JPH03215140A - 交流電源の絶縁方法、スイッチング電源装置及びスイッチング電源装置における絶縁方法 - Google Patents

交流電源の絶縁方法、スイッチング電源装置及びスイッチング電源装置における絶縁方法

Info

Publication number
JPH03215140A
JPH03215140A JP2129654A JP12965490A JPH03215140A JP H03215140 A JPH03215140 A JP H03215140A JP 2129654 A JP2129654 A JP 2129654A JP 12965490 A JP12965490 A JP 12965490A JP H03215140 A JPH03215140 A JP H03215140A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
circuit
switching power
insulation
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2129654A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirotami Nakano
中野 博民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPH03215140A publication Critical patent/JPH03215140A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
[産業トの利用分野] この発明は、交流電流源の絶縁方法、スイッチング電l
9装1nおよびその絶縁方法に関する。より特定的には
、この発明は交流電流源の出力を絶縁する方法ならびに
磁気エネルギをもとに交流電力を出力するスイッチング
電源回路の出力@源ラインに絶縁回路を持つスイッチン
グ電源装置およびその絶縁方法に関する。 [従来の技術] 第2図は従来の電源回路の一例を示す電源回路
【2Iで
ある。第2図(a)を参照して、交流電流源1に対して
0荷同路4を電気的に浮遊させる絶縁障壁44を構成す
るために、交流電流源1と負荷回路4との間に絶縁回路
2が用いられる。絶縁回路2の一次側端子A,  Hに
人力された交流電流源1からの交流電流は絶縁トランス
Tの絶縁障壁44を通過する磁束を介して二次側端子C
,  Dに伝達され、負荷回路4に電力が供給される。 すなわち、一次側端子A,Bと二次側端子C,  Dと
は絶縁障璧44を介して誘導結合しており、電力は絶縁
障壁44を通過する絶縁トランスT内部の磁界を媒体と
して伝送される。第2図(a)において、交流電流源の
電流値が急激に変化する際に、必然的に、絶縁トランス
Tの漏れインダクタンスから過大なサージ電圧が発生す
る。 第2図(b)に示した例は、第2図(a)に示した絶縁
回路2の二次側端子C,  Dと負荷回路4との間に交
流電流を直流電流に周波数変換するための周波数変換回
路7を接続したものである。 第3図は従来のスイッチング電源装置の一例を示す電気
回路図である。第3図を参照して、直流電源Eからの直
流電流が直流リアクトルLDCを介してスイッチング電
源回路5に供給される。 スイッチング電源回路5は、フルブリッジ接続された4
個のスイッチング素子Sl,S2,S3,S4からなり
、スイッチング素子としては自己消う瓜型のスイッチン
グ素子であるゲートターンオフサイリスタ(GTO)を
用いている。そして、それそれのスイッチング素子81
〜S4のゲートには図示しない制御回路からゲート信号
が与えられる。そのゲート信号に呼応してスイッチング
素子S1〜S4はスイッチング動作を行い、導通(オン
)状態あるいは非導通(オフ)状態と成る。各スイッチ
ング素子のスイッチング動作により、スイッチング電源
回路5は直流電源Eからの直流電力を直流リアクトルl
−D(:J:gえれれた磁気エネルギをもとは交流電力
に電力変換する。その交流電力はスイッチング″1回路
5の交流出力点A1、B1から出力される。スイッチン
グ電源回路5の交流出力古A1、B1と!!!縁回路2
の二次側端子(゛,Dとはそれそれ絶縁トランスTを介
して接続される。絶縁トランスTはスイッチング電源回
路5の交冫4出力点Δ1、B1と絶縁回路2の二次側r
A l’ C .  l)との間で絶縁障壁44を構成
する。この絶縁障壁44によって交流出力点A1、B 
1 i:対して二次側端子C,  Dが電気的に77.
遊される。 すなわち、大力側の直流リアクトルLDCに蓄えれれた
磁気エネルギから交流電力を出力するスイッチング電源
回路5の交流出力点A1、B1に対して二次側端子C,
  Dが電気的に絶縁される。 次側端子C,  Dには負荷として周波数変換回路7と
負荷回路4とが接続される。 第3図に示したスイッチング電源装置においては、直流
リアクトルLDCに流れる電流は、直流リアクトルLD
Cに蓄えられた磁気エネルギに比例する。この磁気エネ
ルギはエネルギの連続性により瞬間的に不連続に変化す
ることは不可能である。すなわち、直流リアクトルLD
Cに流れる電流は飛び飛びに変化することはできない。 同様にして絶縁トランスTの漏れインダクタンスに流れ
る電流も飛び飛びに変化することができない。したがっ
て、スイッチング電源回路5のスイッチング動作によっ
て、直流リアクトルLDCに流れる電流を瞬時に強制的
に絶縁トランスTに流し込むと、絶縁トランスTの漏れ
インダクタンスにより過大なサージ電圧が発生する。 第4図は第3図に示したスイッチング電源装置の動作を
説明するためのタイミング図である。次に、第4図を参
照して第3図に示したスイッチング電源装[nの動作に
ついて説明する。まず、第4図(a)に示すようにスイ
ッチング素子Sl.,S4のゲート信号がオンにされ、
第4図(b)に示すようにスイッチング素子S2,S3
のゲート信号がオフにされる。スイッチング累子Sl,
S4がオンの状態(導通状態)、スイッチング素子S2
.83がオフの状態(非導通状態)のとき、交lilコ
出力点A1とB1との間には、第4図(C)に示す直流
リアクトルLDCの電流iLDCが交流出力点A1から
流れ出て絶縁回路2の一次側端子Aおよび絶縁トランス
Tの一次側巻線を通り、次側端子Bから交流出力点B1
に向かって流れ込む。その際、絶縁回路2の二次側端子
Cには第4図(d)に示すような電流iCが流れ、直流
リアクトルLDCの磁気エネルギは負荷回路4に吸収さ
れるので、直流リアクトルL D C l:流れる電流
iLDCは減少する。そして、直流リアクトルLDCの
磁気エネルギの減少分を直流電源Eより補給するため、
全てのスイッチング素子51〜S4のゲート信号をオン
にする。この全てのスイッチング素子81〜S4のゲー
ト信可をオンにする期間、すなわち、短絡期間を設けて
直流リアクトルLDCにエネルギを蓄える。短絡期間紡
了の後、すなわち直流リアクトルLDCの磁気エネルギ
の補給が完了した後、スイッチング素子S1.,S4の
ゲート信号をオフに、スイッチング素子S2,S3のゲ
ート信号をオンにする。そして、そのゲート信号に呼応
してスイッチング素子Sl,S4がオフの状態に強制的
に成ろうとする詩、絶縁トランスTの漏れインダクタン
スから過大なサージ電圧が発生する。これはスイッチン
グ累子Sl,S4が強制的に消弧(オフ)したことによ
り、直流リアクトルLDCに流れる電流が強制的に絶縁
トランスTに流れ込み、絶縁トランスTの漏れインダク
タンスを流れる電流が急激に変化しなければならないた
めに生しる。スイッチング素子Sl,S4がオフの状態
、スイッチング素子S2,S3がオンの状態のとき、直
流リアクトルLDCの電流は交流出力点Blから一次側
端子Bに向かって流れ、絶縁トランス天を介して一次側
端子Aから交流出力点A1に流れ込む。その後、再び短
絡期間が設けられ、直流リアクトルLDCの減少した磁
気エネルギが補給される。 以上の一連の動作を繰り返すことによって、直流リアク
トルLDCに流れる直流電流が交流電流に変換され交流
出力点A1、B1から出力される。 出力された交流電流は絶縁トランスTの絶縁障壁・1・
1を通過する磁界を介して絶縁トランスTの二次ωりに
伝送され、負荷に電力が供給される。 [発明が解決しようとする課題] 上述のことく、電流値が強制的に急峻に変化する交流電
源を用いた場合、交流電流源の電流値が2、激に変化し
た際に、絶縁トランスの漏れインダクタンスにより過大
なサージ電圧が発生する。このような過大なサージ電圧
のために、放射雑音として不〆上電磁波が大気中に輻射
散乱され、伝導雑音として多大な障害ノイズが電源線路
に生じるため、電磁環境上大きな問題となっている。さ
らに、また過大なサージ電圧により、スイッチング電源
回路のスイッチング素子が耐圧オーハのために直ちに破
損するなどの深刻な問題も生している。 それゆえに、この発明の主たる目的は、過大なサージ電
圧の発生を防止得て多犬な障害ノイズが実質的に生じる
ことなく、しかもスイッチング素子の破損を防止し得る
交流電流源の絶縁方法、スイッチング電源装置およびそ
の絶縁方法を提供することである。 [課題を解決するための千段] 第1請求項に係る発明は、交流電流源の電力が電界を媒
体として絶縁障壁中を伝送する方法。 第2請求項に係る発明は、交流電流源と負荷回路との間
を絶縁する交流電源の絶縁方法であって、交流電流源と
負荷回路との間にコンテンサを接続し、このコンデンサ
の絶縁障壁によって絶縁するように構成される。 第3請求項に係る発明は、第2.iI1I求項に係る発
明の、交流電流源と負荷回路との間に周波数変換回路を
接続し、交流電流源からの交流電流あるいは交流電力を
周波数変換するように構成される。 第4請求項に係る発明は、直流または交流電源からの電
力を磁気エネルギを用いて電力変換するスイッチング電
源回路と、このスイッチング電源回路の出力と負荷との
間に絶縁障壁とを備えたスイッチング電源装置において
、絶縁障壁をコンデンサで構成したものである。 第5請求項に係る発明は、交流電源からの電力を磁気エ
ネルギを介して電力変換するサイクロコンハータと、サ
イクロコンバータの出力側に絶縁障壁を備えたスイッチ
ング電源装置において、絶縁障壁をコンテンサで構成し
たものである。 第6請求項に係る発明は、直流または交流電源からの電
力を磁気エネルギを用いて電力変換するスイッチング電
源回路と、スイッチング電源回路の出力を周波数変換す
る周波数変換回路と、スイッチング電源回路と周波数変
換回路との間に絶縁障壁とを備えたスイッチング電源装
置において、絶縁障壁をコンデンサで構成したものであ
る。 第7請求項にかかる発明は、負荷に電力を供給するスイ
ッチング電源装置であって、電源からの電力を磁気エネ
ルギを介してスイッチングして前記電源からの電力より
高い周波数の電力を出力するスイッチング電源回路、前
記スイッチング電源回路と前記負荷との間に接続され、
前記スイッチング電源回路と前記負荷との間に絶縁障壁
を構成するコンデンサよりなる絶縁回路、および、前記
絶縁障壁を通過するコモンモード電流を抑圧または遮断
するように接続したフィルタ回路を含む。 第8請求項にかかる発明は、第7請求項に従属するスイ
ッチング電源装置であって、前記フィルタ回路は前記絶
縁障壁を通過するコモンモート電流を抑圧するコモンモ
ードチョークを含んで成る。 第9請求項にかかる発明は、第7請求項に従属するスイ
ッチング電源装置であって、前記フィルタ回路は前記絶
縁障壁を通過するコモンモード電流を抑圧するリアクト
ルを含んで成る。 第10請求項にかかる発明は、負荷に電力を供給するス
イッチング電源装置であって、電源からの七力を磁気エ
ネルギを介してスイッチングして前記電,原からの電力
よりも高い周波数の電力を出力するスイッチング電源回
路、前記スイッチング’if 諒回路の出力に接続され
、前記スイッチング電源回路から出力された前記電力を
周波数変換して前記電力より低い周波数の電力を負荷に
供給する周波数変換回路、前記スイッチング電源回路の
出力と前記周波数変換回路の入力との間に接続され、前
記スイッチング電源回路の出力と前記周波数変換同路の
人力との間に絶縁障壁を構成するコンデンサから成る絶
縁回路、および、前記絶縁障壁を通過するコモンモード
電流を抑圧または遮断するように接続したフィルタ回路
を含む。 第11請禾項にかかる発明は、第10請求項にu.’.
Aするスイッチング電源装置であって、前記フィルタ同
路はiii記絶縁障壁を通過するコモンモート、u漆を
抑圧するように接続されたコモンモードチョークを含ん
で成る。 第12.i11求項にかかる允明は、第10請求項に従
属するスイッチング電源装置であって、前記フィルタ回
路は前記絶縁障壁を通過するコモンモート電流を抑圧す
るように接続されたリアクトルを含んで成る。 第13請求項にかかる発明は、電源からの電力をリアク
トルの磁気エネルギを介してスイッチングして前記電源
からの電力より高い周波数の電力に周波数変換する段階
と、そして、 絶縁障壁中を電界を媒体として前記高い周波数の電力を
通過させる段階とからなる。 第14諸求頓にかかる発明は、電源からの電力を磁気エ
ネルギを用いて電力変換し前記電源からの電力より高い
周波数の電力に周波数変換する段階と、前記高い周波数
の電力をコンテンサで構成された絶縁障壁中に通す段階
と、前記絶縁障壁を通過した前記高い周波数の電力をス
イッチングして低い周波数の電力に周波数変換する段階
とからなることを特徴とする。 第15請求項にかかる発明は、請求項13.15に従属
する絶縁方法であって、さらに、mI記絶縁障壁を通過
するコモンモード電流を抑制する段階を含むことを特徴
とする。 第IG請求項にかかる発明は、請求項13,14.15
に従属する絶縁力法であって、前記高い周波数の電力が
可聴周波数以」一の電力であることを特徴とする。 第17請求項にかかる発明は、請求項15.16に従属
する絶縁方法であって、前記コモンモー[・電流の抑制
をコモンモードチョークを使って行う。 第18請求項にかかる発明は、請求項15,16に従属
する絶縁方法であって、前記コモンモード電?Afの抑
制をリアクトルを使って行う。 [作用] 本発明1こよれば、交流屯流l9あるいは磁気エネルギ
を用で電力変換を行うスイッチング電源回路と負nlと
の間を電気的に/′4遊させる絶縁回路をコンテンサで
構成したことにより、絶縁トランスを用いて絶縁回路を
構成する際に生していた絶縁トランスの漏れインダクタ
ンスが東質的に生しない。 したがって、原理的に絶縁トランスの漏れインダクタン
スが存在しない絶縁回路が構成できる。 [発明の実施例] 交流電流源は近年の目覚しい電力半導体工学の発展によ
り実在のものと認識されるようになったと言える。この
ことを顕著に示す実例として、交流電圧源の電気記号は
古くから存在するが、交流電流源の電気記号は未だ明記
されていないことが上げられる。この交流電流源なるも
のは現在電力半導体を使用して容易に実現できるように
なった。 たとえば、電流形インハータなどその才たるものと言え
る。実在の交流電流源のほとんどのものが直流あるいは
交流リアクトルに蓄えられたエネルギすなわち磁気エネ
ルギを利用し、見かけ−ヒの交流電流源を構成している
。このことは電圧源がコンデンサに蓄えられたエネルギ
すなわち静電エネルギを利用して見かけ上疑似的に横成
されることを考えれば容易に理解され得る。 このようにして構成された交流電流源においては、交流
電流源から流れ出る電流波形は方形波というように電流
値が急激にあるいは飛び飛びに変化する。したがって、
以下に述べる実施例では、電力゛ト導体素子とリアクト
ルとによって構成される交流電流源の基本的なものを例
にとりながらこの発明の実施例について説明を行う。 第1図はこの発明の第1実施例を示す電気回路図である
。第1図(a)を参照して、交流電流源1と負荷回路4
との間には絶縁回路20が接続される。絶縁回路20の
一次側端子A,  Bには交流電流源1が接続される。 絶縁回路20は一次側端子.へ、Bと二次側端子C, 
 DとをそれそれコンデンサCl,C2を介して接続し
たものである。絶縁回路20の二次側端子C,  Dに
は負荷回路4が接続される。絶縁回路20のコンデンサ
Cl,C2によって絶縁障壁45が構成され、負荷回路
4は交流電流源1に対してこの絶縁障壁45によって電
気的に浮遊する。絶縁回路20の一次側端子A,Bと二
次側端子C,  Dとは絶縁障壁45を通して容址結合
しており、交流電流′Jg.1側と負荷回路4側とのエ
ネルギの授受は絶縁障壁45を通過するコンデンサCI
,C2内部の電界を媒体として行われる。 第1図(b)に示した実施例は、第1図(A)に示した
絶縁回路20と負荷回路4との間に周波数変換回路7を
接続したものであり、絶縁障壁45を電界を媒体として
通過した交流電力は周波数変換回路7によって直流電力
に周波数変換され、負荷回路4に供給される。 第5A図はこの発明の第2実施例を示す電気回路図であ
る。この第5A図に示した実施例は、直流電流源11と
スイッチング電源回路5とによって交流電流源を構成し
たものである。スイッチング電源回路5の各スイッチン
グ素子Sl,S2,S3およびS4は自己消弧型のスイ
ッチング素子であるゲートターンオフサイリスタ(GT
O)で構成される。このスイッチング電源回路5は直流
電流[11から直流電流が入力されると、スイッチング
素子Sl,S2,S3およびS4のオン、オフ動作によ
り交流電力を出力するものであり、いわゆる電流形イン
バータと広く一般に称されている電源回路である。 スイッチング電源回路5はスイッチング素子S1,S4
がオンでスイッチング素子52,S3がオフの状態と、
スイッチング素子SL,S4がオフでスイッチング素子
S2,S3がオンの状態とを交互に等しい時間幅繰り返
す動作、いわゆる直流を交流に変換するインバータ動作
を行う。スイッチング電源回路5のインハータ動作によ
って、直流電源11からの直流が交流電流に変換され、
絶縁回路20に入力される。 第5B図は第5A7に示した実施例の変形例であり、第
5Ar2lに示した絶縁回路20と負荷回路4との間に
周波数変換回路7を接続し、絶縁回路20を通過した交
流電流を周波数変換回路7によって直流電流に周波数変
換して負荷回路4に与えるものである。 第6図はこの発明の第3実施例を示す電気回路図である
。この第6図に示した実施例は、第5B図に示した実施
例の直流電流#i11に代えて、制御0■能な直流電圧
#!12と直流リアクトルLDCを用いて構成したもの
である。この実施例では、直流リアクトルLDCに流れ
る直流電流が所望の値に追従するように、直流電圧a1
2を制御することにより、スイッチング電源回路5に供
給される直流電流を可変できる。この第3実施例では、
直流電圧TA12の電力は、直流リアクトルLDCの磁
気エネルギを介し、スイッチング電源回路5に入力され
る。スイッチング電源回路5は、直流リアクトルLDC
i.:Wえられ磁気エネルギを用いて電力変換し、交流
電力を出力する。出力された交流電力は、絶縁障壁45
を電界を媒体として伝送され、負荷側に供給される。 第7図はこの発明の第4実施例を示す電気回路図である
。この第7図に示した実施例は、第6図に示した制御可
能な直流電圧源12に代えて、交流電圧源13とコンバ
ータ6を用いたものである。 コンバータ6はたとえばサイリスタからなるスイッチン
グ素子Ql,Q2,Q3,Q4をフルブリッジ接続した
ものである。ここで、コンハータ6を位相制御すること
により、交流電圧i13がら供給される交流電圧をもと
に、可変な直流電圧がコンハータ6より出力される。そ
して、直流リアクトルLDCに流れる直流電流をフィー
ドハックし、コンバータ6を位相制御することにより、
直流リアクトルLDCに流れる直流電流を所望の値に追
従するようにフィードバック制御することができ、見か
け上直流リアクトルLDCが直流電流源として機能する
。 このようにして構成された直流電流源からの直lス8電
流がスイッチング電源回路5に与えられ、交流電流に変
換され、絶縁回路20の疑似的な交流電流源となる。こ
の第4実施例では、交流電圧源13の電力は、直流リア
クトルLDCの磁気エネルギを介し、スイッチング電源
回路5に入力される。スイッチング電源回路5は、直流
リアクトルLDCに蓄えられ磁気エネルギを用いて電力
変換し、交流電力を出力する。出力された交流電力は、
絶縁障壁45を電界を媒体として伝送され、負荷側に供
給される。 第8図はこの発明の第5実施例を示す電気回路図である
。第8図を参照して、直流電源Eがらの直流電力が直流
リアクトルLDCを介してスイッチング電源回路5に供
給される。 スイッチング電源回路5は、フルブリッジ接続された4
個のスイッチング素子Sl,  S2,  S3S4か
らなり、スイッチング素子としてはゲートターンオフサ
イリスタ(GTO)が用いられる。 そして、それぞれのスイッチング素子51〜S4のゲー
トには図示しない制御回路からゲート信号が与えられ、
各ゲート信号に呼応して各スイッチング素子51〜S4
はスイッチング動作(オンオフ動作)を行う。各スイッ
チング素子81〜S4のスイッチング動作により、スイ
ッチング電源回路5は直流リアクトルLDCに蓄えれれ
た磁気エネルギを介して直流電源Eの直流電力を電力変
換(周波数変換)し、交流電力を交流出力点A1、B1
から出力する。スイッチング電源回路5と負荷回路4と
の間には絶縁回路20が接続される。 この絶縁回路20は一次側端子A,  Bと二次側端子
C.  DとをそれぞれコンデンサCl,C2を介して
接続したものである。コンデンサCI,  C2はスイ
ッチング電源回路5の交流出力点A1、B1と絶縁回路
20の二次例端子C,  Dとの間で絶縁障壁45を構
成する。この絶縁障壁45によって交流出力点A1、B
】に対して二次側端子C,Dが電気的に77遊される。 一次側端子A,  Bと二次側端子C,  Dとは絶縁
障壁45を通して容量結合しており、交流電流源1側と
負荷回路4側とのエネルギの授受は絶縁障壁45を通過
するコンデンサCI,C2内部の電界を媒体として行わ
れる。 二次側端T−C,Dには負荷回路4が周波数変換回路7
を介して接続される。 次に、第8図に示したスイッチング電源装置の動作につ
いて説明する。この電源装置は、第5A図の第2実施例
で説明した直流を交流に変換する、いわゆるインバータ
動作の他に、直流リアクトルLDC 1の電’(M I
 L D Cを制御するために、すべてのスイッチング
素′Fsi,S2,S3,S4のゲート信号をオンにす
る動作、いわゆる短絡動作を間欠的に併用する。すなわ
ち、すべてのスイツチング素子SL,S2,S3,S4
のゲート信号をオンにしてスイッチング電源回路5を短
絡することにより直流電′aEから送られて来るエネル
ギを直流リアクトルLDCに磁気エネルギとして蓄える
。換言すれば、短絡動作により直流電流iLDCが増加
する。短絡動作完了の後、スイッチング電源回路5はイ
ンハータ動作に移行し、スイッチング素子SL,S4ま
たはスイッチング素子S2,S3のゲート信号がオフさ
れ、直流リアクトルLDCの磁気エネルギが負荷回路4
に供給される。 第4図は第8図に示したスイッチング電源装置の動作を
示したタイミング図であり、第4図を参照して第8図に
示したスイッチング電源装置の動作について詳細に説明
する。まず、第4図(a)に示すようにスイッチング素
子SL,S4のゲート信号がオンにされ、第4図(b)
に示すようにスイッチング素子S2,S3のゲート信号
がオフにされる。スイッチング素子S1.S4がオンの
状態(導通状態)、スイッチング素子S2,S3がオフ
の状R<JP導通状態)のとき、交流出力点ノ\1とB
1との間には、第4図(C)に示す直流リアクトルLD
Cの電流i LDCが交流出力点AIから流れ出て絶縁
回路20の一次側端子Aおよび周波R変換回路7と負荷
回路4を通り、一次側端FBから交流出力点B1に向か
って流れ込む。 その際、絶縁回路20の二次側端子Cには第4図(d)
に示すような電流iCが流れ、直流リアクトルLDCの
磁気エネルギは負荷回路4に吸収されるため、直流リア
クトルLDCに流れる電流iL I) Cは減少する。 したがって、直流リアクトルLDCの磁気エネルギを直
流電源より補給するため、すべてのスイッチング素子8
1〜S4のゲート信号がオンにされ、短絡詩間を設けて
直流リアクトルL D Cにエネルギが蓄えられる。短
絡期間終了の後、すなわち直流リアクトルLDCの磁気
エネルギの補給が完了した接、強制的にスイッチング素
F’−Sl,S4のゲート信号がオフにされ、スイッチ
ングIfS2,S3のゲート信号がオンシこされる。ス
イッチング素子Sl,S4がオフ、スイッチング素子S
2,S3がオンの状態のとき、直流リアクトルLDCの
電流は交流出力点B1から一次側端子Bに向かって流れ
、周L)11変換回路7および負荷回路4を介して一次
側端子Aから交流出力点A1に流れ込む。その後、再び
短絡期間が設けられ、直流リアクトルLDCの減少した
磁気エネルギが補給される。 上述の動作を繰り返すことによって、直流リアクトルL
DCに流れる直流電流が交流電流に変換され交流出力点
A1、B1から出力される、負荷回路4に交流電流が供
給される。 コンデンサCl,C2によって構成された絶縁障壁45
は直流に対しては実質的に無限大のインピーダンスを示
す。また、スイッチング電源回路5のスイッチング周波
数を高くすることにより、ある程度コンデンサCl,C
2のコンデンサ容量を小さくすることがでる。そのため
、直流近傍の低周波に対しても実質的に大きなインピー
ダンスをコンデンサCI,C2が持つことができるため
、直流近傍の低周波に対しても疑似的な絶縁回路として
使用できる。 第8A図は、第8図に示した実施例の変形例であり、以
rの点を除いて前述の第8図と同様に構成される。すな
わち、第8A図では、第8図に示したスイッチング素子
81〜S4に換えてスイッチング素子として環流ダイオ
ードが内蔵されたバワートMOSFETから成る極めて
高速な自己消弧望のスイッチング素子SFI〜SF4を
用いてスイッチング電源回路5Fを構成している。その
ため、第8図の絶縁回路20を構成するコンデンサCl
,C2に換えて、コンデンサCFI,CF2を用いて絶
縁回路20Fを構成している。コンデンサCFI,CF
2とコンデンサCI,C2との違いは、容量的にコンデ
ンサCFI,CF2の方がコンデンサCl,C2に比べ
て3桁程度も小さな静電容κとなっている。 次に第8A図に示した変形例の動作について説明する。 第8A図の動作は、第8図の動作と以下の点を除いて同
様である。すなわち、第8A図のスイッチング電源回路
5Fを構成する各スイッチング素子SFI〜SF4のゲ
ートはスイッチング周波数IMHzでオン、オフされる
。そのため、第8A図の場合のは、第4図(d)に示さ
れる二次側端子Cを通る電流iCと波形そのものの形状
は同しであるが、その繰り返し周波数は格段に異なり、
lMHzと云う極めて高い周波数の方形波交流電流とな
る。 ここで、コンデンサCFI,CF2の機能について補足
説明を行う。コンデンサCFI,CF2は、スイッチン
グ電源回路5Fから出力されるIMHzの交流電流に対
して低インピーダンスであり、電力伝送上、コンデンサ
CFI,CF2を設けても支障をきたすことはない。し
かし、コンテンサCFI,CF2により構成された絶縁
障壁45Fは周波数零、すなわち、直流に対し無限のイ
ンピーダンスを示すことは勿論のこと、商用程度の低い
周波数(50H zまたは60Hz)に対しても極め高
いインピーダンスを示す。コンデンサCFI,CF2の
示すインピーダンスの値は周波数に逆比例する為、IM
Hzでのインピーダンスの値に対して5 0 H zで
のその値はI M H z / 50 tI z = 
2 0 0 0 0倍もの高い値となる。そのため、低
周波に対して、信号程度の微弱な電気エネルギの漏洩は
、スイッチング電源装置として実質的に無視し得る。 したがって、高周波化により直流のみならず商用周波数
程度の電力周波数に対してもこの絶縁回路は、天際、ス
イッチング電源装置としての絶縁回路として有用に使用
できる。すなわち、直流電源、並びに商用電源の電力用
の絶縁回路として用いることができる。このことは、ス
イッチング電源装置の高周波数化により実現できたもの
であって、スイッチング電源回路の出力周波数が商用電
源周波数に比べてあまり高くない場合、たとえば、50
0Hz程度の可聴周波数以下の周波数では商用周波数と
の周波数比が500Hz/50Hz=10倍程度と小さ
いため、障壁を構成するコンデンサが必然的に極めて大
きな容量となり、原理的に商用電源の電源用絶縁回路と
して使用することは離しい。 第9図はこの発明の第6実施例を示す電気回路図である
。この実施例は、整流回路6lと交流電圧R13と直流
コンデンサCDCとによって直流電圧源を構成したもの
であって、その他の基本的な動作は第8図と同しである
。この第6実施例では、交流電圧′IA13の電力は、
一旦、直流コンデンサCDCに静電エネルギとして蓄え
られる。この蓄えれた静電エネルギは、直流リアクトル
LDCの磁気エネルギを経て、スイッチング電源回路5
に入力される。そして、スイッチング電源回路5は、直
流リアクトルLDCに蓄えられ磁気エネルギを用いて電
力変換を行い、交流電力を出力する。出力された交流電
力は、絶縁障壁45を電界を媒体として伝送され、負荷
側に供給される。 第10図はこの発明の第7実施例を示す電気回路図であ
る。この第10図に示した実施例は、第9図に示した実
施例の直流コンデンサCDCを取り除いたものである。 直流コンデンサCDCを省略したことにより、交流電圧
源13の電圧値が零となるとき整流回路61の出力電圧
も零となるために充分に直流リアクトルLDCの直流電
流を制御できない期間が存在するが、交流電圧′a13
例の人力゛屯流波形や入力力率を改善できる利点がある
。 第11A図はこの発明の第8実施例を示す電気国]路図
である。この第11A図に示した実施例は、第10図に
示した実施例の整流回路6lとスイッチング電源回路5
との間に接続されているリアクトルLDCを除き、交流
電圧fi.13に交流リアクトルL A Cを接続した
もので在って、その他の基本動作は第10図と同しであ
る。この第8実施例では、交流電圧源13からの電力は
、交流リアクトルLACの磁気エネルギを紗で、一旦整
流回路61で直流電力に変換されてスイッチング電源回
路5に入力される。スイッチング電源回路5では、交流
リアクトルLACに蓄えられ磁気エネルギをもとにして
電力変換を行い、交流電力を出力する。 出力された交流電力は、絶縁障壁45を電界を媒体とし
て伝送され、負荷側に供給される。 第11B図は第11A図に示した実施例の変形例であり
、第11A図に示した交流リアクトルに代えて結合リア
クトルLMを用いたものであって、その他の基本動作は
第11A図と同してある。この第8実施例の変形例では
、交流電圧源13からの電力は、結合リアクトルLMの
磁気エネルギを経て、整流回路61で一μ直流電力に変
換されてスイッチング電源回路5に入力される。スイッ
チング電源回路5では、結合リアクトルLMに蓄えられ
磁気エネルギを用いて電力変換を行い、交流電力を出力
する。出力された交流電力は、絶縁障壁45を電界を媒
体として伝送され、負荷側に供給される。 第12図はこの発明の第9の実施例を示す電気回路図で
あり、第11A図に示した整流回路61とスイッチング
電源回路5とを一台のスイッチング電源回路51に置き
換えたものである。スイッチング電源回路51の各スイ
ッチング素子Sl,32,S3,S4,S5,S6,S
7,S8はゲートターンオフサイリスタ(GT○)で構
成される。このスイッチング電源回路51は、入力交流
電力を直接他の周波数の交流電力として出力できるもの
であって、学術的にサイクロコンバータと呼ばれている
電源回路である。この第12図に示した天施例の動作は
、まず全てのスイッチング素子81〜S8のゲート信号
がオンにされて交流リアクトルLACに磁気エネルギが
蓄えられる。次に、スイッチング素子SL,54,S5
およびS8のゲート信号がオンされ、スイッチング素子
S2.S3,S6およびS7のゲート信号がオフされる
ことによって、交流リアクトルLACの磁気エネルギが
負荷同路4に供給される。さらに、全てのスイッチング
素子81〜S8のゲート信号がオンにされて交流リアク
トルLACに磁気エネルギが蓄えられる。そして、スイ
ッチング素子S2,53,S6,S7のゲート信号がオ
ンにされ、スイッチング累子Sl,S4,S5,S8の
ゲート(11号がオフにされることによって交流1ノア
クトルL A Cの磁気エネルギが負荷回路4に供給さ
れる。 以上の一連の動作を繰り返すことにより、交流リアクト
ルL7〜Cに流れる交流電流が、直流に変換されること
なく直接他の周波数の交流電流に変換され、サイクロコ
ンバータ51より出力される。 この第9実施例では、交流電圧源13からの電力は、交
流リアクトルLACの磁気エネルギを経て、そのまま直
接、サイクロコンバータ51に入力される。サイクロコ
ンバータ51では、交流リアクトルLACに蓄えられ磁
気エネルギを用いて電力変換を行い、交流電力を出力す
る。サイクロコンバータ51より出力された交流電力は
、絶縁障壁45を通過する電界を媒体として伝送され、
負荷側に供給される。 第13図はこの発明の第10実施例を示す電気回路図で
ある。この第13図に示した実施例は、第5B図に示し
たスイッチング電源回路5をダイオードを内蔵したトラ
ンジスタ811〜S14によって構成したスイッチング
電源回路5aに置き換えたものであって、その動作は第
5B図に示した実施例と同しである。 第14図はこの発明の第11実施例を示す電気回路図で
ある。この第14図に示した実施例は、第6図に示した
実施例のスイッチング電源口路5を前述の第13[2I
に示した実施例のスイッチング電J9同路5aに置き換
えたものである。 第15図はこの発明の第12実施例を示す電気回路Mで
ある。この実施例は、第7図に示したスイッチング電源
回路5を前述の第13図に示したスイッチング電源回路
5aに置き換えたものであり、動作は第7図と同しであ
る。 第16[aはこの発明の第13実施例を示す電気回路図
である。この第16図に示した実施例は、第8図に示し
たスイッチング電源回路5を第13図に示したスイッチ
ング電源回路5aに置き換えたものである。 第17図はこの発明の第14実施例を示す電気回路[4
であり、第9図に示したスイッチング電源回路5を第1
3図に示したスイッチング電源回路5aに置さ換えたも
のである。 第18図はこの発明の第15実施例を示す電気回路図で
あり、第10図に示したスイッチング電源回路5を第1
3図に示したスイッチング電源回路5aに置き換えたも
のである。 第19図はこの発明の第16実施例を示す電気回路図で
あり、第1lA図に示したスイッチング電源回路5を第
13図に示したスイッチング電源回路5aに置き換えた
ものである。 第20図はこの発明の第17実施例を示す電気回路図で
ある。この第20図に示した実施例は、多相交流電流源
1a,lbおよび1cと多相負荷回路40との間に絶縁
回路21を設けたものであり、絶縁回路21をコンテン
サ01〜C4によって構成し、これらのコンデンサ01
〜C4の絶縁障壁46によって多相交流電流i1a〜I
Cと多相負荷回路40とを電気的に絶縁したものである
。 このような多相回路においても、コンテンサ01〜C4
の絶縁障壁46によって絶縁することにより、絶縁トラ
ンスを用いたときに生じるサージ電圧の発生を防止でき
る。 第21A図はこの発明の第18実施例を示す電気回路で
あり、負荷回路として誘導性負荷回路41を用いたもの
である。第21A図(a)を参照して、交流電流源1a
と誘導性負荷回路41との間には絶縁回路22が接続さ
れる。絶縁回路22は端子AとCとの間に直列接続され
たコンデンサC1と、端子BとDとの間に直列接続され
たコンテンサC2と、端子AとDとの間に接続されたコ
ンデンサC3と、端子BとCとの間に接続されたコンデ
ンサC4とを含む。コンデンサC3,  C4はフィル
タとしたの作用をなす。すなわち、交流電流源1aから
の交流電流がコンデンサC3,C4にチャージされる結
果、コンデンサC3,C4が蟹似的な交流電圧源となり
、この交流電圧が01,C2を介して誘導性負荷回路4
lに与えられる。このように、コンデンサC3,C4が
フィルタとしての作用をなすため、誘導性負荷回路41
を接続してもサージ電圧が発生することはない。 第21A図(b)に示しk例は、コンデンサC3を端子
AとBとの間に接続し、コンデンサC4を端子CとDと
の間に接続したものであって、第21A図(a)に示し
た例と同様にして、コンデシサC3,C4はフィルタと
しての作用をなす。 第21B図(C)および(d)はそれぞれ第21AtE
(a)および(b)に示した実施例の変形例であり、第
21A図(a)および( b )にし示した絶縁回路2
2と誘導性負荷回路41との間に周波数変換回路7を接
続し、絶縁回路22を通過した交流電力を周波数変換回
路7によって直流電力に周波数変換して誘導性負荷回路
41に与えるものである。 第22ンはこの発明の第19実施例を示す電気回路図で
ある。この第22図に示した実施例は、第21図に示し
た絶縁回路22よりコンデンサC4を取り除いたもので
ある。第2112と同様にコンデンサC3はフィルタと
しての作用をなすため、誘導性負荷回路41を接続して
もサージ電圧が発生することはない。 第23A図はこの発明の第20実施例を示す電気回路図
である。この第23A図に示した実施例は、第5A図に
示した絶縁回路20と負荷回路4とを第22図(b)に
示した絶縁回路23と誘導性負荷回路41とに置き換え
たものであって、スイッチング電源回路5のスイッチン
グ動作は第5A図に示した実施例と同じである。第22
図と同様にコンデンサC3はフィルタとしての作用をな
すため、誘導性口荷回路41を接続してもサージ電圧を
発生することはない。 第23B図は第23A図に示した実施例の変形例であり
、第23A図に示した絶縁回路23と誘導性負荷回路4
1との間に周波数変換回路7を接続し、絶縁回路23を
通過した交流電力を周波数変換回路7によって直流電力
に周波数変換して誘導性負荷回路41に与えるものであ
る。 第24間はこの発明の第21実施例を示す電気回路図で
ある。この第24図に示した実施例は、第8図に示した
絶縁回路20と負荷回路4とを第2IAUA(b)に示
した絶縁回路22と誘導性負荷回路41とに置き換えた
ものであって、第21A図(b)と同様にコンデンサC
3,C4はフィルタとしての作用をなすため、負荷とし
て誘導性負荷回路41を接続してもサージ電圧を発生す
ることはない。 第25A図はこの発明の第22の実施例を示す電気回路
図である。第25A図を参照して、直流電BEとスイッ
チング電源回路5と絶縁回路20と負荷回路4と周波数
変換回路7は前述の第8図と同様にして構成される。第
25A9は、第8閏に示した直流電iEとスイッチング
電源回路5との間のリアクトルLDCの他にフィルタ回
路Fを介して直流電iEとスイッチング電源回路5を接
続したものである。それ以外の相違は第25A図と第8
図との間にはない。また、スイッチング電源回路5の動
作は、第8図と説明が重枚するので省略する。 フィルタ回路Fは端子TA,TBと端子TC,TDとを
それぞれリアクトルLDCI,LDC2を介して接続し
たものであり、フィルタ回路Fの入力端子TA.TBと
出力端子TC,TDとの間はリアクトルLDCI,LD
C2により高周波的に遮断される。そのため、スイッチ
ング電源装置の入力側と出力側との間は、このフィルタ
回路Fにより高周波的に遮断される。 ここで、フィルタ回路Fの役割について詳細に説明をす
る。フィルタ回路Fは、入力電源側のグランドと出力負
荷側のグラントとの間のインピーダンスが無限大の場合
、すなわち、入出力のグラントが電気的I二完全に独立
である場合基本的に不必要である。しかし、例えば、入
出力のグランド間のインピーダンスが零であり、かつま
た、フィルタ回路Fが備えられていない場合、スイッチ
ング電源回路5のスイッチング動作により急峻なイシパ
ルス的コモンモード電流が絶縁回路20を介して入出力
間のグランドを流れる。その結果、絶縁障壁を横成する
コンデンサの電荷量が唐、激に変動する。そして、スイ
ッチング電源回路5を構成するスイッチング素子に過大
なインパルス電流が流れ、スイッチング素子の破壊を引
き起こす。しかし、フィルタ回路Fを備え付けることに
よりこの問題は解決する。すなわち、フィルタ回路Fを
構成するリアクトルLDCI,LDC2のインダクタン
スの値がスイッチング電源回路5のスイッチング周誠数
に対して高インピーダンスであれば、スイッチング電源
回路5のスイッチングにより絶縁回路20介して入出力
のグランド間を流れるインパルス的なコモンモード電流
はフィルタ回路Fを構成するリアクトルLDCI,LD
C2により効果的に抑制される。したがって、フィルタ
回路Fにより、急峻なインパルス的なコモンモード電流
は抑制され、コンデンサCl,C2の電圧が急激に変動
することはなく、絶縁障壁45を構成するコンデンサの
電圧が安定する。言い替えれば、フィルタ回路Fのリア
クトルLDCI,LDC2により入力電源Eと負荷4と
の間が高周波的に遮断され、フィルタ回路Fによりスイ
ッチング電源装置の入出力間を流れるコモンモード電流
が効果的に抑制される。 第25B図は、第25AQに示した実施例の変形例であ
り、第25A図に示したリアクトルLDCを取り除くと
共に、負荷回路4を簡単な抵抗負荷としたものである。 第25A図では、直流電源Eの電力はリアクトルLDC
,LDCI.LDC2の磁気エネルギを介してスイッチ
ング電源回路5に入力されたが、第25B図では、直流
電源Eの電力はフィルタ回路Fを構成するリアクトルL
D C I  L D C 2の磁気エネルギを介して
スイッチング電源回路5に入力される。スイッチング電
源回路5は、リアクトルLDCI,LDC2に蓄えられ
た磁気エネルギを用いて電力変換し、交流電力を出力す
る。また、第25A図と同様に、フィルタ回路Fのリア
クトルLDCI,LDC2により人力電源Eと負荷回路
4との間が高周波的に遮断され、スイッチング電源装置
の入出力間をインパルス的な電流が通過することをフィ
ルタ回路Fにより阻止される。その結果、コンデンサC
l,C2の電圧が急激に変動することはなく、絶縁障壁
45を構成するコンデンサCl,C2の電圧が安定する
。 第26図はこの発明の第23実施例を示す電気回路[4
てある。図を参照して、スイッチング電源装置は、フィ
ルタ回路Fとスイッチング電源回路5と絶縁回路20と
の三つの回路より構成される。 第26図は、第25B図に示した絶縁回路20と負荷回
路4との間の周波数変換回路7を取り除き、直接絶縁回
路20と負荷回路4とを接続したものである。それによ
り、スイッチング電源回路5より出力され絶縁回路20
を通過した交流電流は周波数変換されることなく直接負
荷回路4に供給される。第2 6 [,]においては、
フィルタ回路Fの機能を明確に示すために、スイッチン
グ電源装置の人力電源EをグラントG1に、0荷回路4
をグランドG2に接地すると共に、電気的に完全独立な
グランドG1およびG2をインピーダンス2を介して接
続したものである。リアクトルLDC ILDC2は、
フィルタ回路Fの人力端子TA−TBとフィルタ回路の
出力端子TC,TDとを高周波的に遮断する。それによ
り、インピーダンスZが零であっても絶縁障壁45を急
峻なコモンモード電流が流れることはない。さらに、絶
縁障壁45を構成するコンテンサに蓄えられた電荷がコ
モンモードの電流となって急激に入出力のグランドGl
,G2を介して流れることはない。すなわち、スイッチ
ング電源装置の入出力間がフィルタ回路■゛]:より高
周波的に遮断されているため、急峻なコモンモートの電
流はフィルタ回路Fを構成するノアクトルLDCI,L
DC2により抑制されることとなる。したがって、フィ
ルタ回路Fは、スイッチング電源回路5より出力された
電力がインピーダンス2へ漏洩し、スイッチング電源装
置の効率が大幅に悪化することを防止する機能も有して
いる。 第27図はこの発明の第24実施例を示す電気回路図で
ある。この実施例は、整流回路6lと交流電圧源13と
直流コンデンサCDCとによって直流電圧源を構成した
ものであって、その他の基本的な動作は第25B図と同
しである。この第2・1実施例では、交流電圧源13の
電力は、一旦、直流コンデンサCDCに静電エネルギと
して蓄えられる。この蓄えれた静電エネルギは、直流リ
アクトルLDCI,LDC2の磁気エネルギを経て、ス
イッチング電源回路5に入力される。そして、スイッチ
ング電源回路5は、直流リアクトルLDCl,T.−D
C2に蓄えられ磁気エネルギを用いて電力変換を行い、
交流電力を出力する。出力された交流電力は、絶縁障壁
45を電界を媒体として伝送され、負荷側に供給される
。フィルタ回路Fの入力端子TA,TBと出力端子TC
,TDはリアクトルLDCI,LDC2により高周波的
に遮断される。そのため、スイッチング電源装置の入力
側の電源13と出力側の負荷4とは、このフィルタ回路
Fにより高周波的に遮断され、急峻なコモンモードの電
流はフィルタ回路Fを構成するリアクトルLDCI,L
DC2により抑制される。 第28図はこの発明の第25実施例を示す電気回路図で
ある。この第28図に示した実施例は、第27図に示し
た実施例の直流コンデンサCDCを取り除いたものであ
る。直流コンデンサCDCを省略したことにより、交流
電圧源13の電圧値が零となるとき整流回路61の出力
電圧も零となるために充分にリアクトルLDCI.LD
C2の直流電流を制御できない期間が存在するが、交流
電圧源13例の入力電流波形や入力力率を改善できる利
点がある。 この実施例も第27図に示した実施例と同様に、スイッ
チング電源回路5のスイッチング周波数に対してフィル
タ回路Fの各インダクタンスの値が高インピーダンスで
ある。その結果、スイッチング電源回路5のスイッチン
グの度に絶縁障壁45を通過するコモンモート電流はフ
ィルタ回路Fを構成するリアクトルLDCI.,LDC
2により効果的に遮断される。したがって、フィルタ回
路Fによってコモンモート電流のためにコンデンサC1
,C2の電圧が2、激に変動することがなく、絶縁障壁
45を構成するコンテンサCI,C2の電圧が安定する
。 第29図はこの発明の第26実施例を示す電気回路図で
ある。この第29図に示した実施例は、第28図に示し
た実施例の整流回路61とスイッチング電源回路5との
間に接続されているフィルタ回路Fを除き、交lAE電
圧源13に交流リアクトルLACI,LAC2で構成さ
れたフィルタ回路Fを接続したもので在って、その他の
基本動作は第28図と同じである。この第26実施例で
は、交流電圧源13がらの電力は、交流リアクトルLA
CI,LAC2の磁気エネルギを経て、一旦整流回路6
1て直流電力に変換されてスイッチング心源回路5に入
力される。スイッチング電源回路5では、交流リアクト
ルLACI.,LAC2に蓄えられ磁気エネルギをもと
にして電力変換を行い、交流電力を出力する。出力され
た交流電力は、絶縁障壁45を電界を媒体として伝送さ
れ、負荷側に供給される。 この実施例のフィルタ回路Fも第271Jに示した実施
例と同様に、スイッチング電源回路5のスイッチング周
波数に対してフィルタ回路Fの各インダクタンスの値が
高インピーダンスである。その結果、スイッチング電源
回路5のスイッチングの度に絶縁障壁45を通過するコ
モンモード電流はフィルタ回路Fを構成するリアクトル
LACILAC2により効果的に遮断される。したがっ
て、フィルタ回路Fによってコモンモード電流のために
コンデンサCl,C2の電圧が急激に変動することがな
く、絶縁障壁45を構成するコンデンサCl.,C2の
市圧が安定する。 第30図はこの発明の第27の実施例を示す電気回路図
であり、第29図に示した整流回路61とスイッチング
電源回路5とを一台のスイッチング電源回路51に置き
換えたものである。スイッチング市源回路51の各スイ
ッチング素子Sl,S2,S3,S4,S5,S6,S
7,S8はゲートターンオフサイリスタ(GTO)で構
成される。このスイッチング電源回路5lの動作は第1
21:2lのスイッチング電源回路5lの動作説明と同
してあるので省略する。 この第27の実施例では、交流電圧源13からの電力は
、交流リアクトルLACI,LAC2の磁気エネルギを
経て、そのまま直接、スイッチング電J9回路51に入
力される。スイッチング電源回路51ては、交流リアク
トルLACI.LAC2に蓄えられ磁気エネルギを用い
て電力変換を行い、交流電力を出力′する。スイッチン
グ電源回路51より出力された交流電力は、絶縁障壁4
5を電界を媒体として伝送され、負荷側に供給される。 フィルタ回路Fは第27図に示した実施例と同様に、ス
イッチング電源回路5lのスイッチング周波数に対して
フィルタ回路Fの各インダクタンスの値が高インピーダ
ンスである。その結果、スイッチング電源回路51のス
イッチングの度に絶縁障壁45を通過するコモンモード
電流はフィルタ回路Fを構成するリアクトルLACI,
LAC2により効果的に遮断される。したがって、フィ
ルタ回路Fによってコモンモード電流のためにコンデン
サCI,C2の電圧が急激に変動することがなく、絶縁
障壁45を構成するコンデンサCl,C2の電圧が安定
する。 第31A図はこの発明の第28実施例を示す電気回路図
である。この第31A図に示した実施例は、第25A図
に示したフィルタ回路FをコモンモードチョークLCに
よって構成したフィルタ回路FCに置き換えたものであ
り、それ以外の構成上の相違はない。また、スイッチン
グ電源回路5の動作は、第8図と説明が重複するので省
略する。 このフィルタ回路FCは端子TAと端子TCとをコモン
モードチョークLCの一方の巻線W1を介して接続し、
Ff5 f T Bと端子TDとをコモンモードチョー
クL. Cの他方の巻線W2を介して接続したものであ
り、フィルタ回路FCの人力端子TA、1’ B ト出
力rA f ’FC ,  T D ハml モンモー
トチョーク■−、Cによりコモンモード的に遮断される
。そのため、スイッチング電源装置の人力側と出力側と
は、このフィルタ回路FCによりコモンモード的に遮断
される。 次に、フィルタ回路FCの役割について詳細に説明をす
る。フィルタ回路FCは、人力電源側のグランドと出力
で1荷例のグランドとの間のインピーダンスが無限大の
場合、すなわち、入出力のグラントが電ク℃的に完全に
独立である場合基本的に不必要である。しかし、例えば
、入出力のグランド間のインピーダンスが零であり、か
つまた、フィルタ回路Fが備えられていない場合、スイ
ッチング電源回路5のスイッチング動作により急峻なイ
ンパルス的なコモンモード電流が絶縁回路20をlゑれ
る。その結果、絶縁障壁を構成するコンデンサの電荷量
が急激に変動する。そして、スイッチング電源回路5を
構成するスイッチング素子に急峻なインパルス電流が流
れ、スイッチング素子の破壊を招く。しかし、フィルタ
回路FCを備え付けることによりこの問題は解決する。 すなわち、絶縁回路20介して入出力のグランド間を流
れるインパルス的なコモンモード電流はフィルタ回路F
Cを構成するコモンモードチョークLCにより効果的に
抑制されることとなる。したがって、フィルタ回路FC
により、コモンモードの高周波電流のためにコンデンサ
Cl,C2の電圧が急激に変動することはない。 第31B図は、第31A図に示した実施例の変形例であ
る。第31Bl]は、第31A図に示した絶縁回路20
と口荷回路4との間の周波数変換回路7を取り除き、直
接絶縁回路20と負荷回路4とを接続したものである。 それにより、スイッチング電源回路5より出力され絶縁
回路20を通過した交流電流は周波数変換されることな
く直接負荷回路4に供給される。第31Aiと同様に、
フイルタ回路FCのコモンモードチョークLCにより入
力電源Eとで1荷回路4との間がコモンモード的に遮断
され、スイッチング電源装置の入出力間を’iNれる急
峻なインパルス的なコモンモード電流がフィルタ回路F
Cによりにより効果的に阻止される。 第32図はこの発明の第29実施例を示す電気回路図で
ある。この第32図に示した実施例は、第31B図に示
したフィルタ回路FCの挿入場所を絶縁回路20と負荷
回路4との間に接続したものである。さらに、第32図
においては、フィルタ回路FCの機能を明確に示すため
に、スイッチング電源装置の入力電源EをグランドGl
に、負荷回路4をグランドG2に接地すると共に、電気
的に完全独立なグランドG1およびG2をインピーダン
スZを介して接続したものである。コモンモードチョー
クL Cは、フィルタ回路FCの人力端子TA.TBと
フィルタ回路FCの出力端子TC,TDとをコモンモー
ド的に遮断する。それにより、インピーダシスZが零で
あっても絶縁障壁を急峻なコモンモート電流が流れるこ
とはない。 ま力、絶縁障壁45を構成するコンテンサCl,C2に
蓄えられた電荷が急激に入出力のグラントGl,G2を
介して2、峻なコモンモード電流となって充放電される
ことはない。すなわち、スイッチング電源装置の入出力
間がフィルタ回路FCによりコモンモード的に遮断され
ているため、急峻なコモンモードの電流はフィルタ回路
FCを構成するコモンモードチョークLCにより抑制さ
れることとなる。しかし、フィルタ回路FCは、ノーマ
ルモードに対して原理的にインピーダンスとして作用し
ない、すなわちノーマルモードに対してはコモンモード
チョークLCは零インピーダンスである。そのため、基
本的に、スイッチング電源回路5より出力されるノーマ
ルモードの交流電力が負荷回路4に伝送されることを阻
止することはない。換言すれば、スイッチング電源回路
5により接続点A1とB1との開(こ出力されるノーマ
ルモードの交流電流に対しフィルタ回路FCは原理的に
零インピーダンスであり、電力伝送上、フィルタ回路F
Cの設置は支障をきたすことはない。 しかしながら、巻線W1と巻線W2が完全結合でない場
合、フィルタ回路FCの漏れインダクタンスによりサー
ジ電圧が発生する。この対策としては、第23図等で説
明した絶縁回路23等絶縁同路20に換えて使用すれば
問題は解決する。 第33図はこの発明の第30実施例を示す電気回路図で
ある。この実施例は、第10図に示したリアクトルLD
Cとスイッチング電源回路5との間にフィルタ回路F 
Cを新たに設置したものであり、それ以外の構成−+=
の相違はない。また、スイッチング電源回路5の動作も
第10taの動作と同してあるので省略する。この実施
例のフィルタ回路FCも第31A図に示した実施例と同
扛に、スイソチング電源回路5のスイッチング周波数に
対してフィルタ回路FCのコモンモードのインダクタン
スの伯が高インピーダンスである。その結果、スイッチ
ング電源回路5のスイッチングの度に絶縁障I1745
を通過するコモンモード電流はフィルタ回路r″Cを構
成するコモンモードチョークL Cにより効果的に遮断
される。したがって、フィルタ回路FCによってコモン
モード電流のためにコンデンサCI,C2の電圧が急激
に変動することがなく、絶縁障壁45を構成するコンデ
ンサCI,C2の電圧が安定する。 第34図はこの発明の第31実施例を示す電気回路図で
ある。この第34図に示した実施例は、第30図に示し
たフィルタ回路FをコモンモードチョークLCによって
構成したフィルタ回路FCに置き換えると共に、交流電
源13とフィルタ回路FCとを交流リアクトルLACを
介して接続したものであり、それ以外の構成上の違いは
ない。 また、スイッチング電源回路51の動作も第30図ある
いは第12図の動作と同してあるので省略する。 このフィルタ回路FCは端子TAと端子TCとをコモン
モードチョークLCの一方の巻線W1を介して接続し、
端子TBと端子TDとをコモンモードチョークLCの他
方の巻線W2を介して接続したものであり、フィルタ回
路FCの人力端子TA.TBと出力端子TC,TDはコ
モンモードチョークI.Cによりコモンモート的に遮断
される。 そのため、スイッチング電源装置の入力側と出力側とは
、このフィルタ回路FCによりコモンモート的に遮断さ
れる。その故、第30図に示した実施例と同様に、スイ
ッチング電源回路51のスイッチングの度に絶縁障壁4
5を通過するコモンモート電流はフィルタ回路FCを構
成するコモンモードチョークLCにより効果的に遮断さ
れる。したがって、フィルタ回路FCによってコモンモ
ート電,・=のためにコンデンサCI,C2の電圧が急
激に変動することがなく、絶縁障壁45を構成するコン
デンサCl,C2の電圧が安定する。 本発明は第1図〜第34図の特定の実施例に限定される
ものではなく無限の変形や修正が可能である。 すなわち、技術に精通した当業者なら、他のより複雑な
、あるいは、より簡星な構造のスイッチシグ電源同路を
用いてこの発明思想の精神及び範四から逸脱することな
く種々の別の実施様態を実現てきる。 例えば、スイッチング電源回路を構成するスイッチング
素子の数を増すこと、あるいは逆にスイッチング素子の
数を減らすこと、さらには可飽和リアクトル等の別の受
動素子を用いるなと数限りない実施例の変形が可能であ
る。 さらにまた、絶縁回路並びに周波数変換回路や負荷回路
も例示された実施例に限定されるものではなく、他の構
造の絶縁回路並びに周波数変換回路を用いて既述の発明
を実施できる。 [発明の効果コ 以上のように第IV〜第34図に係る本発明によれば、
コンデンサによって絶縁障壁を構成したことによって、
電流源の電流が強制的に絶縁回路に流れ込んでも、絶縁
回路から過大なサージ電圧が発生することはない。した
がって、絶縁回路の漏れインダクタンスのために多大な
障害ノイズが電源線路に生しることがなく、原理的に良
好な電磁環境が達成できる。 さらに、絶縁トランスの漏れインダクタンスが発生する
過大なサージ電圧のためにスイッチング拝;f一が破損
する恐れがない。 以トのように第25A図ないし第34図に係る発明に従
えば、リアクトルあるいはコモンモードチョークで構成
されたフィルタ回路により、スイッチング電源装置内部
のスイッチング素子のスイッチング動作により発生する
急峻なコモンモード電流が遮断される。それにより、入
出力のグラントのインピーダンスが零であっても、フィ
ルタ回路により、絶縁障壁を通過するコモンモード電流
は抑制される。 したがって、フィルタ回路により、コモンモー1・電流
のために絶縁障壁を構成するコンテンサの電圧が急激に
変動することはない。 また、インパルス的なコモンモート電流がフィルタ回路
により抑制されるため、過大なコモンモード電流による
スイッチング素子の磁壊が回避される。 さらにまた、スイッチング電源回路より出力された電力
がスイッチング電源装置の入出力プランド間のインピー
ダンスに大きく漏洩し、スイッチング電源装置の電力効
率を大幅に悪化することをフィルタ回路により未然に防
止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例を示す電気回路図である
。第2図は従来の電気回路の一例を示す電気回路図であ
る。第3図は従来のスイッチング電源装置の一例を示す
電気回路図である。第4図は第3図並びに第8図に示し
たスイッチング電源装置の動作を説明するためのタイミ
ング図である。 第5A図および第5B図はこの発明の第2実施例の電気
回路図である。第6図はこの発明の第3実施例の電気回
路図である。第7図はこの発明の第4実施例の電気回路
図である。第8図および第8A図はこの発明の第5実施
例の電気回路図である。 第9図はこの発明の第6実施例の電気回路図である。第
10図はこの発明の第7実施例の電気回路図である。第
11A図および第11B図はこの発明の第8実施例の電
気回路図である。第12図はこの発明の第9実施例の電
気回路図である。第13図はこの発明の第10実施例の
電気回路図である。第1 4 1IIはこの発明の第1
1実施例の電気回路図である。第15図はこの発明の第
12実施例の電気回路図である。第16図はこの発明の
第13実施例の電気回路図てある。第17図はこの発明
の第14実施例の電気回路図である。第18図はこの究
明の第15実施例の電気回路図である。 第19図はこの発明の第16実施例の電気回路図である
。第20図はこの発明の第17実施例の電一(同路図で
ある。第21A図および第21Btliilはこの発明
の第18実施例の電気回路図である。第22(?lはこ
の発明の第19実施例の電気回路図である。第23A図
および第23B図はこの発明の第20実施例の電気回路
図である。第24図はこの発明の第21実施例の電気回
路図である。第25A図および第25B図はこの発明の
第1実施例を7j;す電Z回路図である。第26図はこ
の発明の第23実施例のtl ′jC回路図である。第
27図はこの発明の第24実施例の電気回路図である。 第281Z1はこの発明の第25J5施例の電気回路図
である。第29図はこの発明の第26実施例の電気回路
図である。第30図はこの発明の第27実施例の電気回
路図である。第31A図および第3 1. B図はこの
発明の第28実施例の電気回路図である。 第32図はこの発明の第29実施例の電気回路図である
。第33Zはこの発明の第30実施例の電気回路図であ
る。第34図はこの発明の第31実施例の電気回路図で
ある。 図において、Eは直流電源、1は交流電流源、11は直
流電流源、4は負荷回路、5、5a、5F、51はスイ
ッチング電源回路、7は周波数変換口路、F,FCはフ
ィルタ回路、20、20F、21、22、23は絶縁回
路、Sl−S4、S11〜S14、SFI−SF4はス
イッチング素子、C1〜C4、CFI、CF2はコンテ
ンサ、LDC.LDC1、LDC2は直流リアクトル、
LAC,LACI、LAC2は交冫禿リアクトノレ、L
Mは結合リアクトル、LCはコモンモードチョーク、C
DCは直流コンデンサを示す。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁障壁中を電界を媒体として交流電流源の電力
    が伝送されることを特徴とする交流電源の絶縁方法。
  2. (2)交流電流源と負荷回路との間を絶縁する交流電源
    の絶縁方法であつて、 前記交流電流源と前記負荷回路との間にコンデンサを接
    続し、該コンデンサの絶縁障壁によって絶縁することを
    特徴とする、交流電源の絶縁方法。
  3. (3)さらに、前記コンデンサと前記負荷との間に接続
    され、前記交流電流源からの交流電流あるいは交流電力
    を周波数変換するための周波数変換回路を含む、請求項
    第2項記載の交流電源の絶縁方法。
  4. (4)電源からの電力を磁気エネルギを用いて電力変換
    するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回
    路の出力と負荷との間に絶縁障壁とを備えたスイッチン
    グ電源装置において、前記絶縁障壁をコンデンサで構成
    したことを特徴とするスイッチング電源装置。
  5. (5)交流電源からの電力を磁気エネルギを介して電力
    変換するサイクロコンバータと、前記サイクロコンバー
    タの出力側に絶縁障壁を備えたスイッチング電源装置に
    おいて、前記絶縁障壁をコンデンサで構成したことを特
    徴とする、スイッチング電源装置。
  6. (6)電源からの電力を磁気エネルギを用いて電力変換
    するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回
    路の出力を周波数変換する周波数変換回路と、前記スイ
    ッチング電源回路と前記周波数変換回路との間に絶縁障
    壁とを備えたスイッチング電源装置において、前記絶縁
    障壁をコンデンサで構成したことを特徴とする、スイッ
    チング電源装置。
  7. (7)負荷に電力を供給するスイッチング電源装置であ
    って、 電源からの電力を磁気エネルギを介してスイッチングし
    て前記電源からの電力より高い周波数の電力を出力する
    スイッチング電源回路、 前記スイッチング電源回路と前記負荷との間に接続され
    、前記スイッチング電源回路と前記負荷との間に絶縁障
    壁を構成するコンデンサよりなる絶縁回路、および 前記絶縁障壁を通過するコモンモード電流を抑圧または
    遮断するように接続したフィルタ回路を含む。
  8. (8)第7請求項に従属するスイッチング電源装置であ
    って、 前記フィルタ回路は前記絶縁障壁を通過するコモンモー
    ド電流を抑圧するコモンモードチョークを含んで成る。
  9. (9)第7請求項に従属するスイッチング電源装置であ
    って、 前記フィルタ回路は前記絶縁障壁を通過するコモンモー
    ド電流を抑圧するリアクトルを含んで成る。
  10. (10)負荷に電力を供給するスイッチング電源装置で
    あって、 電源からの電力を磁気エネルギを介してスイッチングし
    て前記電源からの電力よりも高い周波数の電力を出力す
    るスイッチング電源回路、 前記スイッチング電源回路の出力に接続され、前記スイ
    ッチング電源回路から出力された前記高い周波数の電力
    を周波数変換して前記高い周波数の電力より低い周波数
    の電力を負荷に供給する周波数変換回路、 前記スイッチング電源回路の出力と前記周波数変換回路
    の入力との間に接続され、前記スイッチング電源回路の
    出力と前記周波数変換回路の入力との間に絶縁障壁を構
    成するコンデンサから成る絶縁回路、および 前記絶縁障壁を通過するコモンモード電流を抑圧または
    遮断するように接続したフィルタ回路を含む。
  11. (11)第10請求項に従属するスイッチング電源装置
    であって、 前記フィルタ回路は前記絶縁障壁を通過するコモンモー
    ド電流を抑圧するように接続されたコモンモードチョー
    クを含んで成る。
  12. (12)第10請求項に従属するスイッチング電源装置
    であつて、 前記フィルタ回路は前記絶縁障壁を通過するコモンモー
    ド電流を抑圧するように接続されたリアクトルを含んで
    成る。
  13. (13)電源からの電力を磁気エネルギを介してスイッ
    チングして前記電源からの電力より高い周波数の電力に
    周波数変換する段階と、 そして、 絶縁障壁中を電界を媒体として前記高い周波数の電力を
    通過させる段階とからなるスイッチング電源装置の絶縁
    方法。
  14. (14)電源からの電力を磁気エネルギを用いて電力変
    換し前記電源からの電力より高い周波数の電力に周波数
    変換する段階と、 前記高い周波数の電力をコンデンサで構成された絶縁障
    壁中に通す段階と、 前記絶縁障壁を通過した前記高い周波数の電力をスイッ
    チングして低い周波数の電力に周波数変換する段階とか
    らなることを特徴とするスイッチング電源装置の絶縁方
    法。
  15. (15)請求項13、14に従属する絶縁方法であって
    、さらに、 前記絶縁障壁を通過するコモンモード電流を抑制する段
    階を含むことを特徴とするスイッチング電源装置の絶縁
    方法。
  16. (16)請求項13、14、15に従属する絶縁方法で
    あって、 前記高い周波数の電力が可聴周波数以上の電力であるこ
    とを特徴とするスイッチング電源装置の絶縁方法。
  17. (17)請求項15、16に従属する絶縁方法であって
    、 前記コモンモード電流の抑制をコモンモードチョークを
    使って行うことを特徴とするスイッチング電源装置の絶
    縁方法。
  18. (18)請求項15、16に従属する絶縁方法であって
    、 前記コモンモード電流の抑制をリアクトルを使って行う
    ことを特徴とするスイッチング電源装置の絶縁方法。
JP2129654A 1989-05-18 1990-05-17 交流電源の絶縁方法、スイッチング電源装置及びスイッチング電源装置における絶縁方法 Pending JPH03215140A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-124770 1989-05-18
JP12477089 1989-05-18
JP1-232306 1989-09-07
JP1-282246 1989-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03215140A true JPH03215140A (ja) 1991-09-20

Family

ID=14893687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2129654A Pending JPH03215140A (ja) 1989-05-18 1990-05-17 交流電源の絶縁方法、スイッチング電源装置及びスイッチング電源装置における絶縁方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03215140A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010122598A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 株式会社竹中工務店 電力供給システム
JP2012530480A (ja) * 2009-06-25 2012-11-29 株式会社村田製作所 電力伝送システム及び非接触充電装置
JP2014135815A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Kyushu Univ 伝送システム、受電装置及び送電装置
JP2015501626A (ja) * 2011-10-06 2015-01-15 デ ゲヴァラ、シーザー ラドロン 入/出力電力および信号伝送絶縁装置
JP2015154494A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 古河電気工業株式会社 非接触電力伝送用装置
JP6048583B2 (ja) * 2013-07-08 2016-12-21 株式会社村田製作所 電力変換回路、電力伝送システムおよび電力変換システム
WO2017026136A1 (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 スミダコーポレーション株式会社 電界結合式非接触給電システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010122598A1 (ja) * 2009-04-21 2010-10-28 株式会社竹中工務店 電力供給システム
JP2012530480A (ja) * 2009-06-25 2012-11-29 株式会社村田製作所 電力伝送システム及び非接触充電装置
JP2015501626A (ja) * 2011-10-06 2015-01-15 デ ゲヴァラ、シーザー ラドロン 入/出力電力および信号伝送絶縁装置
JP2014135815A (ja) * 2013-01-09 2014-07-24 Kyushu Univ 伝送システム、受電装置及び送電装置
JP6048583B2 (ja) * 2013-07-08 2016-12-21 株式会社村田製作所 電力変換回路、電力伝送システムおよび電力変換システム
JP2015154494A (ja) * 2014-02-10 2015-08-24 古河電気工業株式会社 非接触電力伝送用装置
WO2017026136A1 (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 スミダコーポレーション株式会社 電界結合式非接触給電システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4855893A (en) Apparatus for the low-loss wiring of the semiconductor switching elements of a three-level inverter
JPH10506260A (ja) 高圧直流送電システム
EP3400644B1 (en) Modular multilevel converter and power electronic transformer
Cha et al. Practical layouts and DC-rail voltage clamping techniques of Z-source inverters
Escobar-Mejia et al. Realization of a modular indirect matrix converter system using normally off SiC JFETs
GB2397445A (en) Power transmission circuits
JPH03215140A (ja) 交流電源の絶縁方法、スイッチング電源装置及びスイッチング電源装置における絶縁方法
EP3796528B1 (en) Current balancing in power semiconductors of a dc/dc converter
JPH07312878A (ja) 3レベルインバータのスナバ回路
JP7432076B2 (ja) 中周波変圧器(mft)における最適化された電流平衡のための分割エネルギ伝達インダクタを有するデュアルアクティブブリッジコンバータ
JPS61236373A (ja) インバ−タ装置
EP3890173A1 (en) Filter system for a converter circuit
WO1995015605A1 (en) Device for tapping electric power from a high-voltage direct-current transmission line
Afshari et al. A series-AC-link ISOP AC-AC converter with two power cells
JPH04344179A (ja) 交流電源の絶縁方法,スイッチング電源装置        及びスイッチング電源装置における絶縁方法
JP3264632B2 (ja) 電力変換装置
JP4395669B2 (ja) 三相整流装置
JP3315303B2 (ja) 電動機制御装置
JP6636219B1 (ja) 電力変換装置
Miller The use of resonant circuits in power conditioning equipment
Chen et al. Switching Cell Design for Medium Voltage Flying Capacitor Converter with 10 kV SiC MOSFET
US3401326A (en) Three phase inverter circuit having three stage ring counter and power inverters with ferro-resonant wave shaping circuits
JP6316484B1 (ja) 電力変換器
JPH0759360A (ja) 無停電電源装置
Aznan et al. CEllular Analysis for Modular Design of Dc-Dc Converter