータ方式の整流器を３台使用し、三相交流入力線間にデルタ（Δ）接続するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のツーコンバータ方式の三相高力率整流装置にあっては、変換段数が２段になっていることから、一般的な回路構成では三相高力率整流器部で６個、ＤＣ／ＤＣコンバータ部で４個の変換用スイッチングデバイスを必要とするため、変換効率が悪くなるという問題があった。また、高力率整流器部は三相の交流入力を個々に制御する必要があり、ＤＣ／ＤＣコンバータ部も別ループの制御が必要であるため、回路が複雑になるという問題があった。
また、従来のワンコンバータ方式の三相高力率整流装置にあっては、フライバックトランスの大容量化が難しく、一系統の制御回路で制御する場合、同一特性のフライバック整流器を３組必要とするなどの問題があった。また、３組の整流器を個別に制御して特性を揃える方式もあるが、制御が複雑になるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、上記課題に鑑み、回路構成が単純で、スイッチングデバイスの使用数が少なく、高力率で制御が簡単なワンコンバータ方式の三相整流装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
三相交流入力の線間を入力とする単相全波ダイオード整流器（例えば、単相全波ダイオード整流器１１、２１、３１）出力の正極側をセンタータップトランス（例えば、トランス１４、２４、３４）の一次側中央に接続し、このセンタータップトランスの一次側巻き始めにダイオード（例えば、ダイオード１３、２３、３３）のカソードを接続し、このダイオードのアノードを前記単相全波ダイオード整流器出力の負極側に接続し、前記センタータップトランスの一次側巻き終わりをトランジスタ（例えば、トランジスタ１５、２５、３５）のコレクタに接続し、このトランジスタのエミッタを前記単相全波ダイオード整流器出力の負極側に接続し、このトランジスタのベースとエミッタ間に該トランジスタを駆動する駆動回路（例えば、駆動回路１６、２６、３６）を接続し、前記トランジスタオフ時の励磁エネルギーを吸収するコンデンサ（例えば、コンデンサ１２、２２、３２）を当該単相全波ダイオード整流器出力間に接続し、前記センタータップトランスの二次側巻き始めに第１のダイオード（例えば、ダイオード１７、２７、３７）のアノードを接続し、この第１のダイオードのカソードを第２のダイオード（例えば、ダイオード１８、２８、３８）のカソードに接続し、この第２のダイオードのアノードを前記センタータップトランスの二次側巻き終わりに接続し、さらに第２のダイオードのカソードとアノードには、正極側と負極側に２巻きに分離されて該正極と負極の各出力が同一になるように動作するリアクトル（例えば、リアクトル１９、２９、３９）の各々の巻線の一端を接続し、これら各巻線の他端を直流出力の正極側と負極側に各々接続した単相フォワードコンバータ（例えば、単相フォワードコンバータ１０、２０、３０）を、３組設け、
該各単相フォワードコンバータの各交流入力段を前記三相交流入力の線間にデルタ接続し、該各単相フォワードコンバータの各直流出力段を前記直流出力の正極側と負極側の間に接続し、
該各単相フォワードコンバータの各直流出力段に共通接続するともに前記各駆動回路に共通接続する１つの制御回路（例えば、制御回路３）が、前記直流出力段から正極電圧と負極電圧を検出し、これら検出結果に基づいて前記３組の単相フォワードコンバータ内の３つの駆動回路を同一の駆動信号で同時に駆動制御することを特徴としている。
【０００６】
この請求項１記載の発明によれば、
各々の変換デバイスの数が１個である３組の単相フォワードコンバータを備えたので、制御方法が簡単になり、単純な回路構成と三相交流入力の高力率化が可能になる。
また、３組の単相フォワードコンバータを同一の制御信号で制御する制御回路を備えたので、入力電圧瞬時値に見合った入力電流を流すことにより、三相交流入力の正弦波化を行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の三相整流装置の回路構成を示す図である。
まず構成を説明する。
図１において、三相整流装置１は、入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、出力端子Ｐ，Ｎとの３端子入力２端子出力の装置であり、入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに入力される三相交流電圧を、当該三相交流電圧とは絶縁した直流電圧に変換する装置である。
三相整流装置１は、単相フォワードコンバータ１０、２０，３０と、制御回路３と、コンデンサ２を有する。
【０００８】
入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相からなる三相交流電圧が入力される。なお、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流電圧は、実効値が互いに等しく、位相が互いに１２０度異なる。
【０００９】
単相フォワードコンバータ１０は、単相全波ダイオード整流器１１、コンデンサ１２、ダイオード１３、トランス１４、トランジスタ１５、駆動回路１６、ダイオード１７、ダイオード１８、リアクトル１９から成る。
【００１０】
単相全波ダイオード整流器１１は、ダイオード１１ａ、ダイオード１１ｂ、ダイオード１１ｃ、ダイオード１１ｄから成り、ダイオード１１ａのアノードとダイオード１１ｃのカソードが接続され、ダイオード１１ｂのアノードとダイオード１１ｄのカソードが接続されている。また、ダイオード１１ａとダイオード１１ｂの各カソードは互いに接続され、ダイオード１１ｃとダイオード１１ｄの各アノードは互いに接続されている。また、ダイオード１１ａとダイオード１１ｃの接続点は、入力端子Ｕと、後述するダイオード３１ｂとダイオード３１ｄの接続点に接続され、ダイオード１１ｂとダイオード１１ｄの接続点は入力端子Ｖと、後述するダイオード２１ａとダイオード２１ｃの接続点に接続されている。
【００１１】
単相フォワードコンバータ２０は、単相全波ダイオード整流器２１、コンデンサ２２、ダイオード２３、トランス２４、トランジスタ２５、駆動回路２６、ダイオード２７、ダイオード２８、リアクトル２９から成る。
【００１２】
単相全波ダイオード整流器２１は、ダイオード２１ａ、ダイオード２１ｂ、ダイオード２１ｃ、ダイオード２１ｄから成り、ダイオード２１ａのアノードとダイオード２１ｃのカソードが接続され、ダイオード２１ｂのアノードとダイオード２１ｄのカソードが接続されている。また、ダイオード２１ａとダイオード２１ｂの各カソードは互いに接続され、ダイオード２１ｃとダイオード２１ｄの各アノードは互いに接続されている。また、ダイオード２１ａとダイオード２１ｃの接続点は、入力端子Ｖと、ダイオード１１ｂとダイオード１１ｄの接続点に接続され、ダイオード２１ｂとダイオード２１ｄの接続点は入力端子Ｗと、後述するダイオード３１ａとダイオード３１ｃの接続点に接続されている。
【００１３】
単相フォワードコンバータ３０は、単相全波ダイオード整流器３１、コンデンサ３２、ダイオード３３、トランス３４、トランジスタ３５、駆動回路３６、ダイオード３７、ダイオード３８、リアクトル３９から成る。
【００１４】
単相全波ダイオード整流器３１は、ダイオード３１ａ、ダイオード３１ｂ、ダイオード３１ｃ、ダイオード３１ｄから成り、ダイオード３１ａのアノードとダイオード３１ｃのカソードが接続され、ダイオード３１ｂのアノードとダイオード３１ｄのカソードが接続されている。また、ダイオード３１ａとダイオード３１ｂの各カソードは互いに接続され、ダイオード３１ｃとダイオード３１ｄの各アノードは互いに接続されている。また、ダイオード３１ａとダイオード３１ｃの接続点は、入力端子Ｗと、ダイオード２１ｂとダイオード２１ｄの接続点に接続され、ダイオード３１ｂとダイオード３１ｄの接続点は入力端子Ｕと、ダイオード１１ａとダイオード１１ｃの接続点に接続されている。
【００１５】
コンデンサ１２、２２、３２は、それぞれ単相全波ダイオード整流器１１、２１、３１出力の正極と負極間に接続されている。コンデンサ１２、２２、３２は、小容量で、それぞれトランジスタ１５、２５、３５オフ時のトランス１４、２４、３４の励磁エネルギーを吸収する。
【００１６】
ダイオード１３、２３、３３は、そのカソードがそれぞれトランス１４、２４、３４の一次側の巻き始めに接続され、そのアノードがそれぞれ単相全波ダイオード整流器１１、２１、３１出力の負極に接続されており、それぞれトランス１４、２４、３４に蓄えられた励磁エネルギーの還流用である。
【００１７】
トランス１４、２４、３４は、それぞれ一次側の巻き始めにダイオード１３、２３、３３のカソードが接続され、それぞれその巻き終わりにトランジスタ１５、２５、３５のコレクタが接続されている。
【００１８】
トランジスタ１５、２５、３５は、それぞれそのコレクタがトランス１４、２４、３４の巻き終わりに接続され、それぞれそのエミッタが単相全波ダイオード整流器１１、２１、３１の負極に接続されている。それぞれのベースには、制御回路３から駆動回路１６、２６、３６を介して制御信号が入力されてコレクターエミッタ間のオン／オフが制御される。
【００１９】
駆動回路１６、２６、３６は、制御回路３とトランジスタ１５、２５、３５に接続され、制御回路３から同一の制御信号を受け取り、それぞれトランジスタ１５、２５、３５に該制御信号を与えて駆動させる。
【００２０】
ダイオード１７、２７、３７は、それぞれそのアノードがトランス１４、２４、３４の２次側巻き始めに接続され、それぞれそのカソードがダイオード１８、２８、３８のカソードに接続されている。
【００２１】
ダイオード１８、２８、３８は、それぞれそのアノードがトランス１４、２４、３４の２次側巻き終わりに接続、それぞれそのカソードがダイオード１７、２７、３７のカソードに接続される。
【００２２】
リアクトル１９、２９、３９は、２巻きに分離されており、２巻きに分かれた各々の巻線の一端はそれぞれダイオード１８、２８、３８のカソードとアノードに接続され、各々の巻線の他端は、それぞれ単相フォワードコンバータ１０、２０、３０出力の正極側と負極側へ接続される。
【００２３】
単相フォワードコンバータ１０、２０、３０は、それぞれのリアクトル１９、２９、３９を介して並列接続されている。
【００２４】
制御回路３は、各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０の各直流出力段に共通接続されるとともに、トランジスタ１５、２５、３５の駆動回路１６、２６、３６に共通接続され、前記直流出力段から正極電圧と負極電圧を検出し、これら検出結果に基づいて各駆動回路１６、２６、３６へ同一の制御信号を与える。
【００２５】
コンデンサ２は、その一端が出力端子Ｐに接続され、その他端は出力端子Ｎに接続されている。コンデンサ２は、単相フォワードコンバータ１０，２０，３０からの入力電圧を平滑された直流電圧に変換する。
【００２６】
次に、本実施の形態の動作を図２を用いて説明する。
図２は、図１の三相整流装置１の回路動作を説明するためのタイムチャートである。
図２（ａ）は、検出電圧と三角波との関係を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の検出電圧と三角波から作られる比較出力値を示す。図２（ｃ）は、ダイオード１８に印加される電圧を示し、図２（ｄ）は、ダイオード２８に印加される電圧を示し、図２（ｅ）は、ダイオード３８に印加される電圧を示す。図２（ｆ）は、リアクトル１９に流れる電流を示し、図２（ｇ）は、リアクトル２９に流れる電流を示し、図２（ｈ）は、リアクトル３９に流れる電流を示す。図２（ｉ）は、単相フォワードコンバータ１０と３０へ入力される各電流を合成したＵ相電流を示し、図２（ｊ）は、単相フォワードコンバータ１０と２０へ入力される各電流を合成したＶ相電流を示し、図２（ｋ）は、単相フォワードコンバータ２０と３０へ入力される各電流を合成したＷ相電流を示す。
【００２７】
三相整流装置１の回路動作を説明する前に、制御回路３による各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０のオン／オフ制御について説明する。
【００２８】
制御回路３は、図２（ａ）に示すように、三角波と直流出力電圧の検出値を比較し、三角波が検出電圧に比べて等しいか大きい場合にＨの電圧レベルを、三角波が検出電圧より小さい場合にＬの電圧レベルを、比較出力として出力する。
【００２９】
制御回路３は、比較出力値がＨの電圧レベルの場合に、駆動回路１６、２６、３６を介してそれぞれトランジスタ１５、２５、３５を同一信号でオン状態にさせ、比較出力値がＬの電圧レベルの場合に、駆動回路１６、２６、３６を介してそれぞれトランジスタ１５、２５、３５を同一信号でオフ状態にさせる。
【００３０】
制御回路３は、トランジスタ１５、２５、３５のオン／オフ動作により、単相フォワードコンバータ１０、２０、３０に入力される電圧を制御する。具体的には、制御回路３は、三相整流装置１に入力される三相の各交流電圧をトランジスタ１５、２５、３５を介して一括して制御し、トランジスタ１５、２５、３５が同時にオフの場合、上記各交流電圧を０（Ｖ）の電圧に変換し、トランジスタ１５、２５、３５が同時にオンの場合、当該交流電圧値を出力する。また、上記交流電圧瞬時値に見合った入力電流を流すことにより、三相交流入力電流の正弦波化を行い、それらの波形は図２（ｉ）、（ｊ）、（ｋ）に示すようになる。
【００３１】
以下、三相整流装置１の回路動作について説明する。
【００３２】
単相フォワードコンバータ１０において、まず、単相全波ダイオード整流器１１にはＵ−Ｖ相の交流電圧が入力され、全波整流電圧を出力する。センタータップトランス１４の一次回路は、上記単相全波ダイオード整流器１１からの直流出力電圧を、トランジスタ１５のオン／オフ制御によりセンタータップトランス１４の一次側に断続的に印加し、センタータップトランス１４のリセットをダイオード１３で行い、高周波交流に変換される。センタータップトランス１４の二次回路において、ダイオード１７と直流電流還流用のダイオード１８により上記高周波交流は整流され、その電圧は図２（ｃ）に示すようになる。
【００３３】
同様に、単相フォワードコンバータ２０においては、まず、単相全波ダイオード整流器２１にはＶ−Ｗ相の交流電圧が入力され、全波整流電圧を出力する。センタータップトランス２４の一次回路は、上記単相全波ダイオード整流器２１からの直流出力電圧を、トランジスタ２５のオン／オフ制御によりセンタータップトランス２４の一次側に断続的に印加し、センタータップトランス２４のリセットをダイオード２３で行い、高周波交流に変換される。センタータップトランス２４の二次回路において、ダイオード２７と直流電流還流用のダイオード２８により上記高周波交流は整流され、その電圧は図２（ｄ）に示すようになる。
【００３４】
同様に、単相フォワードコンバータ３０においては、まず、単相全波ダイオード整流器３１にはＷ−Ｕ相の交流電圧が入力され、全波整流電圧を出力する。センタータップトランス３４の一次回路は、上記単相全波ダイオード整流器３１からの直流出力電圧を、トランジスタ３５のオン／オフ制御によりセンタータップトランス３４の一次側に断続的に印加し、センタータップトランス３４のリセットをダイオード３３で行い、高周波交流に変換される。センタータップトランス３４の二次回路において、ダイオード３７と直流電流還流用のダイオード３８により上記高周波交流は整流され、その電圧は図２（ｅ）に示すようになる。
【００３５】
リアクトル１９、２９、３９は、各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０の各出力を正極と負極に分割し、正極と負極の電流が同一になるように動作し、リアクトル１９、２９、３９のインピーダンスによって各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０の出力電流分担が均一化される。リアクトル１９、２９、３９にはダイオード１８、２８、３８に印加された電圧に応じた電流が流れ、それぞれ図２（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に示すようになる。
【００３６】
各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０からの出力電圧は、コンデンサ２により平滑された直流電圧に変換され、出力端子Ｐ、Ｎに出力される。
【００３７】
以上説明したように、本発明の一実施の形態の三相整流装置１によれば、各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０を同一の制御信号で制御し、入力電圧瞬時値に見合った入力電流を流すことにより、三相交流入力電流の正弦波化を行うことができる。
また、各単相フォワードコンバータ１０、２０、３０の変換デバイスは各々１個でよいため、制御方法が簡単になり、単純な回路構成と三相交流入力の高力率化が可能になる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の三相整流装置によれば、３組の単相フォワードコンバータを同一の制御信号で制御し、入力電圧瞬時値に見合った入力電流を流すことにより、三相交流入力電流の正弦波化を行うことができる。
また、各単相フォワードコンバータの変換デバイスは各々１個でよいため、制御方法が簡単になり、単純な回路構成と三相交流入力の高力率化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施の形態の三相整流装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１に回路構成を示す三相整流装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１三相整流装置
２コンデンサ
３制御回路
１０、２０、３０単相フォワードコンバータ
１１、２１、３１単相全波ダイオード整流器
１２、２２、３２コンデンサ
１３、２３、３３ダイオード
１４、２４、３４トランス
１５、２５、３５トランジスタ
１６、２６、３６駆動回路
１７、２７、３７ダイオード
１８、２８、３８ダイオード
１９、２９、３９リアクトル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-phase rectifier that converts three-phase alternating current into direct current, and more particularly to a one-converter three-phase rectifier.
[0002]
[Prior art]
As a conventional three-phase high power factor rectifier that isolates the AC input and DC output, the number of passing stages of the conversion switching device of the main circuit is a DC / DC including a three-phase boost chopper type high power factor rectifier and an isolation transformer. There is a two-converter type with two stages of converters.
In addition, as a single converter type isolated three-phase high power factor rectifier with one conversion stage, three single-phase flyback converter type rectifiers are used, and a delta ( Δ) Some are connected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional two-converter type three-phase high power factor rectifier, since the number of conversion stages is two, in a general circuit configuration, six in the three-phase high power factor rectifier unit, DC There is a problem that conversion efficiency deteriorates because four conversion switching devices are required in the / DC converter section. In addition, the high power factor rectifier unit needs to individually control the three-phase AC input, and the DC / DC converter unit also needs to be controlled in a separate loop, resulting in a problem that the circuit becomes complicated.
Moreover, in the conventional one-converter type three-phase high power factor rectifier, it is difficult to increase the capacity of the flyback transformer, and three sets of flyback rectifiers having the same characteristics are required when controlled by a single control circuit. There was a problem such as. In addition, there is a method of controlling the three sets of rectifiers individually to align the characteristics, but there is a problem that the control becomes complicated.
[0004]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a one-converter three-phase rectifier that has a simple circuit configuration, uses a small number of switching devices, and has a high power factor and is easy to control.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1
A center tap transformer (for example, transformers 14, 24, 34) is connected to the positive side of the output of a single-phase full-wave diode rectifier (for example, single-phase full-wave diode rectifier 11, 21, 31) that inputs between three-phase AC input lines. Is connected to the center of the primary side, and the cathode of the center tap transformer is connected to the cathode of a diode (for example, diodes 13, 23, 33). The end of the primary winding of the center tap transformer is connected to the collector of a transistor (eg, transistors 15, 25, 35), and the emitter of this transistor is connected to the negative side of the output of the single-phase full-wave diode rectifier A driving circuit (for example, a driver) that drives the transistor between the base and emitter of the transistor Circuits 16, 26, 36) and capacitors (for example, capacitors 12, 22, 32) that absorb excitation energy when the transistor is off are connected between the outputs of the single-phase full-wave diode rectifier, and the center tap transformer The anode of the first diode (for example, diodes 17, 27, 37) is connected to the beginning of the secondary winding of the second diode, and the cathode of the first diode is connected to the second diode (for example, diodes 18, 28, 38). Connected to the cathode, the anode of the second diode is connected to the end of the secondary winding of the center tap transformer, and the cathode and anode of the second diode are separated into two windings on the positive and negative sides. Reactors (for example, reactors 19, 29, 39) that operate so that the outputs of the positive electrode and the negative electrode are the same Three sets of single-phase forward converters (for example, single-phase forward converters 10, 20, and 30) are provided in which one end of each winding is connected and the other end of each winding is connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the DC output. ,
Each AC input stage of each single-phase forward converter is delta connected between the three-phase AC input lines, and each DC output stage of each single-phase forward converter is connected between the positive and negative sides of the DC output. And
One control circuit (for example, the control circuit 3) commonly connected to each DC output stage of each single-phase forward converter and commonly connected to each drive circuit detects a positive voltage and a negative voltage from the DC output stage. Based on the detection results, the three drive circuits in the three sets of single-phase forward converters are simultaneously controlled with the same drive signal.
[0006]
According to the invention of claim 1,
Since three sets of single-phase forward converters each having one conversion device are provided, the control method is simplified, and a simple circuit configuration and a high power factor of a three-phase AC input are possible.
In addition, a control circuit that controls the three sets of single-phase forward converters with the same control signal is provided, so that a three-phase AC input can be converted into a sine wave by flowing an input current that matches the instantaneous value of the input voltage. it can.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a three-phase rectifier according to an embodiment of the present invention.
First, the configuration will be described.
In FIG. 1, a three-phase rectifying device 1 is a three-terminal input two-terminal output device having input terminals U, V, and W and output terminals P and N. It is a device that converts a phase AC voltage into a DC voltage insulated from the three-phase AC voltage.
The three-phase rectifier 1 includes single-phase forward converters 10, 20, 30, a control circuit 3, and a capacitor 2.
[0008]
To the input terminals U, V, and W, a three-phase AC voltage including three phases of U phase, V phase, and W phase is input. Note that the U-phase, V-phase, and W-phase AC voltages have the same effective value and are 120 degrees different from each other.
[0009]
The single-phase forward converter 10 includes a single-phase full-wave diode rectifier 11, a capacitor 12, a diode 13, a transformer 14, a transistor 15, a drive circuit 16, a diode 17, a diode 18, and a reactor 19.
[0010]
The single-phase full-wave diode rectifier 11 includes a diode 11a, a diode 11b, a diode 11c, and a diode 11d. The anode of the diode 11a and the cathode of the diode 11c are connected, and the anode of the diode 11b and the cathode of the diode 11d are connected. . The cathodes of the diode 11a and the diode 11b are connected to each other, and the anodes of the diode 11c and the diode 11d are connected to each other. A connection point between the diode 11a and the diode 11c is connected to an input terminal U and a connection point between a diode 31b and a diode 31d described later, and a connection point between the diode 11b and the diode 11d is an input terminal V and a diode 21a described later. It is connected to the connection point of the diode 21c.
[0011]
The single-phase forward converter 20 includes a single-phase full-wave diode rectifier 21, a capacitor 22, a diode 23, a transformer 24, a transistor 25, a drive circuit 26, a diode 27, a diode 28, and a reactor 29.
[0012]
The single-phase full-wave diode rectifier 21 includes a diode 21a, a diode 21b, a diode 21c, and a diode 21d. The anode of the diode 21a and the cathode of the diode 21c are connected, and the anode of the diode 21b and the cathode of the diode 21d are connected. . The cathodes of the diode 21a and the diode 21b are connected to each other, and the anodes of the diode 21c and the diode 21d are connected to each other. The connection point between the diode 21a and the diode 21c is connected to the input terminal V and the connection point between the diode 11b and the diode 11d. The connection point between the diode 21b and the diode 21d is the input terminal W, and a diode 31a and a diode 31c described later. Connected to the connection point.
[0013]
The single-phase forward converter 30 includes a single-phase full-wave diode rectifier 31, a capacitor 32, a diode 33, a transformer 34, a transistor 35, a drive circuit 36, a diode 37, a diode 38, and a reactor 39.
[0014]
The single-phase full-wave diode rectifier 31 includes a diode 31a, a diode 31b, a diode 31c, and a diode 31d. The anode of the diode 31a and the cathode of the diode 31c are connected, and the anode of the diode 31b and the cathode of the diode 31d are connected. . The cathodes of the diode 31a and the diode 31b are connected to each other, and the anodes of the diode 31c and the diode 31d are connected to each other. The connection point between the diode 31a and the diode 31c is connected to the input terminal W and the connection point between the diode 21b and the diode 21d. The connection point between the diode 31b and the diode 31d is the connection between the input terminal U and the diode 11a and the diode 11c. Connected to a point.
[0015]
Capacitors 12, 22, and 32 are connected between the positive and negative electrodes of single-phase full-wave diode rectifiers 11, 21, and 31, respectively. The capacitors 12, 22, and 32 have a small capacity and absorb the excitation energy of the transformers 14, 24, and 34 when the transistors 15, 25, and 35 are turned off, respectively.
[0016]
The diodes 13, 23, and 33 have their cathodes connected to the primary winding start of the transformers 14, 24, and 34, respectively, and their anodes connected to the negative poles of the single-phase full-wave diode rectifiers 11, 21, and 31, respectively. And for recirculation of the excitation energy stored in the transformers 14, 24 and 34, respectively.
[0017]
In the transformers 14, 24, and 34, the cathodes of the diodes 13, 23, and 33 are connected to the primary winding start, and the collectors of the transistors 15, 25, and 35 are connected to the winding ends, respectively.
[0018]
The transistors 15, 25 and 35 have their collectors connected to the winding ends of the transformers 14, 24 and 34, respectively, and their emitters connected to the negative electrodes of the single-phase full-wave diode rectifiers 11, 21 and 31. Each base receives a control signal from the control circuit 3 via the drive circuits 16, 26, and 36 to control on / off between the collector and the emitter.
[0019]
The drive circuits 16, 26, and 36 are connected to the control circuit 3 and the transistors 15, 25, and 35, receive the same control signal from the control circuit 3, and supply the control signals to the transistors 15, 25, and 35, respectively, to drive them .
[0020]
The diodes 17, 27, and 37 have their anodes connected to the secondary winding start of the transformers 14, 24, and 34, and their cathodes connected to the cathodes of the diodes 18, 28, and 38, respectively.
[0021]
The diodes 18, 28, and 38 have their anodes connected to the secondary winding ends of the transformers 14, 24, and 34, respectively, and their cathodes connected to the cathodes of the diodes 17, 27, and 37, respectively.
[0022]
The reactors 19, 29, and 39 are separated into two windings, and one end of each of the two windings is connected to the cathode and anode of the diodes 18, 28, and 38, and the other end of each winding. Are respectively connected to the positive side and the negative side of the single-phase forward converters 10, 20, and 30 outputs.
[0023]
Single-phase forward converters 10, 20, 30 are connected in parallel via respective reactors 19, 29, 39.
[0024]
The control circuit 3 is commonly connected to the DC output stages of the single-phase forward converters 10, 20, and 30, and is commonly connected to the drive circuits 16, 26, and 36 of the transistors 15, 25, and 35. The positive voltage and the negative voltage are detected from the control circuit, and the same control signal is given to the drive circuits 16, 26 and 36 based on the detection results.
[0025]
The capacitor 2 has one end connected to the output terminal P and the other end connected to the output terminal N. Capacitor 2 converts the input voltage from single-phase forward converters 10, 20, and 30 into a smoothed DC voltage.
[0026]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a time chart for explaining the circuit operation of the three-phase rectifier 1 of FIG.
FIG. 2A shows the relationship between the detection voltage and the triangular wave, and FIG. 2B shows the comparison output value generated from the detection voltage and the triangular wave of FIG. 2 (c) shows the voltage applied to the diode 18, FIG. 2 (d) shows the voltage applied to the diode 28, and FIG. 2 (e) shows the voltage applied to the diode 38. . FIG. 2 (f) shows the current flowing through the reactor 19, FIG. 2 (g) shows the current flowing through the reactor 29, and FIG. 2 (h) shows the current flowing through the reactor 39. 2 (i) shows a U-phase current obtained by synthesizing the currents input to single-phase forward converters 10 and 30, and FIG. 2 (j) shows each current input to single-phase forward converters 10 and 20. The synthesized V-phase current is shown, and FIG. 2 (k) shows the W-phase current synthesized from the currents input to the single-phase forward converters 20 and 30.
[0027]
Before explaining the circuit operation of the three-phase rectifier 1, the on / off control of each single-phase forward converter 10, 20, 30 by the control circuit 3 will be explained.
[0028]
As shown in FIG. 2A, the control circuit 3 compares the detected value of the triangular wave and the DC output voltage. When the triangular wave is equal to or larger than the detected voltage, the control circuit 3 sets the voltage level of H, and the triangular wave is higher than the detected voltage. When it is small, the L voltage level is output as a comparison output.
[0029]
When the comparison output value is a voltage level of H, the control circuit 3 turns on the transistors 15, 25, and 35 with the same signal via the drive circuits 16, 26, and 36, respectively, and the comparison output value is a voltage of L In the case of the level, the transistors 15, 25, and 35 are turned off by the same signal through the drive circuits 16, 26, and 36, respectively.
[0030]
The control circuit 3 controls the voltage input to the single-phase forward converters 10, 20, 30 by the on / off operation of the transistors 15, 25, 35. Specifically, the control circuit 3 collectively controls the three-phase AC voltages input to the three-phase rectifier 1 via the transistors 15, 25, and 35, and the transistors 15, 25, and 35 are simultaneously turned off. In the case of the above, each AC voltage is converted to a voltage of 0 (V), and when the transistors 15, 25, and 35 are simultaneously turned on, the AC voltage value is output. In addition, a three-phase AC input current is converted into a sine wave by flowing an input current corresponding to the instantaneous value of the AC voltage as shown in FIGS. 2 (i), (j), and (k). Become.
[0031]
Hereinafter, the circuit operation of the three-phase rectifier 1 will be described.
[0032]
In the single-phase forward converter 10, first, a U-V phase AC voltage is input to the single-phase full-wave diode rectifier 11, and a full-wave rectified voltage is output. The primary circuit of the center tap transformer 14 intermittently applies the DC output voltage from the single-phase full-wave diode rectifier 11 to the primary side of the center tap transformer 14 by the on / off control of the transistor 15. Is reset by the diode 13 and converted into high-frequency alternating current. In the secondary circuit of the center tap transformer 14, the high frequency alternating current is rectified by the diode 17 and the direct current return diode 18, and the voltage is as shown in FIG.
[0033]
Similarly, in the single-phase forward converter 20, first, the V-W phase AC voltage is input to the single-phase full-wave diode rectifier 21, and the full-wave rectified voltage is output. The primary circuit of the center tap transformer 24 intermittently applies the DC output voltage from the single-phase full-wave diode rectifier 21 to the primary side of the center tap transformer 24 by on / off control of the transistor 25. Is reset by the diode 23 and converted into high-frequency alternating current. In the secondary circuit of the center tap transformer 24, the high frequency alternating current is rectified by the diode 27 and the direct current return diode 28, and the voltage is as shown in FIG.
[0034]
Similarly, in the single-phase forward converter 30, first, a W-U phase AC voltage is input to the single-phase full-wave diode rectifier 31, and a full-wave rectified voltage is output. The primary circuit of the center tap transformer 34 intermittently applies the DC output voltage from the single-phase full-wave diode rectifier 31 to the primary side of the center tap transformer 34 by the on / off control of the transistor 35. Is reset by the diode 33 and converted into high-frequency alternating current. In the secondary circuit of the center tap transformer 34, the high frequency alternating current is rectified by the diode 37 and the direct current refluxing diode 38, and the voltage is as shown in FIG.
[0035]
Reactors 19, 29, and 39 divide each output of each single-phase forward converter 10, 20, and 30 into a positive electrode and a negative electrode, and operate so that the currents of the positive and negative electrodes are the same. The output current sharing of each single-phase forward converter 10, 20, 30 is made uniform by the impedance. The reactors 19, 29 and 39 are supplied with currents corresponding to the voltages applied to the diodes 18, 28 and 38, as shown in FIGS. 2 (f), (g) and (h), respectively.
[0036]
Output voltages from the single-phase forward converters 10, 20, 30 are converted to DC voltages smoothed by the capacitors 2 and output to the output terminals P, N.
[0037]
As described above, according to the three-phase rectifier 1 of one embodiment of the present invention, the single-phase forward converters 10, 20, and 30 are controlled by the same control signal, and the input corresponding to the input voltage instantaneous value is achieved. By flowing a current, a three-phase AC input current can be converted into a sine wave.
Further, since each single-phase forward converter 10, 20, and 30 has only one conversion device, the control method is simplified, and a simple circuit configuration and a high power factor of three-phase AC input are possible.
[0038]
【The invention's effect】
According to the three-phase rectifier of the present invention, three sets of single-phase forward converters are controlled by the same control signal, and an input current corresponding to the instantaneous value of the input voltage is supplied to convert the three-phase AC input current into a sine wave. It can be performed.
Moreover, since only one conversion device is required for each single-phase forward converter, the control method is simplified, and a simple circuit configuration and a high power factor for a three-phase AC input are possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a three-phase rectifier according to an embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the three-phase rectifier whose circuit configuration is shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-phase rectifier 2 Capacitor 3 Control circuit 10, 20, 30 Single phase forward converter 11, 21, 31 Single phase full wave diode rectifier 12, 22, 32 Capacitor 13, 23, 33 Diode 14, 24, 34 Transformer 15, 25, 35 Transistor 16, 26, 36 Drive circuit 17, 27, 37 Diode 18, 28, 38 Diode 19, 29, 39 Reactor

Claims

Connect the positive side of the single-phase full-wave diode rectifier output with the input between the lines of the three-phase alternating current input to the center of the center side of the center tap transformer, connect the cathode of the diode to the beginning of the primary side winding of this center tap transformer, The anode of this diode is connected to the negative side of the output of the single-phase full-wave diode rectifier, the primary winding end of the center tap transformer is connected to the collector of a transistor, and the emitter of this transistor is connected to the output of the single-phase full-wave diode rectifier The drive circuit that drives the transistor is connected between the base and emitter of the transistor, and a capacitor that absorbs the excitation energy when the transistor is off is connected between the output of the single-phase full-wave diode rectifier. At the beginning of the secondary winding of the center tap transformer, the first diode A cathode of the first diode is connected to a cathode of the second diode, an anode of the second diode is connected to an end of the secondary winding of the center tap transformer, and a second The cathode and the anode of the diode are connected to one end of each winding of the reactor which is separated into two windings on the positive electrode side and the negative electrode side and operates so that the outputs of the positive electrode and the negative electrode are the same. Three sets of single-phase forward converters, each having the other end connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the DC output,
Each AC input stage of each single-phase forward converter is delta connected between the three-phase AC input lines, and each DC output stage of each single-phase forward converter is connected between the positive and negative sides of the DC output. And
One control circuit commonly connected to each DC output stage of each single-phase forward converter and commonly connected to each drive circuit detects a positive voltage and a negative voltage from the DC output stage, and based on these detection results A three-phase rectifier that simultaneously controls driving of three drive circuits in the three sets of single-phase forward converters with the same drive signal.