JPH02131370A - インバータ回路 - Google Patents
インバータ回路Info
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- JPH02131370A JPH02131370A JP63281191A JP28119188A JPH02131370A JP H02131370 A JPH02131370 A JP H02131370A JP 63281191 A JP63281191 A JP 63281191A JP 28119188 A JP28119188 A JP 28119188A JP H02131370 A JPH02131370 A JP H02131370A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
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- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は交流電動機の可変速制御で用いられる、電力用
スイッチング素子を複数個直列に接続したインバータ回
路に関する。
スイッチング素子を複数個直列に接続したインバータ回
路に関する。
（従来の技術）
電力用半導体デバイスを用いて電力変換器を構成し，電
力変換する装置は、多くの分野で用いられている。半導
体デバイスを用いた電力変換器は第６図に示すような回
路が一般的である６第６図において、１は直流電源、２
は平滑コンデンサ、３８〜３ｆはゲートターンオフサイ
リスタ （以下ＧＴＯと記す）、４８〜４ｆはダイオー
ド、５は負荷である。Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３
ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃはそれぞれ第７図の（ａ） ，（
ｂ） ， （Ｃ）ようなモードで動作する．また．ＧＴ
○３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ ０３ｆはそれぞ
れＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂ，ＧＴＯ３ｃと逆の動作をす
る。
力変換する装置は、多くの分野で用いられている。半導
体デバイスを用いた電力変換器は第６図に示すような回
路が一般的である６第６図において、１は直流電源、２
は平滑コンデンサ、３８〜３ｆはゲートターンオフサイ
リスタ （以下ＧＴＯと記す）、４８〜４ｆはダイオー
ド、５は負荷である。Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３
ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃはそれぞれ第７図の（ａ） ，（
ｂ） ， （Ｃ）ようなモードで動作する．また．ＧＴ
○３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ ０３ｆはそれぞ
れＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂ，ＧＴＯ３ｃと逆の動作をす
る。
このときの各相の出力電圧ＶＵｙ ｖＶ，ｖｗを同図（
ｄ）から同図（ｆ）に、またＵ−Ｖ間の出力電圧を同図
（ｇ）に示す。
ｄ）から同図（ｆ）に、またＵ−Ｖ間の出力電圧を同図
（ｇ）に示す。
大容量の電力変換器ではトランスを用いた多重インバー
タ方式が用いられる。多重インバータ方式に付いては５
半導体電力変換回路（電気学会半専体電力変換方式調査
専門委員会発行）の６章２節に詳しく述べられている６
第８図は、インバータ２台を用い、その出力電圧をトラ
ンスによって結合した一例である。第８図において、６
はトランスでありそのほかの要素は第６図と同一番号の
要素に対応する。第８図においてＧＴＯ３ａからＧＴＯ
３ｃおよびＧＴＯ３ｇからＧＴ○３１はそれぞれ第９図
（ａ）から（Ｃ）および（ｄ）から（ｆ）に示す。ＧＴ
０ ３ｄ ， Ｇ Ｔ Ｏ ３ｆおよびＧ Ｔ Ｏ ３
ｊ カらＧＴＯ３１はそれぞれ、ＧＴＯ３ａからＧＴＯ
３ｃおよびＧＴＯ３ＫからＧＴＯ３ｉと逆の動作をする
。こうすることによって各相の出力電圧Ｖυ，Ｖｖ．Ｖ
ｖは、第９図（ｇ）から同図（ｉ）のようになり高調波
の少ない出力波形が得られる。本方式はトランスの構成
、多重化するインパータの台数によって出力電圧波形を
更に改善することが可能である． 第１０図は、トランスを用いないで出力電圧を多重化さ
せたものである。本方式に付いては、＾ Ｎｅｗ Ｎ
ｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ ＰＷＭ
Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ
ＯＮＳ，ＶＯＬ．ＩＡ−１７，Ｎｏ ５ ，ＳＥＰＴＥ
ＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ １９８１ ；ＡＫＩＲＡ
ＮＡＢＡＥ他）に、詳しく動作等を示している。
タ方式が用いられる。多重インバータ方式に付いては５
半導体電力変換回路（電気学会半専体電力変換方式調査
専門委員会発行）の６章２節に詳しく述べられている６
第８図は、インバータ２台を用い、その出力電圧をトラ
ンスによって結合した一例である。第８図において、６
はトランスでありそのほかの要素は第６図と同一番号の
要素に対応する。第８図においてＧＴＯ３ａからＧＴＯ
３ｃおよびＧＴＯ３ｇからＧＴ○３１はそれぞれ第９図
（ａ）から（Ｃ）および（ｄ）から（ｆ）に示す。ＧＴ
０ ３ｄ ， Ｇ Ｔ Ｏ ３ｆおよびＧ Ｔ Ｏ ３
ｊ カらＧＴＯ３１はそれぞれ、ＧＴＯ３ａからＧＴＯ
３ｃおよびＧＴＯ３ＫからＧＴＯ３ｉと逆の動作をする
。こうすることによって各相の出力電圧Ｖυ，Ｖｖ．Ｖ
ｖは、第９図（ｇ）から同図（ｉ）のようになり高調波
の少ない出力波形が得られる。本方式はトランスの構成
、多重化するインパータの台数によって出力電圧波形を
更に改善することが可能である． 第１０図は、トランスを用いないで出力電圧を多重化さ
せたものである。本方式に付いては、＾ Ｎｅｗ Ｎ
ｅｕｔｒａｌ−Ｐｏｉｎｔ−Ｃｌａｍｐｅｄ ＰＷＭ
Ｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＳ ＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ
ＯＮＳ，ＶＯＬ．ＩＡ−１７，Ｎｏ ５ ，ＳＥＰＴＥ
ＭＢＥＲ／ＯＣＴＯＢＥＲ １９８１ ；ＡＫＩＲＡ
ＮＡＢＡＥ他）に、詳しく動作等を示している。
第１０図において，７はコンデンサでありそのほかの要
素は第６図に示した要素と同一番号の要素に対応する．
ＧＴＯ３ａから、ＧＴＯ３ｄはそれぞれ第１１図（ａ）
から（ｄ）に示すように動作する。こうすることによっ
て出力電圧ＶＵは第１１図（ｅ）に示す波形レこなり、
出力電圧波形の窩調波を少なくすることが出来る。
素は第６図に示した要素と同一番号の要素に対応する．
ＧＴＯ３ａから、ＧＴＯ３ｄはそれぞれ第１１図（ａ）
から（ｄ）に示すように動作する。こうすることによっ
て出力電圧ＶＵは第１１図（ｅ）に示す波形レこなり、
出力電圧波形の窩調波を少なくすることが出来る。
（発明が解決しようとする課題）
第６図のような構成でインバータを使用する場合、出力
電圧の波形歪を小さくするために主回路のスイッチング
周波数を窩くする必要がある。しかし、大容量の電力変
換器で用いられる電力用スイッチング素子ではスイッチ
ング周波数を余り高くできないため大容量には第６図の
方式を適応できない。
電圧の波形歪を小さくするために主回路のスイッチング
周波数を窩くする必要がある。しかし、大容量の電力変
換器で用いられる電力用スイッチング素子ではスイッチ
ング周波数を余り高くできないため大容量には第６図の
方式を適応できない。
第８図のようなトランスによる多重化方式は，負荷相当
の容量を持つトランスを装置に組み込む必要があり、装
置が大きくなるという欠点がある。
の容量を持つトランスを装置に組み込む必要があり、装
置が大きくなるという欠点がある。
また、第１０図のような構成でインバータを構成した場
合、第６図の方式より波形をよくすることが可能だが、
出力電圧は第１１図に示したように３レベルしか取れず
、トランスによる多重化方式のような、出力電圧レベル
の拡張ができない。
合、第６図の方式より波形をよくすることが可能だが、
出力電圧は第１１図に示したように３レベルしか取れず
、トランスによる多重化方式のような、出力電圧レベル
の拡張ができない。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、電力用ス
イッチング素子を直列に接続し、それぞれのスイッチン
グ素子を多重に制御することによって多重インバータと
同等の波形を得ることができ、更に直列に接続するスイ
ッチング素子の数によって出力可能な出力電位を自由に
増減できるインバータ回路を提供することを目的とする
。
イッチング素子を直列に接続し、それぞれのスイッチン
グ素子を多重に制御することによって多重インバータと
同等の波形を得ることができ、更に直列に接続するスイ
ッチング素子の数によって出力可能な出力電位を自由に
増減できるインバータ回路を提供することを目的とする
。
（課題を解決するための手段）
本発明では直列接続されたｎ個の直流電源と負荷の間を
電力用スイッチング素子とダイオードで接続し、出力電
圧を電力用スイッチング素子のスイッチングモードでｎ
化の直流電源の電位の中の任意の電位を出力するように
構成したことを特徴とする。
電力用スイッチング素子とダイオードで接続し、出力電
圧を電力用スイッチング素子のスイッチングモードでｎ
化の直流電源の電位の中の任意の電位を出力するように
構成したことを特徴とする。
（作 用）
このように各々の電力用スイッチング景子を制御するこ
とによって、トランスなしで多重インバータと同等の波
形を得ることができ、トランスがなくなった分、装置を
小型化できる。また、出力可能な電圧レベルの数を多く
することができるのでスイッチング回数を増やすことな
く出力電圧を改善することができる。
とによって、トランスなしで多重インバータと同等の波
形を得ることができ、トランスがなくなった分、装置を
小型化できる。また、出力可能な電圧レベルの数を多く
することができるのでスイッチング回数を増やすことな
く出力電圧を改善することができる。
（実施例）
第１図は本発明の一実旅例を示す構成図であり、インバ
ータに応用する場合の１アーム分を示した。
ータに応用する場合の１アーム分を示した。
１ａから１０は直流電源であり、それぞれ、ＶＩ）Ｃの
電圧である。２ａから２ｎは平滑コンデンサ、３ａから
３ｆはＧＴＯ、４ａから４ｆはダイオードである。
電圧である。２ａから２ｎは平滑コンデンサ、３ａから
３ｆはＧＴＯ、４ａから４ｆはダイオードである。
第１図で負荷電流Ｉ，が出力端子から負荷に向かって流
れ出している場合、負荷電流Ｉ，が正、負荷から出力端
子に向かって負荷電流Ｉ，が流れ込んでいる場合、負荷
電流ＩＦが負と定義する。
れ出している場合、負荷電流Ｉ，が正、負荷から出力端
子に向かって負荷電流Ｉ，が流れ込んでいる場合、負荷
電流ＩＦが負と定義する。
また、直流電源１ａの正側端子の電位をＶい直流電源１
ａの負側端子の電位をｖ１，直流電源１ｂの負側端子の
回電位をｖ２、直流電源１ｃの負側端子の電位をｖ３と
定義する。
ａの負側端子の電位をｖ１，直流電源１ｂの負側端子の
回電位をｖ２、直流電源１ｃの負側端子の電位をｖ３と
定義する。
第１図の回路でモードを各々ＧＴＯのスイッチングの状
態により、以下に示す７つに分けて考える。
態により、以下に示す７つに分けて考える。
モード１：
Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃ
がオンでかつＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆがオ
フの状態。
がオンでかつＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆがオ
フの状態。
ＩＦが正のとき，負荷電流ＩＰはｖ０から、ＧＴ○３ａ
， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃを通って負荷に
供給される。このとき、出力端子Ｖ。ＵＴの電位はｖＩ
，すなわち３・Ｖｏｃとなる。また、このときのＧＴ○
３ｄ，ＧＴ○３ｅ，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、Ｖｌ）Ｃ
の電圧が加わることになる。
， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃを通って負荷に
供給される。このとき、出力端子Ｖ。ＵＴの電位はｖＩ
，すなわち３・Ｖｏｃとなる。また、このときのＧＴ○
３ｄ，ＧＴ○３ｅ，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、Ｖｌ）Ｃ
の電圧が加わることになる。
ＩＦが負のとき、負荷電流工。はダイオード４ａを通り
、ｖｏに流れ込む。 このとき、出力端子ｖｏＵ丁の電
位はＶ。すなわち３・Ｖ［）Ｃとなる。また、このとき
、ＧＴＯ３ａの端子電圧は０となり、ＧＴ０３ｄ，ＧＴ
○３ｅ，ＧＴＯ３ｆにはそれぞれＶＯＣの電圧が加わる
ことになる。
、ｖｏに流れ込む。 このとき、出力端子ｖｏＵ丁の電
位はＶ。すなわち３・Ｖ［）Ｃとなる。また、このとき
、ＧＴＯ３ａの端子電圧は０となり、ＧＴ０３ｄ，ＧＴ
○３ｅ，ＧＴＯ３ｆにはそれぞれＶＯＣの電圧が加わる
ことになる。
また、このモードではＧ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３
ｂ， ＧＴＯ３ｃはオンしているため、これらの端子電
圧は０となっている。
ｂ， ＧＴＯ３ｃはオンしているため、これらの端子電
圧は０となっている。
したがってモード１の状態では負荷電流の方向に関係な
く出力端子ｖｏｕＴの電圧はＶ。の電位すなわち３・Ｖ
ｎｃとなる。
く出力端子ｖｏｕＴの電圧はＶ。の電位すなわち３・Ｖ
ｎｃとなる。
モード２：
モード１の状態から、ＧＴＯ３ａだけオフしたとき、つ
まりＧ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃがオンで、かつ
、ＧＴ○３ａ，ＧＴ○３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆが
オフの状態６ ＩＦが正のとき，負荷電流Ｉ，はｖ１からダイオード４
ｂ，ＧＴ○３ｂ，ＧＴＯ３ｃを通って負荷に供給される
。このとき出力端子ｖ ｏｕｔの電位はｖ１すなわち２
・ＶＯＣとなる．また、このとき、ＧＴＯ３ａにはＶｏ
ｃの電圧が加わりＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ，
ＧＴＯ３ｆにはそれぞれ、２・Ｖｏｃ／３の電圧が加
わることになる。
まりＧ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃがオンで、かつ
、ＧＴ○３ａ，ＧＴ○３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆが
オフの状態６ ＩＦが正のとき，負荷電流Ｉ，はｖ１からダイオード４
ｂ，ＧＴ○３ｂ，ＧＴＯ３ｃを通って負荷に供給される
。このとき出力端子ｖ ｏｕｔの電位はｖ１すなわち２
・ＶＯＣとなる．また、このとき、ＧＴＯ３ａにはＶｏ
ｃの電圧が加わりＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ，
ＧＴＯ３ｆにはそれぞれ、２・Ｖｏｃ／３の電圧が加
わることになる。
？，が負のとき、負荷電流ＩＰはダイオード４ａを通り
，ｖ０に流れ込む。このとき出力端子ｖｏＵ丁の電位は
Ｖ。すなわち３・ＶＤＣとなる。また、このとき，ＧＴ
Ｏ３ａの端子電圧は０となり、ＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ
，ＧＴ○３ｆにはそれぞれＶＩ）Ｃの電圧となる。
，ｖ０に流れ込む。このとき出力端子ｖｏＵ丁の電位は
Ｖ。すなわち３・ＶＤＣとなる。また、このとき，ＧＴ
Ｏ３ａの端子電圧は０となり、ＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ
，ＧＴ○３ｆにはそれぞれＶＩ）Ｃの電圧となる。
また、このモードではＧＴＯ３ｂ，ＧＴＯ３ｃはオンし
ているため、これらの端子電圧はＯとなっている。
ているため、これらの端子電圧はＯとなっている。
モード３：
モード２の状態から、ＧＴ○３ｄをオンしたとき、つま
りＧ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃ， Ｇ Ｔ ０３
ｄがオンで、かつ、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｅ
， Ｇ Ｔ○３ｆがオンの状態。
りＧ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃ， Ｇ Ｔ ０３
ｄがオンで、かつ、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｅ
， Ｇ Ｔ○３ｆがオンの状態。
ＩＦが正のとき、負荷電流工，はＶ，からダイオード４
ｂ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴ○３ｃを通って負荷に供給される
。このとき、出力端子Ｖ ＯＵＴの電位はＶ■すなわち
２・ＶＯＣとなる。また，このとき．ＧＴＯ３ａにはＶ
Ｄｅの電圧が加わりＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ
，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、２・Ｖｏｃ／３の電圧が加
？ることになる． ＩＰが負のとき，負荷電流Ｉ，はＧＴＯ３ｄ，ダイオー
ド４ｄを通り， ■■に流れ込む．このとき出力端子Ｖ
ＯＵＴの電位はｖ１すなわち２・ＶＤＣとなる．また、
このとき、ＧＴＯ３ａの端子電圧はＶＤＣとなり、Ｇ
Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ○３ｆにもＶｏｃの端子電圧が加
わることになる。
ｂ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴ○３ｃを通って負荷に供給される
。このとき、出力端子Ｖ ＯＵＴの電位はＶ■すなわち
２・ＶＯＣとなる。また，このとき．ＧＴＯ３ａにはＶ
Ｄｅの電圧が加わりＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅ
，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、２・Ｖｏｃ／３の電圧が加
？ることになる． ＩＰが負のとき，負荷電流Ｉ，はＧＴＯ３ｄ，ダイオー
ド４ｄを通り， ■■に流れ込む．このとき出力端子Ｖ
ＯＵＴの電位はｖ１すなわち２・ＶＤＣとなる．また、
このとき、ＧＴＯ３ａの端子電圧はＶＤＣとなり、Ｇ
Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ○３ｆにもＶｏｃの端子電圧が加
わることになる。
また、このモードではＧ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３
ｃ， ＧＴ○３ｄはオンしているため，これらの端子電
圧は０となっている。
ｃ， ＧＴ○３ｄはオンしているため，これらの端子電
圧は０となっている。
したがってモード３の状態では負荷電流の方向に関係な
く出力端子Ｖ ＯＬＩＴの電圧はＶエの電位すなわち２
・ＶＯＣとなる。
く出力端子Ｖ ＯＬＩＴの電圧はＶエの電位すなわち２
・ＶＯＣとなる。
モード４：
モード３の状態から、ＧＴＯ３ｂをオフしたとき、つま
りＧＴＯ３ｃ，ＧＴＯ３ｄがオンで、かつ、ＧＴ０３ａ
，ＧＴ○３ｂ， Ｃ Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ ０３ｆが
オフの状態。
りＧＴＯ３ｃ，ＧＴＯ３ｄがオンで、かつ、ＧＴ０３ａ
，ＧＴ○３ｂ， Ｃ Ｔ ０３ｅ， Ｇ Ｔ ０３ｆが
オフの状態。
ＩＦが正のとき、負荷電流ＩＦはＶ，からダイオード４
ｃ ， Ｇ Ｔ Ｏ ３ｃを通って負荷に供給される。
ｃ ， Ｇ Ｔ Ｏ ３ｃを通って負荷に供給される。
このとき、出力端子ｖ ｏｕｔの電位はｖ２の電位すな
わちＶｏｃとなる。また、このときＧＴ○３ａ，ＧＴＯ
３ｂにはそれぞれｖＤｃの電圧が加わり、Ｇ Ｔ Ｏ
３ｅ ，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、Ｖｏｃ／２の電圧が
加わることになる。
わちＶｏｃとなる。また、このときＧＴ○３ａ，ＧＴＯ
３ｂにはそれぞれｖＤｃの電圧が加わり、Ｇ Ｔ Ｏ
３ｅ ，ＧＴ○３ｆにはそれぞれ、Ｖｏｃ／２の電圧が
加わることになる。
ＩＦが負のとき、負荷電流ＩＦはＧＴＯ３ｄ，ダイオー
ド４ｄを通り、Ｖエに流れ込む． このとき、出力端子
Ｖ。Ｌｌ７の電位はＶ，の電位すなわち２・Ｖｌ）ｃと
なる。また，このとき、ＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂの端子
電圧はそれぞれＶｏｃ／２となり、ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○
３ｆにもそれぞれＶｌ）Ｃの端子電圧が加わることにな
る。
ド４ｄを通り、Ｖエに流れ込む． このとき、出力端子
Ｖ。Ｌｌ７の電位はＶ，の電位すなわち２・Ｖｌ）ｃと
なる。また，このとき、ＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂの端子
電圧はそれぞれＶｏｃ／２となり、ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○
３ｆにもそれぞれＶｌ）Ｃの端子電圧が加わることにな
る。
また、コノモードではＧ Ｔ ０３ｃ， Ｇ Ｔ ０３
ｄはオンしているため，これらの端子電圧は０となって
いる． モード５： モード４の状態から．ＧＴＯ３ｅをオンしたとき、つま
りＧ Ｔ ０３ｃ， Ｇ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ○３ｅ
がオンで、かつ、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ，
Ｇ Ｔ ０３ｆがオフの状態。
ｄはオンしているため，これらの端子電圧は０となって
いる． モード５： モード４の状態から．ＧＴＯ３ｅをオンしたとき、つま
りＧ Ｔ ０３ｃ， Ｇ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ○３ｅ
がオンで、かつ、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ，
Ｇ Ｔ ０３ｆがオフの状態。
ＩＦが正のとき，負荷電流ＩＦはＶ，からダイオード４
ｃ ， Ｇ Ｔ ０ ３ｃを通って負荷に供給される。
ｃ ， Ｇ Ｔ ０ ３ｃを通って負荷に供給される。
このとき、出力端子Ｖ。ＵＴの電位はＶｌ）ｃとなる。
また、 Ｇ Ｔ Ｏ ３ａ ， Ｇ Ｔ Ｏ ３ｂ Ｉ
ｃはそれぞれｖ２の電位すなわちｖｎｃの電圧が加わり
、ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○３ｆにはＶＤＣの端子電圧が加わ
ることになる。
ｃはそれぞれｖ２の電位すなわちｖｎｃの電圧が加わり
、ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○３ｆにはＶＤＣの端子電圧が加わ
ることになる。
ＩＦが負のとき、負荷電流ＩＦはＧＴＯ３ｄ，ＧＴ０３
ｅ，ダイオード４ｅを通り、■２に流れ込む。 このと
き、出力端子Ｖｏｕｔの電位はＶ，の電位すなわち■Ｄ
ｃとなる。また、Ｇ Ｔ Ｏ ３ａ ， Ｇ Ｔ ０
３ｂの端子電圧はそれぞれＶＤＣとなり、ＧＴＯ３ｆに
もＶ。Ｃの端子電圧が加わることになる。
ｅ，ダイオード４ｅを通り、■２に流れ込む。 このと
き、出力端子Ｖｏｕｔの電位はＶ，の電位すなわち■Ｄ
ｃとなる。また、Ｇ Ｔ Ｏ ３ａ ， Ｇ Ｔ ０
３ｂの端子電圧はそれぞれＶＤＣとなり、ＧＴＯ３ｆに
もＶ。Ｃの端子電圧が加わることになる。
また、このモードではＧＴＯ３ｃ，ＧＴＯ３ｄ，ＧＴ○
３ｅはオンしているため，これらの端子電圧はＯとなっ
ている。
３ｅはオンしているため，これらの端子電圧はＯとなっ
ている。
したがってモード５の状態では負荷電流の方向に関係な
く出力端子Ｖ。ＵＴの電圧はｖ８の電位すなわちＶＤＣ
となる。
く出力端子Ｖ。ＵＴの電圧はｖ８の電位すなわちＶＤＣ
となる。
モード６：
モード５の状態から、ＧＴ○３ｃをオフしたとき，つま
りＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅがオンで、かつ、
ＧＴ０３ａ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴＯ３ｃ，ＧＴＯ３ｆがオ
フの状態。
りＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３ｅがオンで、かつ、
ＧＴ０３ａ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴＯ３ｃ，ＧＴＯ３ｆがオ
フの状態。
Ｉ，が正のとき、負荷゛社流ＩＦはＶ，からダイオード
４ｆを通って負荷に供給される。このとき，出力端子Ｖ
ＯＵＴの電位はｖ３の電位すなわち０となる。
４ｆを通って負荷に供給される。このとき，出力端子Ｖ
ＯＵＴの電位はｖ３の電位すなわち０となる。
また、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ
０３ｃにはそれぞれＶＤＣの電圧が加わりＧＴＯ３ｆに
はＯの端子電圧が加わることになる。
０３ｃにはそれぞれＶＤＣの電圧が加わりＧＴＯ３ｆに
はＯの端子電圧が加わることになる。
Ｉ，が負のとき，負荷電流Ｉ，はＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ
Ｔ０３ｅ，ダイオード４ｅを通り，ｖ２に流れ込む。
Ｔ０３ｅ，ダイオード４ｅを通り，ｖ２に流れ込む。
このとき、出力端子Ｖ。ＵＴの電位はＶ，の電位すな
わちＶ［）Ｃとなる。また、ＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂの
端子電圧はそれぞれｖｒ）ｃとなり、ＧＴ○３ｆにもｖ
Ｄｏの端子電圧が加わることになる。
わちＶ［）Ｃとなる。また、ＧＴＯ３ａ，ＧＴ○３ｂの
端子電圧はそれぞれｖｒ）ｃとなり、ＧＴ○３ｆにもｖ
Ｄｏの端子電圧が加わることになる。
また、このモードではＧ Ｔ ０３ｄ， Ｇ Ｔ ０３
ａはオンしているため、これらの端子電圧はＯとなって
いる． モード７： モード６の状態から、ＧＴ○３ｆをオフしたとき、つま
りＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆがオンで、かつ
，ＧＴＯ３ａ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴ○３ｃがオフの状態． ＩＦが正のとき、負荷電流ＩＦはＶ，からダイオード４
ｆを通って負荷に供給される。このとき出力端子ｖｏＵ
丁の電位はＶ，の電位すなわち０となる。
ａはオンしているため、これらの端子電圧はＯとなって
いる． モード７： モード６の状態から、ＧＴ○３ｆをオフしたとき、つま
りＧＴＯ３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴＯ３ｆがオンで、かつ
，ＧＴＯ３ａ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴ○３ｃがオフの状態． ＩＦが正のとき、負荷電流ＩＦはＶ，からダイオード４
ｆを通って負荷に供給される。このとき出力端子ｖｏＵ
丁の電位はＶ，の電位すなわち０となる。
また、ＧＴ○３ａ，ＧＴＯ３ｂ，ＧＴＯ３ｃにはそれぞ
れｖＤｃの電圧が加わり、ＧＴ○３ｆには０の端子電圧
が加わることになる。
れｖＤｃの電圧が加わり、ＧＴ○３ｆには０の端子電圧
が加わることになる。
ＩＦが負のとき、負荷電流ＩＦはＧＴＯ３ｄ，ＧＴ０３
ｅ，ダイオード４ｆを通り、■，に流れ込む． このと
きも、出力端子ｖｏＵＴの電位は■３の電位すなわちＯ
となる。また、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ，
Ｇ Ｔ０３ｃの端子電圧はそれぞれＶＤＣとなる。
ｅ，ダイオード４ｆを通り、■，に流れ込む． このと
きも、出力端子ｖｏＵＴの電位は■３の電位すなわちＯ
となる。また、Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ，
Ｇ Ｔ０３ｃの端子電圧はそれぞれＶＤＣとなる。
また，このモードではＧＴ○３ｄ， ＧＴＯ３ｅ， Ｇ
Ｔ○３ｆはオンしているため、これらの端子電圧は０と
なっている。
Ｔ○３ｆはオンしているため、これらの端子電圧は０と
なっている。
したがってモード７の状態では負荷電流の方向に関係な
く出力端子Ｖ。ＵＴの電圧はｖ１の電位すなわちＯとな
る． これらのモードを組み合わせてＧＴＯ３ａ．ＧＴ０３ｂ
， Ｇ Ｔ ０３ｃを第２図のように動作させる。ただ
し、ＧＴ○３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○３ｆは、それぞれ
Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃ
と逆のスイッチングパターンで動作する。図中に各タイ
ミングでのモードを示した。第２［ｇＡの部分でモード
１がらモード３へ直接変換させているが実際には，ＧＴ
Ｏ３ａとＧＴＯ３ｄに同時にスイッチング指令を出すと
、素子のスイッチングのオフの遅れがあるため，直流電
源の短絡モードが起こる。そのため、モード１からモー
ド３に移るとき，いったんモード２を介しモード３に移
るようにすることによって、そのときの短絡モードを防
止する。同様にモード３からモード５に移るとき、モー
ド５がらモード７に移るときもそれぞれモード４，モー
ド６を介する。
く出力端子Ｖ。ＵＴの電圧はｖ１の電位すなわちＯとな
る． これらのモードを組み合わせてＧＴＯ３ａ．ＧＴ０３ｂ
， Ｇ Ｔ ０３ｃを第２図のように動作させる。ただ
し、ＧＴ○３ｄ，ＧＴＯ３ｅ，ＧＴ○３ｆは、それぞれ
Ｇ Ｔ ０３ａ， Ｇ Ｔ ０３ｂ， Ｇ Ｔ ０３ｃ
と逆のスイッチングパターンで動作する。図中に各タイ
ミングでのモードを示した。第２［ｇＡの部分でモード
１がらモード３へ直接変換させているが実際には，ＧＴ
Ｏ３ａとＧＴＯ３ｄに同時にスイッチング指令を出すと
、素子のスイッチングのオフの遅れがあるため，直流電
源の短絡モードが起こる。そのため、モード１からモー
ド３に移るとき，いったんモード２を介しモード３に移
るようにすることによって、そのときの短絡モードを防
止する。同様にモード３からモード５に移るとき、モー
ド５がらモード７に移るときもそれぞれモード４，モー
ド６を介する。
また、出力電圧が低い場合はモード３からモード５のみ
で制御を行う。
で制御を行う。
以上の制御を３相で構成する場合は第３図のような構成
となる。
となる。
以上示したように本実施例では、少ないスイッチング回
数で良質の波形が得られ、さらに各々のスイッチング素
子は直流電源Ｖｌ）Ｃに対した耐圧を有すれば良い。
数で良質の波形が得られ、さらに各々のスイッチング素
子は直流電源Ｖｌ）Ｃに対した耐圧を有すれば良い。
第４図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、第１
図と同一の考え方で４直列に応用した場合である。これ
と同様に素子を幾つでも直列につなげることができる。
図と同一の考え方で４直列に応用した場合である。これ
と同様に素子を幾つでも直列につなげることができる。
なお、第４図の動作は前実施例とほぼ同じでありＧＴＯ
３ａからＧＴＯ３ｄをオンさせた場合出力端子に同図に
おけるＶ．の電圧が出力でき．ＧＴＯ３ｂからＧ Ｔ
Ｏ ３ａをオンさせた場合はＶ，の電圧、 ＧＴＯ３ｃ
からＧＴＯ３ｆをオンさせた場合はｖ２の電圧と５ 以
下同様に４つの直列に接続されているＧＴ○をオンさせ
ることによって出力電圧はＶ。からｖ４までの任意の電
圧を出力できる。これを同様にｎ直列にした場合でも、
ｎ個の直列に接続されたＧＴ○をオンさせることによっ
て出力電圧をｎ＋１通りの任意の電位にすることができ
る． 第５図は第１図のダイオード４ａ， ４ｆを外して、そ
の代わりに、１つ１つのスイッチング素子に逆並列ダイ
オードをつけた場合である。第５図は素子数が多くなり
、第１図の回路よりもやや複錐になるが、現在市場に供
給されている電力用素子のほとんどが逆並列ダイオード
を持っているので実際に回路を組む場合には逆並列ダイ
オードを取り付け部品として省略できることがある。
３ａからＧＴＯ３ｄをオンさせた場合出力端子に同図に
おけるＶ．の電圧が出力でき．ＧＴＯ３ｂからＧ Ｔ
Ｏ ３ａをオンさせた場合はＶ，の電圧、 ＧＴＯ３ｃ
からＧＴＯ３ｆをオンさせた場合はｖ２の電圧と５ 以
下同様に４つの直列に接続されているＧＴ○をオンさせ
ることによって出力電圧はＶ。からｖ４までの任意の電
圧を出力できる。これを同様にｎ直列にした場合でも、
ｎ個の直列に接続されたＧＴ○をオンさせることによっ
て出力電圧をｎ＋１通りの任意の電位にすることができ
る． 第５図は第１図のダイオード４ａ， ４ｆを外して、そ
の代わりに、１つ１つのスイッチング素子に逆並列ダイ
オードをつけた場合である。第５図は素子数が多くなり
、第１図の回路よりもやや複錐になるが、現在市場に供
給されている電力用素子のほとんどが逆並列ダイオード
を持っているので実際に回路を組む場合には逆並列ダイ
オードを取り付け部品として省略できることがある。
今までの実施例では、すべての直流電源を同じ電圧のも
のとして説明したが、１つ１つの電源電圧が異なってい
てもよい。
のとして説明したが、１つ１つの電源電圧が異なってい
てもよい。
以上のように本発明では、電力用素子を複数個直列接続
して構成した電力変換器で、それらの素子を多重に制御
することによって良質の出力波形を得ることができ、ま
た、多重インバータに比べトランスを省略できるので装
置の小型化も可能となる。
して構成した電力変換器で、それらの素子を多重に制御
することによって良質の出力波形を得ることができ、ま
た、多重インバータに比べトランスを省略できるので装
置の小型化も可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の動作説明図、第３図は本発明を３相のインバータで
構成したときの構成図、第４図，第５図は本発明の他の
実施例を示す構成図、第６図，第８図，第１０図は徒来
のインバータ回路、第７図，第９図，第１１図は従来の
インバータ回路の動作説明図である。 １：直流電源 ２：平滑コンデンサ ３：ゲートターンオフサイリスタ ４：ダイオード ５：負荷 ６：トランス ７：コンデンサ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 弟子丸 健 第 図 第 図 第 図 ｔ
明の動作説明図、第３図は本発明を３相のインバータで
構成したときの構成図、第４図，第５図は本発明の他の
実施例を示す構成図、第６図，第８図，第１０図は徒来
のインバータ回路、第７図，第９図，第１１図は従来の
インバータ回路の動作説明図である。 １：直流電源 ２：平滑コンデンサ ３：ゲートターンオフサイリスタ ４：ダイオード ５：負荷 ６：トランス ７：コンデンサ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 弟子丸 健 第 図 第 図 第 図 ｔ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 直流電源から交流に電力を変換する電力変換装置におい
て、最も正側を第１番目とする、直列に接続されたｎ（
Ｎ≧３）個の直流電源を備え、最も正側を第１番目とす
る、２ｎ個直列接続された電力用スイッチング素子の第
１番目のアノード端子を、前記第１の直流電源正側端子
に接続し、２ｎ番目の電力変換素子をカソード端子を前
記第ｎ番目の直流電源の負側端子に接続し、 ダイオードのアノードからカソードに向かう方向を順方
向、カソードからアノードに向かう方向を逆方向とした
とき、 正側第１番目のダイオードを、第１番目の直流電源の負
側端子から、第１番目の電力用スイッチング素子のカソ
ード端子に、順方向に接続し、以下同様の構成でｉが２
からｎに対して、正側第ｉ番目のダイオードを第ｉ番目
の直流電源の負側端子から、第ｉ番目の電力用スイッチ
ング素子のカソード端子に、順方向に接続し、 負側第１番目のダイオードを、第１番目の直流電源の負
側端子から、第ｎ＋１番目の電力用スイッチング素子の
カソード端子に、逆方向に接続し、以下同様の構成でｉ
が２からｎに対して、負側第ｉ番目のダイオードを第ｉ
番目の直流電流の負側端子から、第ｎ＋ｉ番目の電力用
スイッチング素子のカソード端子に、逆方向に接続する
構成で、ｎ番目の電力用スイッチング素子とｎ＋１番目
の電力用スイッチング素子の接点を交流出力端子とし、 電力用スイッチング素子を、第ｋ番目から第ｎ＋ｋ番目
まで同時にオンさせることによって、出力電圧を直流電
源の第に番目から第ｎ番目の直流電圧の総和になること
を利用して、出力電圧をｎ＋１値まで任意の値を出力で
きることを特徴としたインバータ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281191A JPH02131370A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | インバータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63281191A JPH02131370A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | インバータ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02131370A true JPH02131370A (ja) | 1990-05-21 |
Family
ID=17635616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63281191A Pending JPH02131370A (ja) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | インバータ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02131370A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400242A (en) * | 1992-02-27 | 1995-03-21 | Hitachi, Ltd. | Multi-series inverter arrangement |
| US5638266A (en) * | 1994-03-10 | 1997-06-10 | Hitachi, Ltd. | Free wheel diode arrangement for neutral point clamped electric power conversion apparatus |
| JP2003518898A (ja) * | 1999-12-21 | 2003-06-10 | インターナショナル パワー システムズ、インコーポレイテッド | ステップ波電力変換装置 |
| JP2006087257A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | マルチレベルコンバータ及びその制御方法 |
| JP2010041917A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | General Electric Co <Ge> | 負荷に電力を供給するコンバータを制御するシステム及び方法 |
-
1988
- 1988-11-09 JP JP63281191A patent/JPH02131370A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5400242A (en) * | 1992-02-27 | 1995-03-21 | Hitachi, Ltd. | Multi-series inverter arrangement |
| US5638266A (en) * | 1994-03-10 | 1997-06-10 | Hitachi, Ltd. | Free wheel diode arrangement for neutral point clamped electric power conversion apparatus |
| JP2003518898A (ja) * | 1999-12-21 | 2003-06-10 | インターナショナル パワー システムズ、インコーポレイテッド | ステップ波電力変換装置 |
| JP2006087257A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | マルチレベルコンバータ及びその制御方法 |
| JP2010041917A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | General Electric Co <Ge> | 負荷に電力を供給するコンバータを制御するシステム及び方法 |
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