JP6264091B2 - 交流−直流電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1に実施形態1における交流−直流電力変換装置の整流回路1と電圧バランス回路3を示す。ここでは、整流回路1,電圧バランス回路3についてのみ示すが、図8に示すような4つのコンデンサに充電された電圧から選択して交流電圧として出力するマルチレベルインバータ2、または、その他のマルチレベルインバータが接続されているものとする。S1〜S14は、例えば、IGBT等の半導体デバイスである。これらS1〜S14はIGBT以外の自己消弧型電力用半導体デバイスに置き換えてもよい。三相交流電圧源4にリアクトルLを介して、第1〜第6半導体デバイスS1〜S6を三相ブリッジ接続した整流回路1を設ける。この整流回路1を用いて交流−直流変換を行い、整流回路1における直流変換部の直流電圧をVDCとする。
上記のような構成により、整流回路1における直流変換部に、三相交流電圧源4の線間電圧VRS,VST,VTRを発生させることができる。表1に示すように、第7〜第14半導体デバイスS7〜S14のスイッチングパターンによって、直流変換部の直流電圧VDCを、4分圧されたコンデンサC1〜C4のうち、いずれかのコンデンサへ接続し、各コンデンサ電圧を調節する動作、または、リアクトルLで短絡する動作を行うことができる。
図5は、本実施形態2における交流−直流電力変換装置の整流回路1および電圧バランス回路3を示すブロック図である。本実施形態2は、実施形態1に、双方向スイッチS15,S16,S17を追加し、整流回路1を3レベル変換器とした構成である。
実施形態1を力行負荷状態のみに限定して、一方向の電力融通とした構成にする場合(直流電流Idcの向きを一方向のみとする場合)には、回路の一部を自己消弧型電力用半導体デバイスからダイオードに置き換え、スイッチングパターンを限定して動作させることができる。その構成を図7に示す。
2…インバータ
3…電圧バランス回路
4…三相交流電圧源
S1〜S14…半導体デバイス
C1〜C4…コンデンサ
D1〜D6,D7,D10,D11,D14…ダイオード
Claims (3)
- 三相交流電圧源の交流電圧を直流電圧に変換する交流−直流電力変換装置であって、
三相交流電圧源の電圧を直流に整流する整流回路と、
整流回路によって整流された直流電圧を直列接続された4つのコンデンサに4分圧する電圧バランス回路と、
4つのコンデンサに充電された電圧から選択して交流電圧として出力するインバータと、を備え、
前記整流回路は、三相交流電圧源に対して、三相ブリッジ接続された6つの半導体デバイスを備え、
前記電圧バランス回路は、
前記整流回路における直流変換部の正極端に、それぞれ一端が接続された第7,第8半導体デバイスと、
前記整流回路における直流変換部の負極端に、それぞれ一端が接続された第9,第10半導体デバイスと、
第7半導体デバイスの他端と、第10半導体デバイスの他端と、の間に順次直列接続された第1〜第4コンデンサと、
第1,第2コンデンサの共通接続点と、第3,第4コンデンサの共通接続点と、の間に順次直列接続された第11〜第14半導体デバイスと、を備え、
第8,第9,第12,第13半導体デバイスは自己消弧型電力用半導体デバイスであり、
第8半導体デバイスの他端と第11,第12半導体デバイスの共通接続点を接続し、
第9半導体デバイスの他端と、第13,第14半導体デバイスの共通接続点を接続し、
第12,第13半導体デバイスの共通接続点と、第2,第3コンデンサの共通接続点を接続し、この接続点を中性点としたことを特徴とする交流−直流電力変換装置。 - 前記整流回路は、
各相の半導体デバイスの共通接続点にそれぞれ双方向スイッチの一端を接続し、全相の双方向スイッチの他端同士を接続して、前記電圧バランス回路の中性点に接続したことを特徴とする請求項1記載の交流−直流電力変換装置。 - 前記整流回路の半導体デバイス、および、前記電圧バランス回路の第7,第10,第11,第14半導体デバイスは、ダイオードであることを特徴とする請求項1または2記載の交流−直流電力変換装置。
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