JP4370965B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、交流電源の電圧変動を抑制しつつ、負荷に一定電圧を供給する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that supplies a constant voltage to a load while suppressing voltage fluctuations of an AC power supply.

従来、電源から負荷に安定した電圧を供給するための電力変換装置として数々のものが提案されている。例えば、一般的な回路方式として、交流電源を一度直流に変換した後、再度交流に変換する、いわゆるダブルコンバータ構成の回路が用いられている(例えば特許文献1参照)。
このようなダブルコンバータ構成の回路として、例えば、図6に示す回路方式が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
Conventionally, a number of power conversion devices for supplying a stable voltage from a power source to a load have been proposed. For example, as a general circuit system, a circuit having a so-called double converter configuration in which an AC power supply is once converted into DC and then converted into AC again is used (for example, see Patent Document 1).
As a circuit of such a double converter configuration, for example, a circuit system shown in FIG. 6 has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

この方式では、図6に示すように、交流電源1からリアクトル40を介して、直列に接続されたスイッチング素子10及び11のPWM制御による整流動作により、スイッチング素子10及び11と並列に接続され且つ直列に接続されたコンデンサ31及び32にエネルギを蓄積し、コンデンサ31及び32の電圧Vdcが直流となるように制御、変換した後、前記スイッチング素子10及び11、またコンデンサ31及び32と並列に接続され、且つ直列に接続されたスイッチング素子14及び15のPWM制御によるインバータ回路によって、平滑されたコンデンサ31、32の直流電圧から安定した任意の交流電圧を生成し、これを負荷6に供給するようになっている。   In this method, as shown in FIG. 6, the switching elements 10 and 11 are connected in parallel with the switching elements 10 and 11 by the PWM control of the switching elements 10 and 11 connected in series from the AC power source 1 via the reactor 40 and Energy is stored in the capacitors 31 and 32 connected in series, and the voltage Vdc of the capacitors 31 and 32 is controlled and converted so as to be DC, and then connected in parallel with the switching elements 10 and 11 and the capacitors 31 and 32. In addition, a stable arbitrary AC voltage is generated from the DC voltage of the smoothed capacitors 31 and 32 by the inverter circuit by PWM control of the switching elements 14 and 15 connected in series, and this is supplied to the load 6. It has become.

なお、図6中のコンデンサ33はフィルタコンデンサである。また、リアクトル41とコンデンサ34とでLCフィルタを構成している。また、前記スイッチング素子10及び11、14及び15には、それぞれ逆並列にダイオード16及び17、20及び21が接続されている。
一方、電源電圧変動を補償し、且つ負荷に安定した電圧を供給する回路方式として、例えば図7に示す回路方式が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Note that the capacitor 33 in FIG. 6 is a filter capacitor. The reactor 41 and the capacitor 34 constitute an LC filter. Further, diodes 16 and 17, 20 and 21 are connected in antiparallel to the switching elements 10 and 11, 14 and 15, respectively.
On the other hand, for example, a circuit system shown in FIG. 7 has been proposed as a circuit system that compensates for power supply voltage fluctuations and supplies a stable voltage to a load (see, for example, Patent Document 2).

この方式では、図7に示すように、交流電源1の電圧変動が生じた場合に、直列に接続されたスイッチング素子10及び11のPWM制御によるインバータ回路によって、スイッチング素子10及び11と並列に接続され且つ直列に接続されたコンデンサ31及び32の直流電源から、電圧変動相当の交流電圧を、交流電源1と直列に接続されたトランス42を介して出力し、交流電源1とトランス42とを介して出力された電圧の和が一定となるように制御される。この際、前記コンデンサ31及び32と並列に接続され且つ直列に接続されたスイッチング素子14及び15のPWM制御による整流動作によって、交流電源1からリアクトル41を介してコンデンサ31及び32にエネルギを蓄積しながら、コンデンサ31及び32の電圧が直流となるように制御、変換される。 In this method, as shown in FIG. 7, if the voltage fluctuation of the AC power supply 1 occurs, the inverter circuit by PWM control of the switching elements 10 and 11 connected in series, a switching element 10及beauty 1 1 Parallel The AC voltage equivalent to the voltage fluctuation is output from the DC power source of the capacitors 31 and 32 connected in series to the AC power source 1 via the transformer 42 connected in series with the AC power source 1. Control is performed so that the sum of the voltages output via is constant. At this time, energy is stored in the capacitors 31 and 32 from the AC power supply 1 via the reactor 41 by the rectification operation by PWM control of the switching elements 14 and 15 connected in parallel with the capacitors 31 and 32 in series. However, the voltages of the capacitors 31 and 32 are controlled and converted so as to become direct current.

なお、図7中、コンデンサ34はフィルタコンデンサである。また、リアクトル40とコンデンサン33とでLCフィルタを構成している。また、前記スイッチング素子10及び11、14及び15には、それぞれ逆並列にダイオード16及び17、20及び21が接続されている。
特許第3203464号 特開平11−178216号公報 特開平2−231965号公報 OHM1999年11月号別冊「パワーエレクトロニクスガイドブック」オーム 社
In FIG. 7, a capacitor 34 is a filter capacitor. In addition, the reactor 40 and the condenser 33 constitute an LC filter. Further, diodes 16 and 17, 20 and 21 are connected in antiparallel to the switching elements 10 and 11, 14 and 15, respectively.
Patent No. 3203464 JP-A-11-178216 JP-A-2-231965 OHM November 1999 issue "Power Electronics Guidebook" Ohm

ここで、前記図6に示すような、交流電源を一度直流に変換した後、再度交流に変換する、ダブルコンバータ構成の回路の動作原理は、図8に示す通りであって、交流電源1側のスイッチング素子10及び11と、これらスイッチング素子10及び11のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード16及び17と、コンデンサ31及び32とで構成されるコンバータが整流回路として作用するため、この整流回路は負荷6に必要な全エネルギが通過する並列電流源5とみなすことができる。   Here, as shown in FIG. 6, the operation principle of the circuit of the double converter configuration in which the AC power source is once converted to DC and then converted back to AC is as shown in FIG. Since the converter composed of the switching elements 10 and 11, the diodes 16 and 17 connected in antiparallel to the switching elements 10 and 11, and the capacitors 31 and 32 functions as a rectifier circuit, the rectifier circuit Can be regarded as a parallel current source 5 through which all energy required for the load 6 passes.

また、負荷6側のスイッチング素子14及び15と、これらスイッチング素子14及び15のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード20及び21と、コンデンサ31及び32とで構成されるコンバータはいわゆるインバータ回路として動作し、負荷6に所定の電圧を供給するため、当然負荷6が必要とする全エネルギが通過する並列電圧源3とみなすことができる。なお、前記コンデンサ31及び32は、整流回路とインバータ回路の共通部分、且つ電源として作用している。
このように、ダブルコンバータ方式の回路にあっては、交流電源1側及び負荷6側のどちらのコンバータにおいても負荷6に供給するための全てのエネルギが通過するため、各コンバータの発生する損失は大きなものとなり、変換効率を低下させる一要因となっており、ランニングコストを増加させる要因となっている。
The converter composed of the switching elements 14 and 15 on the load 6 side, the diodes 20 and 21 connected in antiparallel to the switching elements 14 and 15, respectively, and the capacitors 31 and 32 operate as a so-called inverter circuit. Since a predetermined voltage is supplied to the load 6, it can be regarded as a parallel voltage source 3 through which all energy required by the load 6 passes. The capacitors 31 and 32 function as a common part of the rectifier circuit and the inverter circuit and as a power source.
As described above, in the double converter type circuit, all the energy for supplying the load 6 passes through the converter on either the AC power source 1 side or the load 6 side. It becomes a big thing, it becomes one factor which reduces conversion efficiency, and becomes a factor which increases running cost.

一方、前記図7に示すような回路方式の動作原理は、図9に示す通りである。つまり、図9において、並列電流源4は、図7におけるスイッチング素子14及び15のPWM制御による整流回路を表し、また、直列電圧源2は図7におけるスイッチング素子10及び11のPWM制御によるインバータ回路を表している。このとき、直列電圧源2が任意の電圧を発生することで、負荷6には交流電圧源1と直列電圧源2との2つの電圧源の電圧が加算された電圧が印加されることになる。その結果、交流電圧源1の電圧が低下した場合であっても直列電圧源2の電圧を加算することで負荷6に一定の電圧を供給することができることがわかる。つまり、直並列に構成されている各回路は、電源変動を補償するエネルギのみを担当するので、図6や図8に示す、ダブルコンバータ方式の回路と比較して損失が少ないことがわかる。   On the other hand, the operation principle of the circuit system as shown in FIG. 7 is as shown in FIG. That is, in FIG. 9, the parallel current source 4 represents a rectifier circuit by PWM control of the switching elements 14 and 15 in FIG. 7, and the series voltage source 2 is an inverter circuit by PWM control of the switching elements 10 and 11 in FIG. Represents. At this time, when the series voltage source 2 generates an arbitrary voltage, a voltage obtained by adding the voltages of the two voltage sources of the AC voltage source 1 and the series voltage source 2 is applied to the load 6. . As a result, it can be seen that a constant voltage can be supplied to the load 6 by adding the voltage of the series voltage source 2 even when the voltage of the AC voltage source 1 is lowered. That is, it can be seen that each circuit configured in series and parallel is responsible for only energy for compensating for power supply fluctuations, and therefore has less loss than the double converter circuit shown in FIGS.

また、図6及び図7に示した、従来の回路方式にあっては、整流回路及びインバータ回路共、ハーフブリッジ回路として動作するため、適用素子はその耐圧が高いものを選定する必要がある。
例えば、交流電源電圧を200〔V〕とした場合、コンデンサ31及び32の両端にかかる電圧は、「√2×200+√2×200(なお、√2は、2の平方根であることを表す。)」となり、565.7〔V〕となる。よって、1000〔V〕級の耐圧の高い素子が必要になり、汎用性に欠けるためコストが増大し、また、耐圧が高くなるにつれて素子のスイッチング速度が遅くなるため素子損失が大きくなる。さらにコンバータ回路が高圧となるので回路構成が大きくなってしまうという問題がある。
Further, in the conventional circuit system shown in FIGS. 6 and 7, both the rectifier circuit and the inverter circuit operate as a half bridge circuit, and therefore, it is necessary to select an applicable element having a high withstand voltage.
For example, when the AC power supply voltage is 200 [V], the voltage applied to both ends of the capacitors 31 and 32 is “√2 × 200 + √2 × 200 (note that √2 is the square root of 2). ”) And 565.7 [V]. Therefore, an element having a high withstand voltage of 1000 [V] is required, and the cost is increased due to lack of general versatility, and the element loss increases because the switching speed of the element becomes slower as the withstand voltage increases. Furthermore, since the converter circuit becomes high voltage, there is a problem that the circuit configuration becomes large.

これを回避するために、例えば、ハーフブリッジで構成されているコンバータ回路を、フルブリッジ化することも考えられ、例えば、前記特許文献3に記載されているように、ダブルコンバータ方式の回路を単純にフルブリッジ化する方法等も提案されている。
しかしながら、前記図7に示すような回路を単純にフルブリッジ化する場合、インバータ回路と整流回路との両方をフルブリッジ構成とする必要があり、また、トランスを要するため、コストや回路効率の面で問題が残る。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、交流電圧源の電圧変動を抑制して負荷に一定の電圧供給を行う際に、ランニングコストを抑え且つ適用素子の耐圧を低減することの可能な電力変換装置を提供することを目的としている。
In order to avoid this, for example, a converter circuit composed of a half bridge may be made into a full bridge. For example, as described in Patent Document 3, a double converter circuit is simplified. In addition, a method for making a full bridge has been proposed.
However, when the circuit as shown in FIG. 7 is simply made into a full bridge, both the inverter circuit and the rectifier circuit must have a full bridge configuration, and a transformer is required. The problem remains.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and suppresses running costs when applying a constant voltage to a load by suppressing voltage fluctuations of an AC voltage source and applying it. It aims at providing the power converter device which can reduce the proof pressure of an element.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る電力発電装置は、交流電源と負荷との間に介挿され、前記交流電源の電源電圧の変動に関わらず前記負荷へ一定電圧を供給するようにした電力変換装置において、ダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第1のアーム及び第2のアームと蓄電用コンデンサとが並列に接続されて構成され且つ前記交流電源と負荷との間に直列に接続される第1のコンバータと、前記第2のアームと並列に接続され且つダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第3のアームと前記第2のアーム及び前記蓄電用コンデンサとで構成され、前記第1のコンバータの前記負荷側に前記負荷と並列に接続される第2のコンバータと、を備え、前記第1のコンバータを、前記電源電圧の変動分を補償するように動作させ、且つ、前記第2のコンバータを、前記蓄電用コンデンサの充放電を行なうように動作させ且つ前記第1のコンバータの補償動作に伴うエネルギ消費相当分を補償するように動作させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a power generator according to claim 1 of the present invention is interposed between an AC power supply and a load, and applies a constant voltage to the load regardless of fluctuations in the power supply voltage of the AC power supply. In the power conversion apparatus to be supplied, the first arm and the second arm in which two switching elements each having a diode connected in anti-parallel are connected in series and the storage capacitor are connected in parallel. A first converter connected in series between the AC power supply and the load, and two switching elements connected in parallel to the second arm and connected in reverse parallel to the diode, respectively. and a third arm and the second arm and the energy storage capacitor that is, a second converter connected in parallel with said load to said load side of said first converter It includes data and, the, the first converter, said operated to compensate the variation of power supply voltage, and, the second converter, and is operated to perform the charge and discharge of the power storage capacitor It is characterized in that to operate so as to compensate for the energy consumption equivalent with the compensation operation of the first converter.

また、請求項2に係る電力変換装置は、交流電源と負荷との間に介挿され、前記交流電源の電源電圧の変動に関わらず前記負荷へ一定電圧を供給するようにした電力変換装置において、ダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第1のアーム及び第2のアームと蓄電用コンデンサとを有し、前記交流電源側から前記第1のアームと前記蓄電用コンデンサと前記第2のアームとがこの順に並列に接続されて構成され且つ前記交流電源と前記第1のアームとの間に第1のリアクトルが介挿されて前記交流電源と前記負荷の一端との間に直列に接続される第1のコンバータと、前記第2のアームと並列に接続され且つダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第3のアームを有し、前記交流電源側から前記蓄電用コンデンンサと前記第2のアームと前記第3のアームとがこの順に並列に接続されて構成され、前記第3のアームが第2のリアクトルを介して前記負荷の他端に接続される第2のコンバータと、前記交流電源と前記第1のリアクトルとの間に前記交流電源と並列に接続される第1のフィルタコンデンサと、前記負荷と前記第2のリアクトルとの間に前記負荷と並列に接続される第2のフィルタコンデンサと、を備え、前記第1のコンバータを、前記電源電圧の変動分を補償するように動作させ、且つ、前記第2のコンバータを、前記蓄電用コンデンサの充放電を行なうように動作させ且つ前記第1のコンバータの補償動作に伴うエネルギ消費相当分を補償するように動作させることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a power converter that is interposed between an AC power supply and a load and supplies a constant voltage to the load regardless of fluctuations in the power supply voltage of the AC power supply. A first arm and a second arm in which two switching elements each having a diode connected in anti-parallel are connected in series, and a storage capacitor, and from the AC power source side, the first arm and the of the power storage capacitor and the second arm and the AC power supply first reactor is interposed between the and connected to be constructed and the alternating current power supply in parallel in this order first arm load a first converter connected in series between one end, said second arm and connected in parallel且Tsuda diodes respectively connected two switching elements in inverse parallel are connected in series It has three arms, said from the AC power supply side to the power storage for Konden'nsa and the second arm and the third arm is constituted by connecting in parallel in this order, said third arm is a second reactor A second converter connected to the other end of the load via a first filter capacitor , a first filter capacitor connected in parallel with the AC power source between the AC power source and the first reactor, and the load. A second filter capacitor connected in parallel with the load between the second reactor, the first converter is operated to compensate for fluctuations in the power supply voltage, and wherein the second converter, characterized in that to operate so as to compensate for the energy consumption equivalent with the compensation operation of the operation is allowed and the first converter so as to perform charging and discharging of the power storage capacitor It is.

また、請求項3に係る電力変換装置は、前記請求項1又は請求項2記載の電力変換装置において、前記交流電源と前記第1のコンバータとの間に介挿された遮断手段と、前記第2のコンバータと前記負荷との間に介挿される切り替え手段と、を備え、当該切り替え手段は、前記負荷を、前記第2のコンバータと、前記遮断手段及び前記第1のコンバータ間との何れかに接続するようになっていることを特徴としている。   A power conversion device according to claim 3 is the power conversion device according to claim 1 or 2, wherein a cutoff means interposed between the AC power source and the first converter, and the first Switching means interposed between the converter and the load, and the switching means is configured to switch the load between the second converter, the cutoff means, and the first converter. It is characterized by being connected to.

また、請求項4に係る電力変換装置は、前記請求項1から請求項3の何れか1項に記載の電力変換装置において、前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段と、前記蓄電用コンデンサと前記エネルギ蓄積手段との間でエネルギを融通する充放電手段と、を備えることを特徴としている。
さらに、請求項5に係る電力変換装置は、前記請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電力変換装置において、前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段と、前記交流電源と並列に接続され前記エネルギ蓄積手段への充電を行う充電手段と、前記エネルギ蓄積手段のエネルギにより前記蓄電用コンデンサを充電する放電手段と、を備えることを特徴としている。
A power conversion device according to a fourth aspect is the power conversion device according to any one of the first to third aspects, wherein the power storage device is connected in parallel to the power storage capacitor; And charging / discharging means for accommodating energy between the capacitor and the energy storage means.
Furthermore, the power converter device which concerns on Claim 5 is the power converter device in any one of the said Claims 1-4. The energy storage means connected in parallel with the said capacitor | condenser for electrical storage, The said alternating current It is characterized by comprising charging means connected in parallel with a power source for charging the energy storage means, and discharging means for charging the storage capacitor with the energy of the energy storage means.

本発明の請求項1及び請求項2に係る電力変換装置によれば、第1及び第2のコンバータをフルブリッジ化すると共に、第1のコンバータを交流電源の電圧変動分だけ補償するようにし、且つ、この電圧変動分の補償に要するエネルギ分のみ第2のコンバータで補償するようにしたから、交流電源の電圧変動を抑制し負荷に一定の電圧を供給する際に、その高効率化を図ることができ、ランニングコストを抑えることができると共に、適用素子の耐圧を低減することができる。   According to the power conversion device according to claim 1 and claim 2 of the present invention, the first and second converters are made into a full bridge, and the first converter is compensated for the voltage fluctuation of the AC power supply, In addition, since only the energy required for compensation for the voltage fluctuation is compensated by the second converter, the voltage fluctuation of the AC power supply is suppressed and the constant voltage is supplied to the load to increase the efficiency. Thus, the running cost can be suppressed and the withstand voltage of the applied element can be reduced.

また、請求項3に係る電力変換装置によれば、前記交流電源と前記第1のコンバータとの間に介挿された遮断手段と、前記第2のコンバータと前記負荷との間に介挿される切り替え手段と、を設けたから、電力変換装置や交流電源の交流電源電圧の異常発生状況等に応じて、前記遮断手段、或いは前記切り替え手段を動作させることによって、負荷への電圧供給を引き続き行うことができる。   Moreover, according to the power converter device which concerns on Claim 3, the interruption | blocking means inserted between the said alternating current power supply and the said 1st converter, and the said 2nd converter, and the said load are inserted. Since the switching means is provided, the voltage supply to the load is continuously performed by operating the shut-off means or the switching means according to the abnormality occurrence state of the AC power supply voltage of the power conversion device or the AC power supply. Can do.

また、請求項4に係る電力変換装置によれば、前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段を設け、充放電手段によって、蓄電用コンデンサと前記エネルギ蓄積手段との間でエネルギを融通するようにしたから、前記エネルギ蓄積手段のエネルギ蓄積量相当分だけ、前記負荷への電圧供給を延長することができる。
さらに、請求項5に係る電力変換装置によれば、前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段を設け、交流電源からの電源電圧を利用して、エネルギ蓄積手段への充電を行うと共に、エネルギ蓄積手段のエネルギにより前記蓄電用コンデンサを充電するようにしたから、前記エネルギ蓄積手段のエネルギ蓄積量相当分だけ、前記負荷への電圧供給を延長することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an energy storage device connected in parallel with the storage capacitor, and energy is exchanged between the storage capacitor and the energy storage device by the charge / discharge device. Thus, the voltage supply to the load can be extended by an amount corresponding to the energy storage amount of the energy storage means.
Further, according to the power conversion device of the fifth aspect, the energy storage means connected in parallel with the power storage capacitor is provided, and the energy storage means is charged using the power supply voltage from the AC power supply. Since the power storage capacitor is charged by the energy of the energy storage means, the voltage supply to the load can be extended by an amount corresponding to the energy storage amount of the energy storage means.

以下に、本発明の実施の形態を説明する。
まず、第1の実施の形態を説明する。
図1は、本発明における電力変換装置の構成を示す回路図である。図1に示すように、例えばトランジスタ等で構成される、スイッチング素子10及び11、スイッチング素子12及び13、スイッチング素子14及び15がそれぞれ直列に接続されてアームA1〜A3が形成され、且つこれら各アームA1〜A3は並列に接続され、さらに、スイッチング素子10及び11からなるアームA1と、スイッチング素子12及び13からなるアームA2との間にコンデンサ30が並列に接続されている。また、各スイッチング素子10から15にはそれぞれ逆並列にダイオード16から21が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
First, a first embodiment will be described.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power converter according to the present invention. As shown in FIG. 1, switching elements 10 and 11, switching elements 12 and 13, and switching elements 14 and 15, each composed of, for example, a transistor, are connected in series to form arms A <b> 1 to A <b> 3. The arms A1 to A3 are connected in parallel, and a capacitor 30 is connected in parallel between the arm A1 composed of the switching elements 10 and 11 and the arm A2 composed of the switching elements 12 and 13. Further, diodes 16 to 21 are connected to the switching elements 10 to 15 in antiparallel.

そして、交流電源1と並列にフィルタコンデンサとしてのコンデンサ33が接続され、また、負荷6と並列にフィルタコンデンサとしてのコンデンサ34が接続され、前記交流電源1の一方の端子と負荷6の一方の端子とが接続されている。前記交流電源1の他方の端子は、リアクトル40を介してスイッチング素子10及び11の直列接続点に接続され、前記負荷6の他方の端子は、前記スイッチング素子12及び13の直列接続点に接続され、前記交流電源1と負荷6との接続点にスイッチング素子14及び15の直列接続点が、リアクトル41を介して接続されている。
そして、前記スイッチング素子10から15は、制御回路90によってPWM制御されるようになっている。この制御回路90は、交流電源1の電源電圧に応じて、PWM制御を行うようになっている。
A capacitor 33 as a filter capacitor is connected in parallel with the AC power source 1, and a capacitor 34 as a filter capacitor is connected in parallel with the load 6, and one terminal of the AC power source 1 and one terminal of the load 6 are connected. And are connected. The other terminal of the AC power supply 1 is connected to the series connection point of the switching elements 10 and 11 via the reactor 40, and the other terminal of the load 6 is connected to the series connection point of the switching elements 12 and 13. A series connection point of the switching elements 14 and 15 is connected to a connection point between the AC power source 1 and the load 6 via a reactor 41.
The switching elements 10 to 15 are PWM-controlled by a control circuit 90. The control circuit 90 performs PWM control according to the power supply voltage of the AC power supply 1.

図1に示す構成において、コンデンサ30を、スイッチング素子10及び11からなるアームA1と、スイッチング素子12及び13からなるアームA2とで構成されるコンバータの電源と考えたとき、このコンバータは、交流電源1と負荷6との間に直列に接続されていることになる。以下、このコンバータを直列コンバータXという。
一方、コンデンサ30を、スイッチング素子12及び13からなるアームA2とスイッチング素子14及び15からなるアームA3とで構成されるコンバータの出力と考えたとき、このコンバータは、交流電源1に対して並列に接続されていることになる。以下、このコンバータを並列コンバータYという。
In the configuration shown in FIG. 1, when the capacitor 30 is considered as a power source of a converter composed of an arm A1 composed of switching elements 10 and 11 and an arm A2 composed of switching elements 12 and 13, this converter is an AC power source. 1 and the load 6 are connected in series. Hereinafter, this converter is referred to as a serial converter X.
On the other hand, when the capacitor 30 is considered as an output of a converter composed of an arm A2 composed of switching elements 12 and 13 and an arm A3 composed of switching elements 14 and 15, this converter is connected in parallel to the AC power source 1. Will be connected. Hereinafter, this converter is referred to as a parallel converter Y.

図2は、図1の直列コンバータXの動作を説明するための波形図であって、図1のスイッチング素子11のエミッタ側のN点を基準としたときの各アームの出力電圧波形である。
制御回路90は、交流電源1の電源電圧を監視し、この電源電圧が所望の出力電圧よりも高いときには、直列コンバータX及び並列コンバータYを降圧動作をさせる。
具体的には、スイッチング素子12及び13を交流電源1からの電源電圧に同期してオン状態に制御する。その結果、スイッチング素子12及び13からなるアームA2の出力電圧波形は、図2(b)に示すように電源電圧に同期した矩形波となる。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the series converter X of FIG. 1, and is an output voltage waveform of each arm when the N point on the emitter side of the switching element 11 of FIG. 1 is used as a reference.
The control circuit 90 monitors the power supply voltage of the AC power supply 1 and, when this power supply voltage is higher than a desired output voltage, causes the series converter X and the parallel converter Y to perform step-down operation.
Specifically, the switching elements 12 and 13 are controlled to be turned on in synchronization with the power supply voltage from the AC power supply 1. As a result, the output voltage waveform of the arm A2 composed of the switching elements 12 and 13 becomes a rectangular wave synchronized with the power supply voltage as shown in FIG.

このとき、交流電源1の電源電圧を降圧させるため、スイッチング素子10及び11を、これらスイッチング素子10及び11からなるアームA1の出力電圧波形が図2(a)に示すように、電源電圧と同期し、且つ、その振幅が、前記電源電圧の、必要とする降圧電圧相当の正弦波分だけ低減された波形となるようにPWM制御する。   At this time, in order to step down the power supply voltage of the AC power supply 1, the switching elements 10 and 11 are synchronized with the power supply voltage when the output voltage waveform of the arm A1 composed of the switching elements 10 and 11 is shown in FIG. In addition, PWM control is performed so that the amplitude of the power supply voltage is reduced by a sine wave corresponding to the required step-down voltage.

その結果、アームA1のスイッチング素子10及び11とアームA2のスイッチング素子12及び13とのそれぞれの直列接続点間は、電源電圧と逆相で、振幅の小さな正弦波が出力されることになる。つまり、図2(a)に示すスイッチング素子10及び11からなるアームA1の出力電圧波形から、図2(b)に示すスイッチング素子12及び13からなるアームA2の出力電圧波形を減算した値相当の波形となる。このため、電源電圧から、必要とする降圧電圧相当の電圧が減算されることになって、結果的に電源電圧が降圧されることになる。   As a result, a sine wave having a small amplitude is output between the series connection points of the switching elements 10 and 11 of the arm A1 and the switching elements 12 and 13 of the arm A2 in the opposite phase to the power supply voltage. That is, it corresponds to a value obtained by subtracting the output voltage waveform of the arm A2 including the switching elements 12 and 13 illustrated in FIG. 2B from the output voltage waveform of the arm A1 including the switching elements 10 and 11 illustrated in FIG. It becomes a waveform. For this reason, a voltage corresponding to the required step-down voltage is subtracted from the power supply voltage, and as a result, the power supply voltage is stepped down.

このとき、スイッチング素子14及び15を、並列コンバータYとして動作させ、入力電圧相当の対向電圧を発生させながら降圧動作により消費するコンデンサ30のエネルギを充放電させ、コンデンサ30の両端電圧を所定の直流電圧Vdcに維持する。その結果、並列コンバータYは、補償分のエネルギをやり取りすることになる。   At this time, the switching elements 14 and 15 are operated as a parallel converter Y to charge and discharge the energy of the capacitor 30 consumed by the step-down operation while generating a counter voltage corresponding to the input voltage, and the voltage across the capacitor 30 is set to a predetermined direct current. The voltage Vdc is maintained. As a result, the parallel converter Y exchanges energy for compensation.

一方、交流電源1の電源電圧が所望の出力電圧よりも低い場合には、直列コンバータX及び並列コンバータYを昇圧動作をさせる。
具体的には、図2(a)に示すように、スイッチング素子10及び11を交流電源1からの電源電圧に同期してオン状態に制御する。その結果、スイッチング素子10及び11からなるアームA1の出力波形は、電源電圧に同期した矩形波となる。
On the other hand, when the power supply voltage of the AC power supply 1 is lower than the desired output voltage, the series converter X and the parallel converter Y are boosted.
Specifically, as shown in FIG. 2A, the switching elements 10 and 11 are controlled to be turned on in synchronization with the power supply voltage from the AC power supply 1. As a result, the output waveform of the arm A1 including the switching elements 10 and 11 is a rectangular wave synchronized with the power supply voltage.

このとき、スイッチング素子12及び13を、補償電圧を出力するよう、図2(b)に示すように、電源電圧に同期し且つ前記補償電圧相当の正弦波だけ低減された波形となるようにPWM制御する。その結果、アームA1のスイッチング素子10及び11とアームA2のスイッチング素子12及び13とのそれぞれの直列接続点間は、電源電圧と同相で、振幅の小さな正弦波が出力されることになる。このため、電源電圧にある補償電圧が加算されることになって、電源電圧が昇圧されることになる。   At this time, as shown in FIG. 2 (b), the switching elements 12 and 13 are PWMed so as to output a compensation voltage in synchronization with the power supply voltage and to have a waveform reduced by a sine wave corresponding to the compensation voltage. Control. As a result, a sine wave having the same phase as the power supply voltage and a small amplitude is output between the series connection points of the switching elements 10 and 11 of the arm A1 and the switching elements 12 and 13 of the arm A2. For this reason, the compensation voltage in the power supply voltage is added, and the power supply voltage is boosted.

このとき、スイッチング素子14及び15を、並列コンバータYとして動作させ、出力電圧相当の対向電圧を発生させながら、昇圧動作により消費するコンデンサ30のエネルギを充放電させ、コンデンサ30の両端電圧の両端電圧を所定の直流電圧Vdcに維持する。
このようにすることによって、負荷6に供給するエネルギは直列コンバータXのみを通り、並列コンバータYには、電圧補償に使ったエネルギだけが通過することになるため、従来のダブルコンバータ方式に比較して並列コンバータYの損失を低減することができ、高効率化を図ることができる。
At this time, the switching elements 14 and 15 are operated as a parallel converter Y, and while generating a counter voltage corresponding to the output voltage, the energy of the capacitor 30 consumed by the boosting operation is charged and discharged. Is maintained at a predetermined DC voltage Vdc.
By doing so, the energy supplied to the load 6 passes only through the series converter X, and only the energy used for voltage compensation passes through the parallel converter Y. Therefore, compared with the conventional double converter system. Thus, the loss of the parallel converter Y can be reduced, and high efficiency can be achieved.

また、交流電源1の電源電圧の状態に応じて、スイッチング素子10から15のPWM動作を変更することによって、トランスを用いることなく昇圧動作及び降圧動作を共に実現することができる。
また、直列コンバータX及び並列コンバータYは、それぞれフルブリッジ回路で構成しているから、ハーフブリッジ回路で構成した場合に比較して各スイッチング素子の耐圧を低減することができ、スイッチング素子の責務を軽減することができる。
Further, by changing the PWM operation of the switching elements 10 to 15 according to the state of the power supply voltage of the AC power supply 1, both the step-up operation and the step-down operation can be realized without using a transformer.
In addition, since each of the series converter X and the parallel converter Y is configured by a full bridge circuit, the withstand voltage of each switching element can be reduced as compared with the case where the series converter X and the parallel converter Y are configured by a half bridge circuit. Can be reduced.

ここで、上記第1の実施の形態において、アームA1が第1のアームに対応し、アームA2が第2のアームに対応し、アームA3が第3のアームに対応し、コンデンサ30が蓄電用コンデンサに対応し、直列コンバータXが第1のコンバータに対応し、並列コンバータYが第2のコンバータに対応し、リアクトル40が第1のリアクトルに対応し、リアクトル41が第2のリアクトルに対応し、コンデンサ33及び34が、それぞれ第1及び第2のフィルタコンデンサに対応している。   Here, in the first embodiment, the arm A1 corresponds to the first arm, the arm A2 corresponds to the second arm, the arm A3 corresponds to the third arm, and the capacitor 30 is for power storage. Corresponding to the capacitor, the serial converter X corresponds to the first converter, the parallel converter Y corresponds to the second converter, the reactor 40 corresponds to the first reactor, and the reactor 41 corresponds to the second reactor. , Capacitors 33 and 34 correspond to the first and second filter capacitors, respectively.

次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
この第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態において、交流電源1側に交流電源1とリアクトル40との間の接続を遮断するための遮断回路51(遮断手段)を追加し、さらに、負荷6側に切り替えスイッチ50(切り替え手段)を追加したものである。この切り替えスイッチ50は、可動接点50a及び50bを有し、可動接点50aは、前記スイッチング素子12及び13の直列接続点と前記コンデンサ34との接続点に接続され、可動接点50bは、前記遮断回路51とリアクトル40との間に接続され、また、固定接点50cは、負荷6の一方の端子に接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, a blocking circuit 51 (blocking means) for blocking the connection between the AC power supply 1 and the reactor 40 is added to the AC power supply 1 side in the first embodiment, Further, a changeover switch 50 (switching means) is added to the load 6 side. The changeover switch 50 has movable contacts 50a and 50b. The movable contact 50a is connected to a series connection point of the switching elements 12 and 13 and a connection point of the capacitor 34. The movable contact 50b is connected to the breaking circuit. 51 and the reactor 40, and the fixed contact 50 c is connected to one terminal of the load 6.

これら切り替えスイッチ50及び遮断回路51は、制御回路90aによって駆動される。この制御回路90aは、上記第1の実施の形態における制御回路90と同様に、電源電圧に応じてスイッチング素子10から15を駆動制御すると共に、前記切り替えスイッチ50及び遮断回路51を制御し、電力変換装置100の各部が正常に作動している場合には、前記切り替えスイッチ50を、固定接点50cと可動接点50aとが導通状態となるように制御し、また、前記遮断回路51を導通状態に制御して、上記第1の実施の形態と同等の回路を構成するようになっている。   The changeover switch 50 and the cutoff circuit 51 are driven by the control circuit 90a. Similar to the control circuit 90 in the first embodiment, the control circuit 90a controls driving of the switching elements 10 to 15 in accordance with the power supply voltage, and controls the changeover switch 50 and the cutoff circuit 51, thereby providing power. When each part of the converter 100 is operating normally, the changeover switch 50 is controlled so that the fixed contact 50c and the movable contact 50a are in a conductive state, and the interruption circuit 51 is in a conductive state. By controlling, a circuit equivalent to the first embodiment is configured.

一方、電力変換装置100に異常が発生し、例えば、スイッチング素子又はダイオードが故障した場合には、前記切り替えスイッチ50を固定設定50cと可動接点50bとを導通状態に制御する。これによって、交流電源1と負荷6とが直接接続され負荷6への電圧供給を確保することができる。また、負荷短絡などが発生し、負荷6と電力変換装置100、又は負荷6と交流電源1とを切り離したい場合には、切り替えスイッチ50を開放状態に制御する。これによって、負荷6が、電力変換装置100及び交流電源1から切り離されることになって、電力変換装置100或いは交流電源1の異常によって、負荷6の異常を引き起こすなど、負荷6に悪影響を及ぼすことを回避することができる。   On the other hand, when an abnormality occurs in the power conversion device 100, for example, when a switching element or a diode breaks down, the changeover switch 50 is controlled to be in a conductive state between the fixed setting 50c and the movable contact 50b. As a result, the AC power supply 1 and the load 6 are directly connected, and voltage supply to the load 6 can be secured. Further, when a load short circuit or the like occurs and the load 6 and the power conversion device 100 or the load 6 and the AC power supply 1 are to be disconnected, the changeover switch 50 is controlled to be in an open state. As a result, the load 6 is disconnected from the power converter 100 and the AC power supply 1, and the load 6 is adversely affected by an abnormality of the power converter 100 or the AC power supply 1. Can be avoided.

また、交流電源1の電源電圧が補償範囲を超えて低下した場合には、遮断回路51を遮断状態に制御する。この状態で、コンデンサ30を電源として並列コンバータYをインバータ動作させることにより負荷6への電圧供給を継続して行うことができる。
このように、交流電源1側に、この交流電源1と電力変換装置100とを切り離すための遮断回路51を設け、また、負荷6側に、この負荷6と交流電源1とを直接接続したり、或いは、負荷6と電力変換装置100とを切り離したりするための切り替えスイッチ50を設けたから、電力変換装置100の異常や、交流電源1の異常等が発生した場合であっても、状況に応じて切り替えスイッチ50や遮断回路51を制御することによって、負荷6への電圧供給を継続することができると共に、電力変換装置100や交流電源1の異常によって、負荷6に支障をきたすことを回避することができる。
In addition, when the power supply voltage of the AC power supply 1 decreases beyond the compensation range, the cutoff circuit 51 is controlled to be in the cutoff state. In this state, voltage supply to the load 6 can be continued by operating the parallel converter Y as an inverter using the capacitor 30 as a power source.
In this way, the AC power source 1 is provided with the cutoff circuit 51 for separating the AC power source 1 and the power converter 100, and the load 6 and the AC power source 1 are directly connected to the load 6 side. Alternatively, since the changeover switch 50 for disconnecting the load 6 and the power conversion device 100 is provided, even if an abnormality of the power conversion device 100, an abnormality of the AC power source 1 or the like occurs, depending on the situation By controlling the changeover switch 50 and the cutoff circuit 51, the voltage supply to the load 6 can be continued, and the trouble of the load 6 due to the abnormality of the power converter 100 or the AC power supply 1 is avoided. be able to.

なお、この第2の実施の形態においては、交流電源1を電力変換装置100から切り離すための遮断回路51及び負荷6を交流電源1に直接接続するための切り替えスイッチ50の双方を備えた場合について説明したが、必ずしもこれら遮断回路51及び切り替えスイッチ50の双方を備えている必要はない。しかしながら、双方を設けることによって、交流電源1側の異常或いは電力変換装置100の異常の双方に対応することが可能となり、より多くの場面において負荷6への電圧供給を継続することができ、電力変換装置100の信頼性を向上させることができる。   In the second embodiment, there is provided a case in which both a cutoff circuit 51 for disconnecting the AC power source 1 from the power converter 100 and a changeover switch 50 for directly connecting the load 6 to the AC power source 1 are provided. Although described, it is not always necessary to provide both the cutoff circuit 51 and the changeover switch 50. However, by providing both, it becomes possible to cope with both the abnormality on the AC power supply 1 side or the abnormality of the power conversion device 100, and the voltage supply to the load 6 can be continued in more scenes. The reliability of the conversion device 100 can be improved.

次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
この第3の実施の形態は、上記第2の実施の形態において、充放電手段61を介して、コンデンサ30と並列にエネルギ蓄積要素60(エネルギ蓄積手段)が接続されている。このエネルギ蓄積要素60としては、例えばバッテリ等の二次電池やフライホイール等を適用することができる。また、前記充放電手段61としては、例えば、電流可逆チョッパ回路(二象限チョッパ回路)等を適用することができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, an energy storage element 60 (energy storage means) is connected in parallel with the capacitor 30 via the charge / discharge means 61 in the second embodiment. As the energy storage element 60, for example, a secondary battery such as a battery, a flywheel, or the like can be applied. As the charge / discharge means 61, for example, a current reversible chopper circuit (two-quadrant chopper circuit) or the like can be applied.

そして、電力変換装置100が正常であり、また交流電源1からの電源電圧が電力変換装置100での補償可能な補償電圧範囲内である場合には、上記第2の実施の形態と同様に動作し、並列コンバータYは、コンデンサ30に対しエネルギを充放電する。
このとき、充放電手段61では、コンデンサ30からエネルギ蓄積要素60に対してエネルギを充電する。
この状態から、交流電源1に異常が発生し、例えば停電した場合等には、制御回路90aでは、前記遮断回路51を遮断状態に切り替え、交流電源1を電力変換装置100から切り離す。そして、コンデンサ30を電源として、並列コンバータYによって交流電圧を生成しこれを負荷6に供給することで、負荷6への電圧供給を継続する。
When the power conversion apparatus 100 is normal and the power supply voltage from the AC power supply 1 is within the compensation voltage range that can be compensated by the power conversion apparatus 100, the operation is the same as in the second embodiment. The parallel converter Y charges and discharges energy to and from the capacitor 30.
At this time, the charging / discharging means 61 charges the energy storage element 60 from the capacitor 30 with energy.
From this state, when an abnormality occurs in the AC power supply 1 and, for example, a power failure occurs, the control circuit 90a switches the cutoff circuit 51 to the cutoff state and disconnects the AC power supply 1 from the power converter 100. Then, by using the capacitor 30 as a power source, an AC voltage is generated by the parallel converter Y and supplied to the load 6, so that the voltage supply to the load 6 is continued.

このとき、充放電手段61では、前記制御回路90aによってコンデンサ30を電源とする電力供給が開始されたことを検出すると、エネルギ蓄積要素60をエネルギ源としてコンデンサ30への充電を開始する。
このようにすることによって、コンデンサ30によって負荷6への電圧供給を継続することができると共に、コンデンサ30に蓄積されたエネルギ相当分だけでなく、エネルギ蓄積要素60に蓄積されたエネルギ相当分だけ、負荷6への電圧供給を継続することができ、負荷6への電圧供給時間を延長させることができる。
At this time, the charging / discharging means 61 starts charging the capacitor 30 using the energy storage element 60 as an energy source when the control circuit 90a detects that the power supply using the capacitor 30 as a power source is started.
In this way, the voltage supply to the load 6 can be continued by the capacitor 30 and not only the energy equivalent to the energy stored in the capacitor 30 but also the energy equivalent to the energy stored in the energy storage element 60. The voltage supply to the load 6 can be continued, and the voltage supply time to the load 6 can be extended.

次に、本発明の第4の実施の形態を説明する。
この第4の実施の形態は、上記第3の実施の形態において、前記充放電手段61に替えて放電手段63を設け、さらに、交流電源1と並列に接続された、前記エネルギ蓄積要素60(エネルギ蓄積手段)への充電を行う充電手段62を設けたものである。この充電手段62としては例えばダイオード整流回路やPWM整流回路等の交流ー直流変換回路を適用することができ、また、前記放電手段63としては例えば昇圧チョッパ回路やフライバックコンバータ等の直流ー直流変換回路を適用することができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, in the third embodiment, a discharge unit 63 is provided instead of the charge / discharge unit 61, and the energy storage element 60 ( The charging means 62 for charging the energy storage means) is provided. As the charging means 62, for example, an AC-DC conversion circuit such as a diode rectification circuit or a PWM rectification circuit can be applied. As the discharging means 63, for example, a DC-DC conversion such as a boost chopper circuit or a flyback converter. A circuit can be applied.

つまり、この第4の実施の形態においても、上記第2の実施の形態と同様に、前記交流電源1が補償電圧範囲内である場合や、電力変換装置100が正常である場合には、所定電圧が負荷6に供給されると共に、並列コンバータYによってコンデンサ30への充放電が行われる。このとき、充電手段62は、交流電源1からの交流電圧をエネルギとしてエネルギ蓄積要素60への充電を行う。   That is, also in the fourth embodiment, as in the second embodiment, when the AC power supply 1 is within the compensation voltage range, or when the power conversion device 100 is normal, a predetermined value is used. A voltage is supplied to the load 6 and the capacitor 30 is charged and discharged by the parallel converter Y. At this time, the charging means 62 charges the energy storage element 60 using the AC voltage from the AC power supply 1 as energy.

この状態から、交流電源1に異常が発生し、例えば停電した場合等には、制御回路90aでは、前記遮断回路51を遮断状態に切り替え、交流電源1を電力変換装置100から切り離す。そして、コンデンサ30を電源として、並列コンバータYによって交流電圧を生成しこれを負荷6に供給することで、負荷6への電圧供給を継続する。
このとき、充電手段62は、エネルギ蓄積要素60への充電を終了し、放電手段63では、前記制御回路90aによってコンデンサ30を電源とする電力供給が開始されたことを検出すると、エネルギ蓄積要素60をエネルギ源としてコンデンサ30への充電を開始する。
From this state, when an abnormality occurs in the AC power supply 1 and, for example, a power failure occurs, the control circuit 90a switches the cutoff circuit 51 to the cutoff state and disconnects the AC power supply 1 from the power converter 100. Then, by using the capacitor 30 as a power source, an AC voltage is generated by the parallel converter Y and supplied to the load 6, so that the voltage supply to the load 6 is continued.
At this time, the charging unit 62 finishes charging the energy storage element 60, and when the discharging unit 63 detects that the power supply using the capacitor 30 as a power source is started by the control circuit 90a, the energy storage element 60 is detected. Is used as an energy source to start charging the capacitor 30.

このようにすることによって、この場合も上記第3の実施の形態と同様に、直列コンバータXと並列コンバータYとを利用しながら、負荷6の所定電圧を供給することができると共に、停電時等であって、コンデンサ30によって負荷6への電圧供給を継続することができ、また、このとき、コンデンサ30に蓄積されたエネルギ相当分だけでなく、エネルギ蓄積要素60に蓄積されたエネルギ相当分の負荷6への電圧供給も継続することができ、負荷6への電圧供給時間を延長させることができる。   In this case, as in the third embodiment, the predetermined voltage of the load 6 can be supplied while using the series converter X and the parallel converter Y, and at the time of a power failure, etc. Thus, the voltage supply to the load 6 can be continued by the capacitor 30, and at this time, not only the energy equivalent amount stored in the capacitor 30 but also the energy equivalent amount stored in the energy storage element 60. The voltage supply to the load 6 can also be continued, and the voltage supply time to the load 6 can be extended.

本発明の第1の実施の形態を表す電力変換装置の回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram of the power converter device showing the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態の動作説明に供する波形図である。It is a wave form diagram with which it uses for operation | movement description of 1st Embodiment. 第2の実施の形態を表す電力変換装置の回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram of the power converter device showing 2nd Embodiment. 第3の実施の形態を表す電力変換装置の回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram of the power converter device showing 3rd Embodiment. 第4の実施の形態を表す電力変換装置の回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram of the power converter device showing 4th Embodiment. 従来の電力変換装置の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the conventional power converter device. 従来の電力変換装置のその他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the conventional power converter device. 図6の電力変換装置の動作原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of operation of the power converter device of FIG. 図7の電力変換装置の動作原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle of operation of the power converter device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
6 負荷
10〜15 スイッチング素子
16〜21 ダイオード
30 コンデンサ
33、34 フィルタコンデンサ
50 切り替えスイッチ
51 遮断回路
60 エネルギ蓄積要素(エネルギ蓄積手段)
61 充放電手段
62 充電手段
63 放電手段
90、90a 制御回路
A1〜A3 アーム
X 直列コンバータ(第1のコンバータ)
Y 並列コンバータ(第2のコンバータ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 6 Load 10-15 Switching element 16-21 Diode 30 Capacitor 33, 34 Filter capacitor 50 Changeover switch 51 Cutoff circuit 60 Energy storage element (energy storage means)
61 Charging / discharging means 62 Charging means 63 Discharging means 90, 90a Control circuits A1 to A3 Arm X Series converter (first converter)
Y Parallel converter (second converter)

Claims (5)

交流電源と負荷との間に介挿され、前記交流電源の電源電圧の変動に関わらず前記負荷へ一定電圧を供給するようにした電力変換装置において、
ダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第1のアーム及び第2のアームと蓄電用コンデンサとが並列に接続されて構成され且つ前記交流電源と負荷との間に直列に接続される第1のコンバータと、
前記第2のアームと並列に接続され且つダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第3のアームと前記第2のアーム及び前記蓄電用コンデンサとで構成され、前記第1のコンバータの前記負荷側に前記負荷と並列に接続される第2のコンバータと、を備え、
前記第1のコンバータを、前記電源電圧の変動分を補償するように動作させ、且つ、前記第2のコンバータを、前記蓄電用コンデンサの充放電を行なうように動作させ且つ前記第1のコンバータの補償動作に伴うエネルギ消費相当分を補償するように動作させることを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device that is inserted between an AC power supply and a load, and supplies a constant voltage to the load regardless of fluctuations in the power supply voltage of the AC power supply.
A first arm and a second arm connected in series with two switching elements each having a diode connected in anti-parallel, and a storage capacitor connected in parallel, and between the AC power supply and the load A first converter connected in series with
Two switching elements connected in parallel with the second arm and diodes connected in anti-parallel, respectively, are composed of a third arm connected in series, the second arm, and the storage capacitor. A second converter connected in parallel with the load on the load side of the first converter ,
The first converter is operated so as to compensate the fluctuation of the power supply voltage, and the second converter is operated so as to charge / discharge the storage capacitor, and the first converter A power conversion device that is operated so as to compensate for an amount corresponding to energy consumption accompanying the compensation operation.
交流電源と負荷との間に介挿され、前記交流電源の電源電圧の変動に関わらず前記負荷へ一定電圧を供給するようにした電力変換装置において、
ダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第1のアーム及び第2のアームと蓄電用コンデンサとを有し、前記交流電源側から前記第1のアームと前記蓄電用コンデンサと前記第2のアームとがこの順に並列に接続されて構成され且つ前記交流電源と前記第1のアームとの間に第1のリアクトルが介挿されて前記交流電源と前記負荷の一端との間に直列に接続される第1のコンバータと、
前記第2のアームと並列に接続され且つダイオードが逆並列にそれぞれ接続された二つのスイッチング素子が直列に接続された第3のアームを有し、前記交流電源側から前記蓄電用コンデンンサと前記第2のアームと前記第3のアームとがこの順に並列に接続されて構成され、前記第3のアームが第2のリアクトルを介して前記負荷の他端に接続される第2のコンバータと、
前記交流電源と前記第1のリアクトルとの間に前記交流電源と並列に接続される第1のフィルタコンデンサと、
前記負荷と前記第2のリアクトルとの間に前記負荷と並列に接続される第2のフィルタコンデンサと、を備え、
前記第1のコンバータを、前記電源電圧の変動分を補償するように動作させ、且つ、前記第2のコンバータを、前記蓄電用コンデンサの充放電を行なうように動作させ且つ前記第1のコンバータの補償動作に伴うエネルギ消費相当分を補償するように動作させることを特徴とする電力変換装置。
In a power conversion device that is inserted between an AC power supply and a load, and supplies a constant voltage to the load regardless of fluctuations in the power supply voltage of the AC power supply.
Two switching elements, each of which is connected in antiparallel with a diode, have a first arm and a second arm connected in series, and a storage capacitor, and the first arm and the power storage from the AC power supply side. one end of the first reactor is interposed in the AC power supply and the load between the use capacitor and said second arm is constituted by connecting in parallel in this order and said AC power supply and the first arm A first converter connected in series between
A third arm and the second arm and is connected in parallel且Tsuda diode connected in antiparallel have been two switching elements connected in series, and said power storage for Konden'nsa from the AC power supply side A second converter in which the second arm and the third arm are connected in parallel in this order, and the third arm is connected to the other end of the load via a second reactor; ,
A first filter capacitor connected in parallel with the AC power source between the AC power source and the first reactor ;
A second filter capacitor connected in parallel with the load between the load and the second reactor;
The first converter is operated so as to compensate the fluctuation of the power supply voltage, and the second converter is operated so as to charge / discharge the storage capacitor, and the first converter A power conversion device that is operated so as to compensate for an amount corresponding to energy consumption accompanying the compensation operation.
前記交流電源と前記第1のコンバータとの間に介挿された遮断手段と、
前記第2のコンバータと前記負荷との間に介挿される切り替え手段と、を備え、
当該切り替え手段は、前記負荷を、前記第2のコンバータと、前記遮断手段及び前記第1のコンバータ間との何れかに接続するようになっていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電力変換装置。
Shut-off means interposed between the AC power source and the first converter;
Switching means interposed between the second converter and the load,
3. The switching means is configured to connect the load to any one of the second converter and between the cutoff means and the first converter. The power converter described.
前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段と、
前記蓄電用コンデンサと前記エネルギ蓄積手段との間でエネルギを融通する充放電手段と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の電力変換装置。
Energy storage means connected in parallel with the storage capacitor;
The power converter according to any one of claims 1 to 3, further comprising charge / discharge means for accommodating energy between the storage capacitor and the energy storage means.
前記蓄電用コンデンサと並列に接続されるエネルギ蓄積手段と、
前記交流電源と並列に接続され前記エネルギ蓄積手段への充電を行う充電手段と、
前記エネルギ蓄積手段のエネルギにより前記蓄電用コンデンサを充電する放電手段と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電力変換装置。
Energy storage means connected in parallel with the storage capacitor;
Charging means connected in parallel with the AC power source to charge the energy storage means;
5. The power conversion device according to claim 1, further comprising: a discharging unit that charges the power storage capacitor with the energy of the energy storage unit.
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