JP5397203B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
この結果,少ない台数の電力吸収手段または電力回生手段で,駆動モードや制動モードに関わらずコンデンサ電圧を所定の電圧にクランプできるので過電圧から電力変換装置を保護でき,さらに、小形・安価な電力変換装置を提供できる。
交流を直流に変換するコンバータ部は、交流電源から絶縁された3組の3相電圧を出力する二次巻線を備えた変圧器1aと,これらの二次巻線が交流入力端子に各々接続され、直流出力が直列接続された3台のダイオード整流器21a〜23aと、ダイオード整流器各々の直流出力端子間に接続されたコンデンサC1a〜C3aとから構成される。この構成で,直流電位V1a〜V4aが生成される。直流電位V1aとV2aとの間にはコンデンサC1aが,直流電位V2aとV3aとの間にはコンデンサC2aが,直流電位V3aとV4aとの間にはコンデンサC3aが、各々接続される。ここで,変圧器1aに代えて,3台の2巻線(一次、二次)変圧器を用いてもよい。
交流を直流に変換するコンバータ部は、交流電源から絶縁された4組の3相電圧を出力する二次巻線を備えた変圧器1bと,これらの二次巻線が交流入力端子に各々接続され、直流出力が直列接続された4台のダイオード整流器21b〜24bと、ダイオード整流器各々の直流出力端子間に接続されたコンデンサC1b〜C4bとから構成される。この構成で,直流電位V1b〜V5bが生成される。直流電位V1bとV2bとの間にはコンデンサC1bが,直流電位V2bとV3bとの間にはコンデンサC2bが,直流電位V3bとV4bとの間にはコンデンサC3bが、直流電位V4bとV5bとの間にはコンデンサC4bが、各々接続される。ここで,変圧器1bに代えて,4台の2巻線(一次、二次)変圧器を用いてもよい。
尚,出力電位を制御するため,上記の動作中は逆導通スイッチQ2bとQ3b,または逆導通スイッチQ4bとQ5bの何れか一方をオンさせる。また,前述した実施例のように抵抗チョッパに代えて,図3に示した電力回生器6を用いて交流電源に電力を回生させてもよい。
さらに、実施例2と同様に、抵抗チョッパ5b1、5b2の代わりに、実施例2で示した電力回生器6と変圧器11で構成された回生回路を各々接続する構成や、実施例3と同様にダイオード整流器22bと23bの整流ダイオードと逆並列に半導体スイッチ素子(IGBT)を接続しても同様の効果が得られる。
6・・・電力回生器 6a・・・ブリッジ回路
21a〜23a、21b〜24b・・・ダイオード整流器
Q1a〜Q6a、Q1b〜Q10b・・・逆導通スイッチ
31a〜33a、31b〜33b・・・相スイッチ回路
5a、5b1、5b2・・・抵抗チョッパ
C1a〜C3a、C1b〜C4b・・・コンデンサ
Claims (7)
- 2次巻線が互いに絶縁された1台または複数台の変圧器と、交流入力が前記2次巻線のいずれかに接続され、各直流出力が直列接続された3台以上の奇数台のダイオード整流器と、前記ダイオード整流器のそれぞれの直流出力間に接続されたコンデンサと、前記奇数台のダイオード整流器の直流出力に接続され複数の電圧レベルを有する交流を生成するマルチレベルインバータとから構成される電力変換装置において、
前記奇数台のダイオード整流器によって生成される偶数個の直流電位を、最も電位の高い電位から順に第1、第2、・・・、第2nの直流電位と呼ぶ時、第nと第n+1の直流電位間のみに電力を消費する電力消費手段、または電力を交流電源に回生する電力回生手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 前記マルチレベルインバータで駆動される負荷は交流電動機であるとともに、前記マルチレベルインバータは、可制御デバイスとダイオードを逆並列接続した第1〜第4の逆導通スイッチを正極と負極との間に順次直列に接続し、前記第2の逆導通スイッチと前記第3の逆導通スイッチとの接続点を交流出力端子とし、前記第1の逆導通スイッチと前記第2の逆導通スイッチとの接続点と前記第2の直流電位との間に第5の逆導通スイッチを、前記第3の逆導通スイッチと前記第4の逆導通スイッチとの接続点と前記第3の直流電位との間に第6の逆導通スイッチを、それぞれ接続した1相分スイッチ回路を複数個並列接続した4レベルインバータであって、
前記交流電動機を減速させる場合には、前記1相分スイッチ回路の少なくとも前記第1と第4の逆導通スイッチをオフし、前記第5と第6の逆導通スイッチをオンすることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 2次巻線が互いに絶縁された1台または複数台の変圧器と、交流入力が前記2次巻線のいずれかに接続され、各直流出力が直列接続された4台以上の偶数台のダイオード整流器と、前記ダイオード整流器のそれぞれの直流出力間に接続されたコンデンサと、前記偶数台のダイオード整流器の直流出力に接続され複数の電圧レベルを有する交流を生成するマルチレベルインバータとから構成される電力変換装置において、
前記偶数台のダイオード整流器によって生成される奇数個の直流電位を、最も電位の高い電位から順に第1、第2、・・・、第2n+1の直流電位と呼ぶ時、第nと第n+1間および第n+1と第n+2間の直流電位間のみに電力を消費する電力消費手段、または電力を交流電源に回生する電力回生手段を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 前記マルチレベルインバータで駆動される負荷は交流電動機であるとともに、前記マルチレベルインバータは、可制御デバイスとダイオードを逆並列に接続した第1〜第6の逆導通スイッチを正極と負極との間に順次直列に接続し、前記第3の逆導通スイッチと前記第4の逆導通スイッチとの接続点を交流出力端子とし、前記第1の逆導通スイッチと前記第2の逆導通スイッチとの接続点と前記第2の直流電位との間に第7の逆導通スイッチを、前記第2の逆導通スイッチと前記第3の逆導通スイッチとの接続点と前記第3の直流電位との間に第8の逆導通スイッチを、前記第4の逆導通スイッチと前記第5の逆導通スイッチとの接続点と前記第3の直流電位との間に第9の逆導通スイッチを、前記第5の逆導通スイッチと前記第6の逆導通スイッチとの接続点と前記第4の直流電位との間に第10の逆導通スイッチを、それぞれ接続した1相分スイッチ回路を複数個並列接続した5レベルインバータであって、
前記交流電動機を減速させる場合には、前記1相分スイッチ回路の少なくとも前記第1と第6の逆導通スイッチをオフし、前記第7と第10の逆導通スイッチをオンすることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記電力消費手段は、半導体スイッチと、前記半導体スイッチと直列接続された抵抗と,前記抵抗に並列接続されたダイオードとを備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記電力回生手段は、直流を交流に変換するインバータと、前記インバータの交流出力に接続された変圧器一次巻線と、を備え、前記変圧器の二次巻線を交流電源に接続することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記電力回生手段は、回生電力を吸収したコンデンサと直流出力が並列接続された整流器のダイオードと逆並列に半導体スイッチを接続することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
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