JP5501996B2 - Ripple voltage suppression device and power conversion device - Google Patents
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Description
本発明は、リプル電圧抑制装置及び電力変換装置に関する。 The present invention relates to a ripple voltage suppression device and a power conversion device.
交流電力を直流電力に変換する電力変換装置におけるリプル電圧抑制装置として、鉄心とこの鉄心に巻回された主巻線及び補助巻線を有する直流リアクトル装置が上記主巻線が3相ブリッジ整流器と負荷との間に挿入されるようにして設けられ、主巻線を流れる電流を直流電流検出回路を用いて検出し、補助巻線に主巻線の直流リプルを補償する補償電圧を電圧源により印加し、鉄心に直流リプルを打ち消す方向の磁束を発生させて主巻線の直流リプルを打ち消す高周波抑制制御装置がある(例えば、特許文献1参照)。 As a ripple voltage suppression device in a power conversion device that converts AC power into DC power, a DC reactor device having an iron core, a main winding and an auxiliary winding wound around the iron core, the main winding is a three-phase bridge rectifier It is provided so as to be inserted between the load and the current flowing through the main winding is detected using a DC current detection circuit, and the compensation voltage for compensating the DC ripple of the main winding is compensated by the voltage source in the auxiliary winding. There is a high-frequency suppression control device that applies and generates a magnetic flux in a direction that cancels a DC ripple in an iron core to cancel the DC ripple of a main winding (see, for example, Patent Document 1).
従来のリプル電圧抑制装置は上記のように構成されており、主巻線を流れる負荷電流を直流電流検出回路を用いて検出しているので、直流電流検出回路例えば直流変流器が別途必要であり、この直流変流器にも負荷電流が流れるため、電力損失が増加する。また、この分負荷電流が流れる機器の数が増えることになるので、リプル電圧抑制装置全体としても小型化の制限を受ける。 Since the conventional ripple voltage suppression device is configured as described above and detects the load current flowing through the main winding using the DC current detection circuit, a DC current detection circuit such as a DC current transformer is separately required. In addition, since a load current flows through the DC current transformer, the power loss increases. In addition, since the number of devices through which the load current flows is increased, the ripple voltage suppression device as a whole is limited in size.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置及び電力変換装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a ripple voltage suppressing device and a power conversion device that can reduce power loss and can be reduced in size.
この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器とリプル電圧対応巻数比変更手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記リプル電圧対応巻数比変更手段は、上記リプル電圧に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものである。
In the ripple voltage suppressing device according to the present invention,
A second electric device having a voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, and a ripple voltage corresponding turns ratio changing means, and connected to a first electric device and a DC terminal of the first electric device; A ripple voltage suppression device inserted between the device,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The ripple voltage corresponding turns ratio changing means changes the turns ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the ripple voltage.
そして、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、And in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と入力電気量検出手段と入力電気量対応巻数比変更手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electric quantity detecting means, and an input electric quantity corresponding winding ratio changing means; and a first electric device and a DC terminal of the first electric device A ripple voltage suppressing device inserted between a second electrical device to be connected,
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、The first electric device is an AC-DC converter,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記入力電気量対応巻数比変更手段は、上記入力電流または上記入力電力に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものである。The input electric quantity corresponding turn ratio changing means changes the turn ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the input current or the input power.
さらに、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、Furthermore, in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と入力電気量検出手段と入力電気量対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electric quantity detecting means, and an input electric quantity corresponding control means, and connected to the first electric device and a DC terminal of the first electric device; A ripple voltage suppression device inserted between the second electrical device and
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、The first electric device is an AC-DC converter,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記入力電気量対応制御手段は、上記入力電流または上記入力電力が予め決められた所定の設定値以下のとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものである。The input electric quantity correspondence control means stops the operation of the voltage amplifier when the input current or the input power is equal to or lower than a predetermined set value.
また、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、 In the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と第1の検出電圧対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, and a first detection voltage correspondence control means; a second electrical device connected to the first electrical device and a DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between the electrical device,
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The second electric device is capable of regenerating electric energy,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記第1の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第1の値より大きくなったとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものである。The first detection voltage correspondence control means stops the operation of the voltage amplifier when the detection voltage becomes larger than a predetermined first value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. It is something to be made.
そして、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、And in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器とコンデンサと第2の検出電圧対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, a capacitor, and a second detection voltage correspondence control means; a first electrical device and a first terminal connected to the DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between two electrical devices,
上記第1の電気装置は、入力側への電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The first electric device is capable of regenerating electric energy to the input side,
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The second electric device is capable of regenerating electric energy,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記コンデンサは、上記第2の電気装置と並列に接続されるものであり、The capacitor is connected in parallel with the second electric device,
上記第2の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第2の値より大きくなったとき上記フィルタに入力される電圧を上記検出電圧から上記コンデンサの電圧に切り換えるものである。The second detection voltage correspondence control means is a voltage input to the filter when the detection voltage becomes larger than a predetermined second value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. Is switched from the detection voltage to the voltage of the capacitor.
そして、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものであって、かつ上記第1の電気装置の入力電流が規定された値より小さい場合動作を停止するものである。
And in the power converter device concerning this invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The ripple voltage suppression device is described above, and stops operation when the input current of the first electric device is smaller than a prescribed value .
さらに、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものである。
Furthermore, in the power converter according to the present invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is an AC-DC converter,
The ripple voltage suppression device is the one described above.
さらに、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記第1の電気装置は、直流−直流変換装置または直流電源であり、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものである。
Furthermore, in the power converter according to the present invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is a DC-DC converter or a DC power source,
The ripple voltage suppression device is the one described above.
この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器とリプル電圧対応巻数比変更手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記リプル電圧対応巻数比変更手段は、上記リプル電圧に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものであるもで、
電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置を得ることができる。
In the ripple voltage suppressing device according to the present invention,
A second electric device having a voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, and a ripple voltage corresponding turns ratio changing means, and connected to a first electric device and a DC terminal of the first electric device; A ripple voltage suppression device inserted between the device,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The ripple voltage corresponding turns ratio changing means is for changing the turns ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the ripple voltage.
A ripple voltage suppressing device that can reduce power loss and can be reduced in size can be obtained.
そして、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、And in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と入力電気量検出手段と入力電気量対応巻数比変更手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electric quantity detecting means, and an input electric quantity corresponding winding ratio changing means; and a first electric device and a DC terminal of the first electric device A ripple voltage suppressing device inserted between a second electrical device to be connected,
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、The first electric device is an AC-DC converter,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記入力電気量対応巻数比変更手段は、上記入力電流または上記入力電力に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものであるので、The input electric quantity corresponding turn ratio changing means changes the turn ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the input current or the input power.
電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置を得ることができる。A ripple voltage suppressing device that can reduce power loss and can be reduced in size can be obtained.
さらに、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、Furthermore, in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と入力電気量検出手段と入力電気量対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electric quantity detecting means, and an input electric quantity corresponding control means, and connected to the first electric device and a DC terminal of the first electric device; A ripple voltage suppression device inserted between the second electrical device and
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、The first electric device is an AC-DC converter,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記入力電気量対応制御手段は、上記入力電流または上記入力電力が予め決められた所定の設定値以下のとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものであるので、Since the input electric quantity corresponding control means stops the operation of the voltage amplifier when the input current or the input power is equal to or lower than a predetermined set value,
電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置を得ることができる。A ripple voltage suppressing device that can reduce power loss and can be reduced in size can be obtained.
また、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、In the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器と第1の検出電圧対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, and a first detection voltage correspondence control means; a second electrical device connected to the first electrical device and a DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between the electrical device,
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The second electric device is capable of regenerating electric energy,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記第1の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第1の値より大きくなったとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものであるので、The first detection voltage correspondence control means stops the operation of the voltage amplifier when the detection voltage becomes larger than a predetermined first value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. So that
電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置を得ることができる。A ripple voltage suppressing device that can reduce power loss and can be reduced in size can be obtained.
そして、この発明に係るリプル電圧抑制装置においては、And in the ripple voltage suppression device according to the present invention,
電圧検出手段とフィルタと電圧増幅器と電圧補償用変圧器とコンデンサと第2の検出電圧対応制御手段とを有し、第1の電気装置と該第1の電気装置の直流端子に接続される第2の電気装置との間に挿入されるリプル電圧抑制装置であって、A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, a capacitor, and a second detection voltage correspondence control means; a first electrical device and a first terminal connected to the DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between two electrical devices,
上記第1の電気装置は、入力側への電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The first electric device is capable of regenerating electric energy to the input side,
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、The second electric device is capable of regenerating electric energy,
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding A compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated in
上記コンデンサは、上記第2の電気装置と並列に接続されるものであり、The capacitor is connected in parallel with the second electric device,
上記第2の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第2の値より大きくなったとき上記フィルタに入力される電圧を上記検出電圧から上記コンデンサの電圧に切り換えるものであるので、The second detection voltage correspondence control means is a voltage input to the filter when the detection voltage becomes larger than a predetermined second value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. Is switched from the detection voltage to the voltage of the capacitor,
電力損失を低減できるとともに小型化が可能なリプル電圧抑制装置を得ることができる。A ripple voltage suppressing device that can reduce power loss and can be reduced in size can be obtained.
そして、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものであって、かつ上記第1の電気装置の入力電流が規定された値より小さい場合動作を停止するものであるので、
電力損失を低減できるとともに小型化が可能な電力変換装置を得ることができる。
And in the power converter device concerning this invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
Since the ripple voltage suppressing device is described above and stops operating when the input current of the first electric device is smaller than a specified value ,
It is possible to obtain a power conversion device that can reduce power loss and can be miniaturized.
さらに、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものであるので、
電力損失を低減できるとともに小型化が可能な電力変換装置を得ることができる。
Furthermore, in the power converter according to the present invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is an AC-DC converter,
Since the ripple voltage suppression device is described above,
It is possible to obtain a power conversion device that can reduce power loss and can be miniaturized.
さらに、この発明に係る電力変換装置においては、
上記第1の電気装置と上記第1の電気装置の直流端子に設けられたリプル電圧抑制装置とを備えた電力変換装置であって、
上記第1の電気装置は、直流−直流変換装置または直流電源であり、
上記リプル電圧抑制装置は、上記に記載されたものであるので、
電力損失を低減できるとともに小型化が可能な電力変換装置を得ることができる。
Furthermore, in the power converter according to the present invention,
A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is a DC-DC converter or a DC power source,
Since the ripple voltage suppression device is described above,
It is possible to obtain a power conversion device that can reduce power loss and can be miniaturized.
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図2は図1のリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の変形例の構成を示す回路図、図3は図1のリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の別の変形例の構成を示す回路図である。図1において、三相交流電源1に第1の電気装置及び交流−直流変換装置としての整流器2が接続されている。整流器2は、この実施の形態ではダイオードブリッジにて構成されている。整流器2の直流側である直流端子としての端子2a,2bに電圧検出手段としての分圧器3が接続されている。分圧器3にて検出された検出電圧はフィルタ4を介して電圧増幅器5に入力され、電圧増幅される。分圧器3は具体的には分圧抵抗で構成されている。電圧補償用変圧器としてのトランス6は、主巻線6aと補助巻線6bとを有し、主巻線6aと補助巻線6bとの巻数比はこの実施の形態では1:1とされている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a ripple voltage suppression device and a power conversion device according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a variation of the ripple voltage suppression device and the power conversion device of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of another variation of the ripple voltage suppression device and the power conversion device of FIG. is there. In FIG. 1, a
平滑用のコンデンサ7がトランス6を介して整流器2に接続されている。第2の電気装置としての抵抗8は同様にトランス6を介して整流器2に接続されている。すなわち、整流器2の正極側である端子2aにトランス6の主巻線6aを介して抵抗8の一方の端子が接続されている。整流器2の負極側である端子2bに抵抗8の他方の端子が接続され、補助巻線6bは一方の端子が電圧増幅器5の出力端子に接続され、他方の端子は整流器2の負極側の端子2bに接続されている。なお、この実施の形態においては、電圧増幅器5は、図示していないがMOSFETなどの半導体スイッチング素子と、スイッチングを行うことにより出力電圧を調整する回路もしくはスイッチング素子のゲート電圧もしくはベース電流を調整し出力電圧を調整するレギュレーション回路とで構成されている。なお、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
A smoothing
次に動作を説明する。三相交流電源1から入力される交流は、整流器2により直流に整流される。分圧器3は整流器2の直流出力電圧である母線電圧V1を検出し、その電圧を分圧して振幅を1/N倍し、検出電圧V2としてフィルタ4に出力する。フィルタ4は検出電圧V2を受け、検出電圧V2中のリプル電圧としての交流成分(リプル電圧)V3を抽出し電圧増幅器5に出力する。電圧増幅器5は交流成分V3を受け、N倍に増幅してトランス6の補助巻線6bに端子間電圧V4として印加し、主巻線6aの両端に補償電圧V5を発生させる。これにより、整流器2の母線電圧V1の交流成分と同じ大きさの電圧が補償電圧V5としてトランス6の主巻線6aの両端に発生する。このため、整流器2の直流側のリプル電圧は打ち消され、コンデンサ7や抵抗8には、リプル電圧の殆どない直流電圧が印加される。
Next, the operation will be described. The alternating current input from the three-phase alternating current power source 1 is rectified into direct current by the
このように、分圧器3にて1/N倍で検出された検出電圧V2をフィルタ4にかけ交流成分V3を抽出し、その交流成分V3を電圧増幅器5にてN倍し、端子間電圧V4としてトランス6を介して抵抗8と直列になるように印加する。これにより、整流器2の直流側のリプル電圧が打ち消される方向に電圧が印加され、抵抗8にはリプル電圧が殆ど除去された直流電圧が印加される。
In this way, the detection voltage V2 detected at 1 / N times by the
以上のように、直流側のリプル電圧除去のためのデータは整流器2の母線電圧V1のみで足り、電流の情報は不要であることから電流検出を要さず簡易な構成により三相交流電源1に流れる高調波電流を低減し、整流器2の直流出力のリプル電圧を低減できる。また、従来の直流変流器を設けなくてもよいので、直流変流器の電力損失分だけ電力損失を低減でき、さらに装置全体の小型化を図ることができる。
As described above, only the bus voltage V1 of the
なお、三相交流電源1の高調波電流が低減され、トランス6の主巻線6aに流れる交流電流成分が大幅に低減されるために、コンデンサ7の平滑動作が容易となる。このため、コンデンサ7の静電容量を低減することができ、装置の小型化が可能となる。また、コンデンサ7の静電容量を低減することができるため、コンデンサ7を電解コンデンサ以外寿命の温度依存性が低いフィルムコンデンサやセラミックコンデンサなどを使用することができる。これにより電解コンデンサの寿命に関わる温度依存性を排除することができ、信頼性の向上を図ることができる。また、電解コンデンサよりも等価内部抵抗の小さい種類のコンデンサを使用してもよい。等価内部抵抗の小さいコンデンサを使用することによって、コンデンサ内部での電圧降下が小さくなるため、更にリプル電圧を低減することができる。
Note that the harmonic current of the three-phase AC power supply 1 is reduced, and the AC current component flowing through the main winding 6a of the
また、本実施の形態において、リプル電圧抑制装置の入力側に整流器2を介して三相交流電源1が設けられた場合について説明したが、入力側に直流電源が設けられてもよい。例えば、図2の変形例に示すように、太陽電池等からなる直流電源201を第1の電気装置及び直流電源としての平滑コンデンサ202をその直流端子としての端子202a,202bを介してリプル電圧抑制装置に接続されたものにおいても、平滑コンデンサ202の直流出力のリプル電圧を低減できる。別の変形例として、図3に示すように、直流電源201が第1の電気装置及び直流−直流変換装置としてのDC/DCコンバータ203をその直流端子としての端子203a,203bを介してリプル電圧抑制装置に接続されたものにおいても、DC/DCコンバータ203の直流出力のリプル電圧を低減できる。また、第1の電気装置として蓄電池、太陽電池などの直流電源が用いられ、これら直流電源の直流端子としての直流出力用の端子をリプル電圧抑制装置に接続してもよい。
Moreover, in this Embodiment, although the case where the three-phase alternating current power supply 1 was provided via the
実施の形態2.
図4は、実施の形態2であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図4において、実施の形態1と異なる点は、分圧器23の分圧比は1/Nで同じであるが電圧定格が低く電流定格が大きいこと、フィルタ24は電圧定格が低く電流定格が大きいこと、電圧増幅器25の増幅率がN/M倍(Mについては後述)であること、電圧補償用変圧器としてのトランス26の主巻線26aの巻数n1と補助巻線26bの巻数n2との関係をn1/n2=M(Mは1より大きい整数)とし、補助巻線26bの入力電圧V4に対して主巻線26aの両端にM倍の電圧V5が発生するように構成されていることである。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、以上の分圧器23、フィルタ24、電圧増幅器25、トランス26にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration of the ripple voltage suppression device and the power conversion device according to the second embodiment. In FIG. 4, the difference from the first embodiment is that the voltage dividing ratio of the
次に、動作について説明する。電圧増幅器25はフィルタ24を介して交流成分V3を受け、N/M倍に増幅してトランス26の補助巻線26bに端子間電圧V4として印加する。トランス26は、補助巻線26bに端子間電圧V4を受けると、補助巻線26bに対しM倍の巻数で主巻線26aが構成されているため、主巻線26aの両端に端子間電圧V4のM倍の補償電圧V5が発生する。これにより、整流器2の母線電圧V1の交流成分と同じ大きさの補償電圧V5がトランス26の主巻線26aの両端に発生するため、トランス26にて整流器2の母線電圧V1のリプル電圧が打ち消され、コンデンサ7や抵抗8には、リプル電圧の殆どない直流電圧が印加される。
Next, the operation will be described. The
このように、主巻線26aの巻数n1が補助巻線26bの巻数n2よりも大きい場合すなわち巻数比M(=n1/n2)>1の場合、トランス26にて電圧が巻数比M倍に増幅されるため、フィルタ24や電圧増幅器25は実施の形態1に比べ低い定格電圧の部品や素子で構成することができる。
Thus, when the number of turns n1 of the main winding 26a is larger than the number of turns n2 of the auxiliary winding 26b, that is, when the turn ratio M (= n1 / n2)> 1, the voltage is amplified by the
実施の形態3.
図5は、実施の形態3であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図5において、実施の形態1と異なる点は、分圧器33の分圧比は1/Nで同じであるが電圧定格が高く電流定格が小さいこと、フィルタ34は電圧定格が高く電流定格が小さいこと、電圧増幅器35はその増幅率がN・S倍(Sについては後述)であること、電圧補償用変圧器としてのトランス36の主巻線36aの巻数n1と補助巻線36bの巻数n2との関係をn1/n2=1/S倍(Sは1より大きい整数)とし、補助巻線26bの入力電圧V4に対して主巻線26aの両端に1/S倍の電圧V5が発生するように構成されていることである。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、以上の分圧器33、フィルタ34、電圧増幅器35、トランス36にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the third embodiment. In FIG. 5, the difference from the first embodiment is that the voltage dividing ratio of the
次に、動作について説明する。電圧増幅器35はフィルタ34を介して交流成分V3を受け、N・S倍に増幅して端子間電圧V4としてトランス36の補助巻線36bに印加する。トランス36は、補助巻線36bに端子間電圧V4を受けると、補助巻線36bに対し1/S倍の巻数で主巻線36aが構成されているため、主巻線36aの両端に端子間電圧V4の1/S倍の補償電圧V5が発生する。これにより、整流器2の母線電圧V1の交流成分と同じ大きさの補償電圧V5がトランス36の主巻線36aの両端に発生するため、トランス36にて整流器2の母線電圧V1のリプル電圧が打ち消され、コンデンサ7や抵抗8には、リプル電圧の殆どない直流電圧が印加される。
Next, the operation will be described. The
このように、主巻線36aの巻数n1が補助巻線36bの巻数n2よりも小さい場合すなわち巻数比1/S(=n1/n2)<1の場合、トランス36にて電圧が1/S倍になるため、電圧増幅器35の出力する電圧振幅を大きくしなければならないが、フィルタ34や電圧増幅器35の定格電流を小さくできる(1/Sにできる)ため、分圧器33や電圧増幅器35は、実施の形態1に比べ小さな定格電流の部品や素子で構成することができる。
Thus, when the number of turns n1 of the main winding 36a is smaller than the number of turns n2 of the auxiliary winding 36b, that is, when the turns ratio 1 / S (= n1 / n2) <1, the voltage is 1 / S times at the
実施の形態4.
図6は、実施の形態4であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図6において、フィルタ4から交流成分V3がリプル電圧対応タップ切換手段41へ入力される。また、リプル電圧対応タップ切換手段41はタップ選択器42に接続されている。トランス46は、主巻線46aとタップ付の補助巻線46bとを有する。また、電圧増幅器5の出力側はタップ選択器42を介して補助巻線46bに接続されている。なお、タップ選択器42について詳細は示さないが半導体スイッチを使ってタップを切り換えるようにされている。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、リプル電圧対応タップ切換手段41とタップ選択器42とがこの発明のリプル電圧対応巻数比変更手段である。さらに、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、リプル電圧対応タップ切換手段41、タップ選択器42、トランス46にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。入力電圧の大きさを検出し、その大きさに応じて、トランス46の主巻線46aと補助巻線46bとの巻数比を変更することで、トランス46での電圧増幅率を変化させ、小さな電圧増幅器5の出力電圧で大きなリプル電圧に対応したり、大きな電圧増幅器5の出力電圧で小さなリプル電圧に対応することで電圧増幅器5の出力する電流を小さくしたりするなど、入力されたリプル電圧の大きさに応じてトランス46の巻き数比を調整して所望の補償電圧V5を主巻線46aに発生させるものである。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the fourth embodiment. In FIG. 6, the AC component V <b> 3 is input from the
次に、動作について説明する。図6において、リプル電圧対応タップ切換手段41は入力された交流成分V3の大きさを判定し、その大きさに応じてタップ選択器42を制御して、補助巻線46bの巻数を切り換える。具体的には、リプル電圧対応タップ切換手段41は例えば交流成分V3が大きいときはタップ選択器42を制御して、補助巻線46bのタップを巻数の少ないタップに切り換える。すると、トランス46の主巻線46aと補助巻線46bとの巻数比n1/n2が大きくなるので、電圧増幅器5の出力電圧が同じであっても主巻線46aに発生する補償電圧V5が大きくなる。これにより、整流器2の負荷が大きくリプル電圧が大きいときも効果的にリプル電圧を低減できる。また、電圧増幅器5の増幅率を適切な値に設定でき、安価で製作が容易なものとすることができる。
Next, the operation will be described. In FIG. 6, the ripple voltage corresponding tap switching means 41 determines the magnitude of the input AC component V3 and controls the
実施の形態5.
図7は、実施の形態5であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図7において、入力電気量検出手段としての計器用変流器1a,1cが、三相交流電源1の出力側に設けられ、三相交流電源1から整流器2への入力電流としての交流入力電流Jacが検出され、入力電気量対応タップ切換手段としての交流側電流対応タップ切換手段51へ入力される。なお、交流側電流対応タップ切換手段51はタップ選択器42に接続されている。その他の構成については、図6に示した実施の形態4と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、交流側電流対応タップ切換手段51とタップ選択器42とがこの発明の入力電気量対応巻数比変更手段である。さらに、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、交流側電流対応タップ切換手段51、タップ選択器42、トランス46にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing configurations of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the fifth embodiment. In FIG. 7, instrument
図7において、交流側電流対応タップ切換手段51は入力された整流器2の交流入力電流Jacの大きさを判定し、その大きさに応じてタップ選択器42を制御して、補助巻線46bの巻数を切り換える。具体的には、交流側電流対応タップ切換手段51は例えば交流入力電流Jacが大きいときはタップ選択器42を制御して、補助巻線46bのタップを巻数の大きなタップに切り換える。すると、トランス46の主巻線46aと補助巻線46bとの巻数比n1/n2が小さくなるので、電圧増幅器5の出力電流が同じであっても主巻線46aに発生する補償電圧V5が大きくなる。これにより、整流器2の負荷が大きいときも小さな電流容量の電圧増幅器5で効果的にリプル電圧を低減できる。
なお、整流器2の交流入力電流Jacを測定する代わりに入力電気量としての交流側入力電力を測定し、交流側電気量対応タップ切換手段にてその大きさに応じて補助巻線46bのタップを切り換えてもよい。
In FIG. 7, the AC side current corresponding tap switching means 51 determines the magnitude of the input AC input current Jac of the
Instead of measuring the AC input current Jac of the
実施の形態6.
図8は、実施の形態6であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図8において、交流側電気量対応制御手段としての交流側電流対応制御手段61は出力端子61dを有する。計器用変流器1a,1cからの交流入力電流Jac及び分圧器3から検出電圧V2が、交流側電流対応制御手段61へ入力される。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6、交流側電流対応制御手段61にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing configurations of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the sixth embodiment. In FIG. 8, the AC side current corresponding control means 61 as the AC side electric quantity corresponding control means has an output terminal 61d. The AC input current Jac from the instrument
次に、動作について説明する。図8において、交流側電流対応制御手段61は、整流器2の交流入力電流Jacの大きさを判定し、分圧器3から入力される検出電圧V2を出力端子61dから出力するか否かを制御する。具体的には、交流側電流対応制御手段61は例えば交流入力電流Jacが予め決められた所定の交流入力電流設定値よりも小さいときは入力された検出電圧V2をそのまま出力端子61dへ出力し、検出電圧V2をフィルタ4に供給する。なお、上記所定値とはトランス6の補助巻き線6bの電圧増幅器5側が開放されても磁束飽和が起こらない電流値となった場合の電流を想定している。交流入力電流Jacが所定値以下のときは出力端子61dと整流器2の負極側との間を短絡し、フィルタ4への出力電圧を零とし、電圧増幅器5の動作を実質的に停止する。このとき、電圧増幅器5の出力はハイインピーダンスとなりトランス6の巻き線6bには電流が流れず、トランス6は巻き線6aのリアクトルとして動作する。なお、三相交流電源1からの交流入力電流Jacを検出する代わりに、交流電力を検出して同様に検出電圧V2を出力端子61dから出力するか否かを制御することもできる。これにより、トランス6の不要な動作を排除し、電力損失を低減することができる。
Next, the operation will be described. In FIG. 8, the AC side current correspondence control means 61 determines the magnitude of the AC input current Jac of the
実施の形態7.
図9は、実施の形態7であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図9において、整流器2にはトランス6を介して第2の電気装置及び直流−交流変換装置としてのインバータ14及び回生抵抗器16が接続されている。また、インバータ14の交流側にモータ15が接続されている。第1の検出電圧対応制御手段71は出力端子71dを有する。第1の検出電圧対応制御手段71へは、分圧器3から検出電圧V2が入力され、出力端子71dからフィルタ4へ出力が出力される。なお、整流器2、インバータ14、リプル電圧抑制装置(分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6、第1の検出電圧対応制御手段71)が、1つの筐体78に収容されている。なお、インバータ14は、図示していないがスイッチング素子としてMOSFETが使用されており、回生能力を有している。すなわち、三相交流電源1への電気エネルギーの回生が可能にされたものである。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6、第1の検出電圧対応制御手段71にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器2とリプル電圧抑制装置とにより、あるいは整流器2とリプル電圧抑制装置とインバータ14とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
FIG. 9 is a circuit diagram showing configurations of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the seventh embodiment. In FIG. 9, a
第1の検出電圧対応制御手段71へは分圧器3から検出電圧V2が入力され、検出電圧V2の大きさに応じて分圧器3から入力される検出電圧V2を出力端子71dから出力するか否かを制御する。具体的には、第1の検出電圧対応制御手段71は、例えば検出電圧が予め決められた第1の値以下のときは入力された検出電圧V2をそのまま出力端子71dへ出力し、検出電圧V2をフィルタ4に供給する。すなわち、整流器2からインバータ14を介してモータ15に電力が供給され力行動作を行っているときは、検出電圧V2が小さいので第1の検出電圧対応制御手段71は、検出電圧V2が第1の値以下であることを検出して検出電圧V2をそのままフィルタ4に供給する。そして、電圧増幅器5から補助巻線6bに端子間電圧V4が印加され、主巻線6aの両端に補償電圧V5が発生し、母線電圧V1中のリプル電圧を低減する。
The detection voltage V2 is input from the
一方、モータ15が回生動作に移行し、インバータ14からコンデンサ7や回生抵抗器16に電力が回生されるときは、回生電力によりコンデンサ7が充電されるため母線電圧V1が上昇する。母線電圧V1が上昇したときは、第1の検出電圧対応制御手段71が母線電圧V1すなわち検出電圧V2が予め決められた第1の値より大きくなったことを検出し、出力端子71dと整流器2の負極側との間を短絡し、フィルタ4への出力電圧を零とし、電圧増幅器5の動作を停止する。これにより、不要な動作を排除し、電力損失を低減することができる。
On the other hand, when the
実施の形態8.
図10は、実施の形態8であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図10において、第2の検出電圧対応制御手段81は出力端子81dを有する。第1の電気装置及び交流−直流変換装置としての整流器82は、ダイオードブリッジではなく、回生能力を持つ交流−直流変換回路で構成されている。なお、整流器82は直流端子としての端子82a,82bを有し、当該端子82a,82bにトランス6を介してインバータ14が接続されている。この整流器82は、図示していないがスイッチング素子としてMOSFETが使用されている。第2の検出電圧対応制御手段81へは、分圧器3から検出電圧V2が、コンデンサ7に接続された分圧器83から分圧電圧V7が入力され、出力端子81dからフィルタ4へいずれかの電圧が出力される。なお、分圧電圧V7はコンデンサ7の端子電圧V6が分圧されたものである。また、整流器82、インバータ14、リプル電圧抑制装置(分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6、第2の検出電圧対応制御手段81、分圧器83)が、1つの筐体88に収容されている。
FIG. 10 is a circuit diagram showing configurations of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the eighth embodiment. In FIG. 10, the second detection voltage correspondence control means 81 has an output terminal 81d. The
なお、以上の分圧器3、フィルタ4、電圧増幅器5、トランス6、第2の検出電圧対応制御手段81、分圧器83にてこの発明のリプル電圧抑制装置が構成されている。また、整流器82とリプル電圧抑制装置と、あるいは整流器82とリプル電圧抑制装置とインバータ14とにより、この発明の電力変換装置が構成されている。
The
モータ15が回生動作に移行し母線電圧V1が上昇したときに、第2の検出電圧対応制御手段81が母線電圧V1すなわち検出電圧V2が予め決められた第2の値より大きくなったことを検出し、出力端子81dからフィルタ4への出力を検出電圧V2からコンデンサ7の分圧電圧V7に切り換える。また、検出電圧V2が第2の値以下になったときは、出力端子81dから検出電圧V2をフィルタ4へ出力し、整流器2の直流側のリプル電圧を低減する。これにより、整流器2の直流電圧である母線電圧V1のリプル電圧を低減し、回生時の電力系統に対する高調波電流を低減することができる。
When the
なお、上記図9に示した実施の形態7あるいは図10に示した実施の形態8においては、コンデンサ7や回生抵抗器16に電力を回生するものを示したが、電力の回生はこれらに限られるものではなく、例えば次のようなものも用いることもできる。
・整流器82とは別にインバータを設けて三相交流電源1に電力を回生するもの、
・コンデンサ7と並列にあるいはコンデンサ7の代わりにバッテリーや電池を接続し電力を蓄えるもの、
・回生抵抗器(回生負荷)16とは別もしくは並列、もしくは整流回路と並列に負荷としてインバータとモータとを接続し、そのモータに接続された負荷を加速することで運動エネルギーとして蓄えるもの。
In the seventh embodiment shown in FIG. 9 or the eighth embodiment shown in FIG. 10, the power is regenerated to the
-An inverter is provided separately from the
-A battery or battery connected in parallel with the
・ A regenerative resistor (regenerative load) 16 is stored separately as a kinetic energy by connecting an inverter and a motor as a load in parallel or in parallel with a rectifier circuit and accelerating the load connected to the motor.
実施の形態9.
図11は、実施の形態9であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図11において、制御電源装置91は、入力側が整流器2の出力側に接続され、出力側が電圧増幅器5に接続され、整流器2から出力される直流電圧を電圧増幅器5の動作に必要な電圧に変換して電圧増幅器5へ供給する。制御電源装置91の出力側にコンデンサ92,93が接続され、制御電源装置91から電圧増幅器5に供給される直流電圧中の交流成分を低減する。制御電源装置91としてはチョッパ回路などの入力された電圧を任意の電圧に調整することのできるものを用いる。このような構成により、外部から電圧増幅器5へ電源を供給する必要がなく交流成分の混入しない良質な直流電力を供給できる。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the ninth embodiment. In FIG. 11, the control
実施の形態10.
図12は、実施の形態10であるリプル電圧抑制装置及び電力変換装置の構成を示す回路図である。図12において、制御電源装置101は、入力側が三相交流電源1に接続され、出力側が電圧増幅器5に接続され、三相交流電源1から出力される交流電圧を電圧増幅器5の動作に必要な直流電圧に変換して電圧増幅器5へ供給する。制御電源装置101の出力側にコンデンサ92,93が接続され、制御電源装置101から電圧増幅器5に供給される直流電圧中の交流成分を低減する。制御電源装置101としてはコンバータなどの入力された交流電圧を任意の正負の直流電圧に調整することのできるものを用いる。このような構成により、外部から電圧増幅器5へ電源を供給する必要がなく交流成分の混入しない良質な直流電力を供給できる。
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration of the ripple voltage suppressing device and the power conversion device according to the tenth embodiment. In FIG. 12, the control
なお、電圧増幅器5、インバータ14、整流器82等を構成する図示しないMOSFETなどの半導体素子は珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンド等がある。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、半導体素子の小型化が可能であり、これら小型化された半導体素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールや装置の小型化が可能となる。また耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、一層の小型化が可能になる。さらに、電力損失が低いため、半導体素子の高効率化が可能であり、延いては装置全体の高効率化が可能になる。
なお、以上に説明した各実施の形態を適宜組み合わせて相乗効果を奏するようにすることもできる。
The semiconductor elements such as MOSFETs (not shown) constituting the
It should be noted that the embodiments described above can be combined as appropriate to produce a synergistic effect.
1 三相交流電源、1a,1c 計器用変流器、2 整流器、2a,2b 端子、
3 分圧器、4 フィルタ、5 電圧増幅器、6 トランス、6a 主巻線、
6b 補助巻線、6b 補助巻線、7 コンデンサ、8 抵抗、14 インバータ、
15 モータ、16 回生抵抗器、23 分圧器、24 フィルタ、25 電圧増幅器、
26 トランス、26a 主巻線、26b 補助巻線、33 分圧器、34 フィルタ、
35 電圧増幅器、36 トランス、36a 主巻線、36b 補助巻線、
41 リプル電圧対応タップ切換手段、42 タップ選択器、46 トランス、
46a 主巻線、46b 補助巻線、46 主巻線、
51 交流側電流対応タップ切換手段、61 交流側電流対応制御手段、
61d 出力端子、71 検出電圧対応制御手段、71d 出力端子、78 筐体、
81 検出電圧対応制御手段、81d 出力端子、82 整流器、
82a,82b 端子、83 分圧器、88 筐体、201 直流電源、
202 平滑コンデンサ、202a,202b 端子、203 DC/DCコンバータ、
203a,203b 端子。
1 Three-phase AC power supply, 1a, 1c Current transformer for instrument, 2 Rectifier, 2a, 2b terminal,
3 voltage divider, 4 filter, 5 voltage amplifier, 6 transformer, 6a main winding,
6b Auxiliary winding, 6b Auxiliary winding, 7 Capacitor, 8 Resistance, 14 Inverter,
15 motor, 16 regenerative resistor, 23 voltage divider, 24 filter, 25 voltage amplifier,
26 transformer, 26a main winding, 26b auxiliary winding, 33 voltage divider, 34 filter,
35 voltage amplifier, 36 transformer, 36a main winding, 36b auxiliary winding,
41 Ripple voltage compatible tap switching means, 42 tap selector, 46 transformer,
46a main winding, 46b auxiliary winding, 46 main winding,
51 AC side current corresponding tap switching means, 61 AC side current corresponding control means,
61d output terminal, 71 detection voltage corresponding control means, 71d output terminal, 78 housing,
81 detection voltage corresponding control means, 81d output terminal, 82 rectifier,
82a, 82b terminals, 83 voltage divider, 88 housing, 201 DC power supply,
202 smoothing capacitor, 202a, 202b terminal, 203 DC / DC converter,
203a, 203b terminals.
Claims (15)
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記リプル電圧対応巻数比変更手段は、上記リプル電圧に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものである
リプル電圧抑制装置。 A second electric device having a voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, and a ripple voltage corresponding turns ratio changing means, and connected to a first electric device and a DC terminal of the first electric device; A ripple voltage suppression device inserted between the device,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The ripple voltage corresponding turn ratio changing means changes the turn ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the ripple voltage. .
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記入力電気量対応巻数比変更手段は、上記入力電流または上記入力電力に応じて上記電圧補償用変圧器の上記主巻線と上記補助巻線との巻数比を変更するものである
リプル電圧抑制装置。 A voltage detecting means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electric quantity detecting means, and an input electric quantity corresponding winding ratio changing means; and a first electric device and a DC terminal of the first electric device A ripple voltage suppressing device inserted between a second electrical device to be connected,
The first electric device is an AC-DC converter,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The input electric quantity corresponding turns ratio changing means changes the turns ratio between the main winding and the auxiliary winding of the voltage compensating transformer according to the input current or the input power. > Ripple voltage suppressor.
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記入力電気量検出手段は、上記第1の電気装置の入力電流または入力電力を検出するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記入力電気量対応制御手段は、上記入力電流または上記入力電力が予め決められた所定の設定値以下のとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものである
リプル電圧抑制装置。 A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensating transformer, an input electricity quantity detection means, and an input electricity quantity correspondence control means , connected to the first electrical device and a DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between the second electrical device and
The first electric device is an AC-DC converter,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The input electric quantity detection means detects input current or input power of the first electric device,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The ripple voltage suppressing device, wherein the input electric quantity correspondence control means stops the operation of the voltage amplifier when the input current or the input power is equal to or lower than a predetermined set value .
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記第1の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第1の値より大きくなったとき上記電圧増幅器の動作を停止させるものである
リプル電圧抑制装置。 A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, and a first detection voltage correspondence control means ; a second electrical device connected to the first electrical device and a DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between the electrical device,
The second electric device is capable of regenerating electric energy,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The first detection voltage correspondence control means stops the operation of the voltage amplifier when the detection voltage becomes larger than a predetermined first value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. A ripple voltage suppressing device.
上記第1の電気装置は、入力側への電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、
上記第2の電気装置は、電気エネルギーの回生が可能にされたものであり、
上記電圧検出手段は、上記第1の電気装置の直流端子の電圧を検出電圧として検出するものであり、
上記フィルタは、上記検出電圧が入力され上記検出電圧中のリプル電圧を抽出して出力するものであり、
上記電圧増幅器は、上記リプル電圧を増幅して出力電圧として出力するものであり、
上記電圧補償用変圧器は、主巻線と補助巻線とを有するものであり、
上記主巻線に上記第2の電気装置が直列に接続されるとともに上記主巻線を介して上記第1の電気装置に接続され、上記補助巻線に上記出力電圧が印加され上記主巻線に上記リプル電圧を減少させるための補償電圧が発生するものであり、
上記コンデンサは、上記第2の電気装置と並列に接続されるものであり、
上記第2の検出電圧対応制御手段は、上記第2の電気装置からの上記電気エネルギーの回生にともない上記検出電圧が予め決められた第2の値より大きくなったとき上記フィルタに入力される電圧を上記検出電圧から上記コンデンサの電圧に切り換えるものである
リプル電圧抑制装置。 A voltage detection means, a filter, a voltage amplifier, a voltage compensation transformer, a capacitor, and a second detection voltage correspondence control means ; a first electrical device and a first terminal connected to the DC terminal of the first electrical device; A ripple voltage suppression device inserted between two electrical devices,
The first electric device is capable of regenerating electric energy to the input side,
The second electric device is capable of regenerating electric energy,
The voltage detection means detects a voltage of a DC terminal of the first electric device as a detection voltage,
The filter extracts the ripple voltage in the detection voltage when the detection voltage is input, and outputs the ripple voltage.
The voltage amplifier amplifies the ripple voltage and outputs it as an output voltage,
The voltage compensating transformer has a main winding and an auxiliary winding,
The second electrical device is connected in series to the main winding, and is connected to the first electrical device via the main winding, and the output voltage is applied to the auxiliary winding, and the main winding in all SANYO compensation voltage for reducing the ripple voltage is generated,
The capacitor is connected in parallel with the second electric device,
The second detection voltage correspondence control means is a voltage input to the filter when the detection voltage becomes larger than a predetermined second value due to regeneration of the electric energy from the second electric device. A ripple voltage suppressing device for switching the voltage from the detection voltage to the voltage of the capacitor .
上記増幅用半導体素子は、ワイドギャップ半導体によって形成されたものである
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリプル電圧抑制装置。 The voltage amplifier has an amplifying semiconductor element,
6. The ripple voltage suppressing device according to claim 1 , wherein the amplification semiconductor element is formed of a wide gap semiconductor.
上記リプル電圧抑制装置は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載されたものであって、かつ上記第1の電気装置の入力電流が規定された値より小さい場合動作を停止するものである
電力変換装置。 A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The ripple voltage suppression device is described in any one of claims 1 to 6 , and stops operation when an input current of the first electric device is smaller than a specified value. A power conversion device.
上記第1の電気装置は、交流−直流変換装置であり、
上記リプル電圧抑制装置は、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載されたものである
電力変換装置。 A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is an AC-DC converter,
The said ripple voltage suppression apparatus is a power converter device described in any one of Claims 1-6 .
上記第1の電気装置は、直流−直流変換装置または直流電源であり、
上記リプル電圧抑制装置は、請求項1または請求項4から請求項6のいずれか1項に記載されたものである
電力変換装置。 A power conversion device comprising the first electric device and a ripple voltage suppressing device provided at a DC terminal of the first electric device,
The first electric device is a DC-DC converter or a DC power source,
The said ripple voltage suppression apparatus is a power converter device as described in any one of Claim 1 or Claims 4-6 .
ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の電力変換装置。 The power converter according to claim 10 or 11 , further comprising a housing that accommodates the first electric device, the ripple voltage suppressing device, and the second electric device in common. .
上記コンデンサは、電解コンデンサよりも等価内部抵抗の小さい種類のものであることを特徴とする請求項7から請求項14のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A capacitor connected to the opposite side of the first electrical device of the voltage compensating transformer;
The power converter according to any one of claims 7 to 14 , wherein the capacitor is of a type having an equivalent internal resistance smaller than that of an electrolytic capacitor.
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