JPH04121067A - 直流交流電力変換装置 - Google Patents

直流交流電力変換装置

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JPH04121067A
JPH04121067A JP2240951A JP24095190A JPH04121067A JP H04121067 A JPH04121067 A JP H04121067A JP 2240951 A JP2240951 A JP 2240951A JP 24095190 A JP24095190 A JP 24095190A JP H04121067 A JPH04121067 A JP H04121067A
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signal
switching
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cycloconverter
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佐志田 伸夫
Kazunori Sanada
和法 真田
Masato Koyama
正人 小山
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば無停電電源装置のような交流電源装
置において使用される直流−交流電力変換装置に関する
ものであり、特に絶縁用の変圧器を介して高周波の電力
かやり取りされる高周波中間リンク方式の電力変換装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
従来装置の構成を第15図によって説明する。
第15図は例えばIEEE PE5C’88 Reco
rd、pp658−663.1988に示された従来の
直流−交流電力変換装置のブロック図である。図におい
て、1はインバータ回路、2は入力側がインバータ回路
1に接続された変圧器、3は変圧器2の出力側に接続さ
れたサイクロコンバータ回路、4はサイクロコンバータ
回路3の出力側に接続されたフィルタ回路、5はサイク
ロコンバータ回路3の出力電流を検出する電流検出器、
6はキャリア信号発生器、7は基準電圧信号発生回路、
8は絶対値回路、9はPWM回路、IOはインハータス
イッチンク回路、11はサイクロコンバータスイッチン
グ回路である。インバータ回路1は4つのスイッチング
素子S、−S4によって構成され、サイクロコンコンバ
ータ回路3は4つのスイッチング素子S5.S6.S5
”、S6゛により構成される。
変圧器2は1次:2次の巻数比が1:2て、2次巻線の
中点に中間タップか設けられている。又、フィルタ回路
4はリアクトルとコンデンサからなるLCフィルタ回路
である。12.13はこの直流−交流電力変換装置に接
続された直流電源及び負荷回路である。
次に、上記した従来装置の動作を第16図を参照しなが
ら説明する。まず、第16図の最上段に示すように、基
準電圧信号発生回路7から出力された正弦波状の基準電
圧信号V″は絶対値回路8によって絶対値信号1v91
に変換される。この絶対値信号IV’lは、キャリア信
号発生器6から出力されるキャリア信号とともにPWM
回路9に人力される。これにより、PWMM路9は2種
類の2値化号Ta、Tbを出力する。即ち、絶対値信号
IV11とキャリアl3の振幅が一致するタイミングに
同期してレベルか変化する2値化号Taと、キャリア信
号の立下りに同期してレベルか変化する2値化号Tbか
出力される。次に、2値化号Ta、Tbかインハータス
イッチンク゛回路10に入力され、インバータ回路1を
構成する4つのスイッチング素子51〜s4のオンオフ
信号T、〜T4か圧力される。即ち、オンオフ信号T 
+ 、 T 3は2値化号Tb、T、と同−信号であり
、オンオフ信号T2. T4はそれぞれ2値化号Tb、
Taを符号反転した信号である。ここで、オンオフ信号
T、〜T4のレベルカ)ハイのとき対応するスイッチン
グ素子s1〜s4かオンし、ローのときオフするものと
する。又、第15図よりスイッチング素子S1〜s4と
変圧器2の2次電圧■2との関係は、次式のようになる
たたし、V 6 cは直流電源12の直流出力電圧であ
る。従って、インバータ回路1を構成するスイッチング
素子51〜S4をオンオフ信号T、〜T4に応じてオン
オフすると、■2は第16図に示すようにPWM変調さ
れた交流電圧となる。
一方、2値化号Tb、基準電圧信号V″及び電流検出器
から出力されるサイクロコンバータ回路3の出力電流t
ccがサイクロコンバータスイッチング回路11に入力
されると、サイクロコンバータ回路3を構成する4つの
スイッチング素子s、、、s6.s5’、s6’のオン
オフ信号T5゜T6.T5°、T6゛か出力される。ま
ず、出力電流ICeの極性をIOCが負荷回路13に流
れ込む方向を正とすると、tceの極性が正のときスイ
ッチング素子S、又はS6かオンオフ動作し、負のとき
S5゛又は86′かオンオフ動作する。次に、サイクロ
コンバータ回路3の出力電圧V CCと電圧器2の2次
電圧V2との関係は、第15図により次式のようになる
従って、オンオフ信号T、又はT5′を2値化号T5と
同一信号とし、オンオフ信号T6又はT6°を2値化号
Tbを符号反転した信号とすると、■c、:の極性は正
となる。反対に、オンオフ信号T5又はT5°を2値化
号Tbを符号反転した信号とし、オンオフ信号T6又は
T6°を2値信号T、と同一信号とすると、vCcの極
性は負となる。以上のことからサイクロコンバータスイ
ッチング回路11では、基準電圧信号発生回路7及び電
流検出器5からそれぞれ人力された基準電圧信号■6及
びサイクロコンバータ回路3の出力電流tecの極性判
別を行い、こわらの極性に応じてPWM回路9から入力
された2値信号T、より第12図に示すようなオンオフ
信号T5.T6゜T5’、 76′を発生する。これに
応して、サイクロコンバータ回路3の出力電圧■ecと
して、第16図の最下段に示すようなPWM変調された
正弦波電圧が得られる。さらに、この出力電圧V Cc
をフィルタ回路4に人力すると、PWM変調による高周
波成分か除去された正弦波電圧が負荷回路13に供給さ
れる。このとき、基準電圧信号V1の周波数に対しキャ
リア信号の周波数を充分高くすると、負荷回路13に供
給される負荷電圧V、。
はPWM変調による高周波成分か充分除去され、かつ振
幅及び位相がほぼ基準電圧信号V1に等しい電圧となる
。なお、第16図は負荷回路13を遅れ力率の線形負荷
とした場合のスイッチングパターンをボしている。
ここでインバータおよびサイクロコンバータの各スイッ
チング素子を流れる電流を考える。サイクロコンバータ
出力電流は連続して流れるので、各スイッチング素子の
オフ時点ても電流は断続せず、他のオン素子に転流する
ことになる。サイクロコンバータてはS5とS6および
SS’とS6゛とがそれぞれベアを作っており、互いに
相補的に電流を転流し合う。例えばS5か電流をオフす
ると、その電流はオンするスイッチS6に転流して流れ
、35′か電流をオフすると、S6゛に転流して流れる
ことになる。インバータ回路ては、式(1)てv2=0
のときはインバータ回路内を電流か環流し、V 2 ”
 V dC又は−vd(、のときは直流電源(12)を
電流か流れる。例えばSlと34とがオンして電流か流
わでいる状態から54か電流をオフすると、その電流は
オンするスイッチS3に転流して流れることになる。
(発明が解決しようとする課題) 従来の直流−交流電力変換装置は、上記したように直流
電力を人力して基準電圧信号に応した交流電力を出力す
る。このような直流−交流電力変換装置は、変圧器を介
して高周波の電力かやり取りされるので、−数的に高周
波中間リンク式電力変換装置と呼ばれる。この高周波中
間リンク式の直流−交流電力変換装置を例えば無停電電
源装置のような交流電源装置に用いると、絶縁用の変圧
器及びフィルタ回路の小形軽量化が実現できることが知
られている。
ところか、従来の直流交流電力変換装置は、上述したよ
うにインバータ回路およびサイクロコンバータ回路のス
イッチング素子が電流のオンオフを行うために、大きな
スイッチング損失を発生するので、変換効率か低く、又
、スイッチンク周波数を高くできないという問題があり
だ。又、スイッチングに起因する電圧サージも発生する
問題もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものてスイッチング損失が小さく、変換効率の高いか
つ、電圧サージの少ない直流交流変換装置を得ることを
目的とする。
(課題を解決するための手段〕 この発明に係る直流交流電力変換装置は、キャリア信号
に同期してインバータ回路へのオンオフ信号を発生する
インバータスイッチング回路と、基準電圧信号とキャリ
ア信号とを人力されてサイクロコンバータ回路へのオン
オフ信号を発生するサイクロコンバータスイッチング回
路とを設けたものである。
〔作用〕
この発明におけるサイクロコンバータ回路は、出力電流
を回路内で環流するようなモートをもつようにPWM変
調を行なう。又、インバータ回路は上記出力電流かサイ
クロコンバータ回路内に環流されている期間、即ち、イ
ンバータ回路に実質的に電流か流れていない期間にその
スイッチング素子をオンオフする。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第1
図〜第5図はこの発明の第1の実施例を示し、第1図は
その構成図である。2Aは変圧器、6Aはキャリア信号
発生器、14はインバータ回路、15はサイクロコンバ
ータ回路、16は基準電圧信号発生回路、17Aはイン
バータスイッチング回路、18Aはスイッチング信号発
生回路である。なお、フィルタ回路4、直流電源12及
び負荷回路13は従来と同様である。
第2図はインバータ回路14、変圧器2A及びサイクロ
コンバータ回路15の詳細な構成を示す。インバータ回
路14は直流電源12に接続された入力端子141,1
42と、トランジスタやMOS FET等のスイッチン
グ素子Sl〜S4と、これらと逆並列に接続されたダイ
オードD1〜D4と、出力端子143,144とから構
成されている。又、変圧器2Aは、インバータ回路14
の出力端子143,144に接続された1次側の巻線端
子21.22と、2次側の巻線端子23゜24を有して
おり、その変圧比は1:1である。
サイクロコンバータ回路15は、2次側巻線端子23.
24と接続された入力端子151゜152と、トランジ
スタやMOS FET等のスイッチング素子55〜Sa
、Ss’〜S8゛と、これらのスイッチング素子と逆並
列に接続されたダイオードD5〜D8.D5°〜D8゛
と、フィルタ回路4に接続された出力端子153.15
4から構成されている。なお、2つのスイッチング素子
S。
So”(n=5〜8)とこれに逆並列に接続されたダイ
オードD、、Dn’(n=5〜8)とは、通電方向が制
御可能な双方向性スイッチを構成している。
第3図はインバータスイッチング回路17Aの詳細な構
成を示し、キャリア信号発振器6Aに接続された入力端
子170と、入力端子170に入力された入力信号のピ
ークを検出するピーク検出回路171と、ピーク検出回
路171の信号に同期して出力信号の極性か反転する%
文周期172と、これに接続されたノット回路173と
、出力端子174〜177とから構成されている。
第4図はスイッチング信号発生回路18Δの詳細な構成
を示し、キャリア信号発生器6Aに接続された入力端子
200と、基準電圧信号発生回路16に接続された入力
端子201と、絶対値回路202と、キャリア信号Vp
の立下かリスロープと基準電圧信号1v’cclとの交
点て幅の狭い出力信号を出すように構成された比較器2
03と、キャリア信号Vpの立上がりスロープと基準電
圧信号1veclとの交点で幅の狭い出力信号を出すよ
うに構成された比較器205と、ノット回路207.2
08,210、と、人力信号の立上りに同期して出力の
極性が反転する坏文周器204.206と、極性判別回
路209と、アント回路211〜218と、オア回路2
19〜222と、出力端子223〜226とから構成さ
れている。
次に、上記構成の動作を第5図のタイミンクチャートを
用いて説明する。まず、キャリア信号発生器6Aから第
5図(a)に示す三角波状のキャリア信号Vpか出力さ
れる。
次に、インバータスイッチング回路17Aから以下の動
作によってデユーティ比50%のオンオフ信号T、−7
4か出力される。即ち、キャリア信号■2が入力端子1
70を介して入力されるとピーク検出器171はキャリ
ア信号■2のピークに同期した信号を%文周器172に
入力し、坏文周器172から第5図(6)の信号T8が
出力され、ノット回路173からは43号TXを符号反
転した信号Tyが出力される。(第5図(C))この結
果、信号TXかオンオフ信号T、、T4として出力端子
174,175から出力され、信号Tyがオンオフ信号
T2.T3として出力端子176.177から出力され
る。オンオフ(3号T、〜T4のレベルかハイのときイ
ンバータ回路14の対応するスイッチング素子S、〜S
4はオンし、ローのときオフするとする。又、第2図よ
りスイッチング素子81〜S4のオンオフと変圧器2A
の2次電圧■2との関係は次式のようになる。
従って、2次電圧■2は第5図(d)に示すようにデユ
ーティ比が50%の矩形波電圧となる。
一方、基準電圧信号発生回路16からサイクロコンバー
タ回路15か出力すべき基準電圧信号■cc′か出力さ
れ、キャリア信号Vpとともにスイッチング信号発生回
路18Aに人力される。スイッチング信号発生回路18
Aはこれを受けて、次のようにPWM変調されたスイッ
チング信号T、〜T6を出力する。
まず、入力端子201を介して人力された基準電圧信号
V ((“は絶対値回路202により絶対値信号1vc
c 1に変換される。この絶対値信号V CCIは2つ
に分けられ、一方は入力端子200を介して人力された
キャリア信号Vpの立下がりと比較されるために比較器
203に入力され、一方は、■2の立上がりと比較され
るために比較器205に入力される。
比較器203の出力は%文周器204に送られ、%文周
器204は第5図(e)に示す信号T、を出力する。比
較器205の出力は展文周器206に送られ、%文周器
206は第5図(f)に示す信号Tbを出力する。
さらに、信号T、をノット回路207に人力すると信号
Tcか出力され、信号Tbをノット回路208に入力す
ると信号Tdか出力される。ここで、信号T 、 ” 
T dとサイクロコンノ\°−タ回路15の出力電圧V
(eとの関係について説明する。
出力電圧Vccの極性を正にしたい場合には、次式に従
ってスイッチング信号T5〜T8を決定する。
T54.、Tr、−Ta  、T7−Tc 、Ts−T
b   −14)このスイッチング信号T5〜T8に応
して、双方向性スイッチング素子Sn、Sno(n=5
〜8)のオンオフ信号Tn (n=5〜8)が出力され
る。但し、S、とS、’(n=5〜8)とはTnにより
同時にオンオフするものとする。
スイッチング素子5s−sa、s5’〜S8°のオンオ
フとサイクロコンバータ回路15の出力電圧V (cと
の関係は、次式で示される。
従って、(4)式および(5)式より、第5図において
信号T6がハイレベル、TbがローレベルのときV。c
 ” V 2・ イ言号T、がローレベルTbかローレベルのときVcc
= −v 2 、 信号下、、Td又は信号Tb、Tcがハイレベルのとl
 y cc == Qとなるので、サイクロコンバータ
回路15の出力電圧V CCは第5図(g)に示すよう
にPWM変調されかつ極性か正の電圧となる。
反対に、vccの極性を負にしたい場合は、次式に従っ
てスイッチング信号T5〜T8を決定すればよい。
TsTc 、 T64b 、 T7−Ta、 Ta−T
n     ・・” (6)次に、第4図の動作説明の
続きを説明する。
極性回路209から基準電圧信号Vバの極性信号V、、
6nか出力される。又、ノット回路210から極性信号
■、、gnを符号反転した信号が出力される。これらの
信号及び信号T a” T dはアンド回路211〜2
18を介してオア回路219〜222に入力され、基準
電圧信号vc:の極性か正のときはアンド回路211,
214,216゜217からそれぞれ信号Ta、To、
Ta 、Tbが出力されるので、出力端子223〜22
6から(4)式に対応したスイッチング信号T5〜T6
か出力される。同様にして、基準電圧信号VC(の極性
か負のときは、(6)式に対応したスイッチング信号T
5〜T8が出力される。
以上の動作によフて、基準電圧信号発生回路16から出
力された交流の基準電圧信号V C(をPWM変調した
波形の電圧Vceかサイクロコンバータ回路15から出
力される。又、サイクロコンバータ回路15の出力側に
接続されたフィルタ回路4によって出力電圧vccの高
周波成分が除去された後、負荷回路13に供給される。
ここで、第5図にもとづいて、インバータ14とサイク
ロコンバータ15を流わる電流について説明する。
サイクロコンバータ15の出力電流1 ccは第5図(
h)に示すようにフィルタ回路(4)および負荷回路1
3によって定まる連続した電流である。
サイクロコンバータ15を流れる電流はスイッチング素
子のPWM動作により、下記2つのモート、サイクロコ
ンバータを通過するモードとサイクロコンバータ内を環
流するモードとを繰返す。
(ア)通過モード サイクロコンバータアームの内、S、と38との2アー
ム又はS6と37との2アームか同時にオンし、Vcc
に電圧か出力されるモート。出力電′tfrLIceは
、インバータ14からサイクロコンバータ15を通過し
て出力される。
(イ)環流モート サイクロコンバータアームの内S5とS、との2アーム
又はS7と58との2アームが同時にオンし、vc、、
の電圧が零になるモート。
出力電流I。Cはサイクロコンバータ内を環流して出力
され、インバータには電流が流れない。
従ってサイクロコンバータの入力電流■ヨは第5図(i
)に示すように、Vcc(第5図(g))の電圧が出力
されている期間だけ流れる。ところで、vccのパルス
幅は第5図(a)のキャリア信号vpの零点を中心とす
るように制御され、最もパルス幅が広くなった時にVp
の1つのピークから次のピークまでの幅になる。今ここ
で第5図(a)に示す基準電圧信号の絶対値1vcc 
1か最大でもキャリア信号Vpのピーク値より小さくな
るように基準電圧発生回路16のゲインを設定しておけ
ば、キャリア信号Vpのピーク値付近ではVccは必ず
;になり、I、も必す零になる。
一方インハー14のスイッチング素子のスイッチングは
第5図(b)、(C)に示すようにキャリア信号■2の
ピークに同期しているので、I、〜0の期間、即ちイン
バータの各アームに実質的に電流か流れていない期間に
、必すインバータのスイッチングが行なわれる。ところ
で、インバータのスイッチング素子のスイッチング損失
は、スイッチング素子を流ねる電流と印加される電圧に
関係し、電流か零のときにはスイッチング損失は発生し
ない。即ち、このインバータはスイッチング損失を発生
することなく運転される。
又、インバータのスイッチングに起因して発生し、回路
素子の耐圧を左右するサージ電圧は、インバータ回路の
インダクタンス分を流れる電流を遮断することによって
発生するので、スイッチング素子を流れる電流が零のと
きにスイッチングすれば有害なサージ電圧は発生しない
次にこの発明の第2の実施例を第6図〜第10図によっ
て説明する。
この実施例は、多相の交流出力を得る場合の一例として
、3相の交流電圧を出力させるときの実施例である。
第6図はこの第2の実施例のブロック構成を示し、4A
は3相フィルタ回路、15Aはサクロコンバータ回路、
16Aは基準電圧信号発生回路、18Bは第1のスイッ
チング信号発生回路、30Aは第2のスイッチング信号
発生回路であり、他の構成は第1図に示された第1の実
施例と同じである。13Aはこの直流−交流電力変換装
置に接続された3相の負荷回路である。
第7図はサイクロコンバータ回路15Aおよびフィルタ
回路4Aの詳細な構成を示す。サイクロコンバータ回路
15Aは変圧器2Aの2次側巻線端子23.24とそれ
ぞれ接続された入力端子400.401と、トランジス
タやMOS FET等のスイッチング素子S5〜SIO
,S5°〜S1°と、これらのスイッチング素子と逆並
列に接続されたダイオードD 5〜D lo、D s゛
〜D +o” と、フィルタ回路4Aに接続された出力
端子402.403.404とから構成されている。な
お、2つのスイッチング素子Sn、S、’(n=5〜1
0)とこれに逆並列に接続されたタイオートDo、D、
、’(n=5〜10)とは双方向性スイッチを構成して
いる。フィルタ回路4Aはサイクロコンバータ回路15
Aの出力端子402.403.404とそれぞれ接続さ
れた入力端子405.406.407と、リアクトルし
−FおよびコンデンサCFと、出力端子408.409
.410とから構成されている。
第8図は第1のスイッチング信号発生回路18Bの詳細
な構成を示し、基準電圧信号発生回路16Aに接続され
た入力端子420.420.422と、キャリア信号発
生器6Aに接続された入力端子423と、比較器424
〜426とノット回路430〜432と極性判別回路4
33〜435と、出力端子436〜444とから構成さ
ねている。
第9図は第2のスイッチング信号発生回路30Aの詳細
な構成を示し、第1のスイッチング信号発生回路18B
の出力端子436〜441に接続さ打た入力端子450
〜455と、スイッチング信置発生回路18Bの出力端
子442〜444に接続された入力端子456.457
.458と、インバータスイッチング回路17に接続さ
れた入力端子459と、XOR回路イクスクルーシブオ
ア回路462〜464.465〜470と、出力端子4
71〜476とから構成されている。
次に、上述した第2の実施例の動作を第10図を参照し
ながら説明する。ます、キャリア信号発生器6Aから第
10図(a)に示すような三角波状のキャリア信号Vp
が出力される。次に、このキャリア信号■2をインバー
タスイッチング回路17に人力することによって出力さ
れるオンオフ信号T1〜T4に応してインバータ回路1
4の4つのスイッチング素子31〜S4をオンオフ動作
させると、変圧器2Aの2次電圧■2は第10図(d)
に示すようなデユーティ比か50%の矩形波電圧となる
。以上の動作は、第1の実施例の動作と同一なので詳細
な動作説明は省略する。
つついて、基準電圧信号発生回路16Aから3相(U相
、■相、W相とする)の交流基準電圧信号V (6゜1
 V、、v l vccwか出力され、キャリア信号発
生器6Aから出力されたキャリア信号Vpとともに第1
のスイッチング信号発生回路18Bに入力される。
次に、U相の電圧を制御するためのサイクロコンバータ
回路15Aに含まれる4つのスイッチング素子S5.S
s 、Ss’、S6°のオンオフ動作を第10図を参照
しながら説明する。まず、入力端子420を介して人力
されたU相基準電圧信号VCCLIは入力端子423を
介して入力されたキャリア信号とともに比較器424に
入力され、比較器424から第10図(e)に示すよう
な第1のスイッチング信号T puが出力される。さら
に、この信号T puをノット回路430に人力すると
第10図(f)に示すような第1のスイッチング信号T
91.か出力される。そして、これらの第1のスイッチ
ング信号T PO,T Quは、それぞれ出力端子43
6.437から出力される。また、U相電圧極性信号V
 !l g uか出力端子442から出力される。
次に、第2のスイッチング信号発生回路30Aの動作に
ついて説明する。まず、第1のスイッチング信号発生回
路18Bから出力されたU相電圧極性信号V y g 
11およびインバータスイッチング回路17Aから出力
された第10図(b)に示す信号T、かそれぞれ、入力
端子456.459を介して入力され、さらにXOR回
路462に入力される。すると、XOR回路462から
、極性信号V。u + TXのレベルが同じとき(つま
り、サイクロコンバータ回路15AのU相出力電圧■c
cuとトランス2次電圧V2  (第10図(d))の
極性か同じとき)はハイレベルの、極性信号■。u、T
Xのレベルが異なるときはローレベルの信号Yuか出力
される。
つついて、第1のスイッチング信号発生回路18Bから
出力されたスイッチング信号T puおよびT quか
それぞれ入力端子450.451を介して人力され、さ
らに、上記の信号YuとともにXOR回路465.46
6に入力される。すると、XOR回路465.466か
らv2(7)極性に応じた第2のスイッチング信号T5
.T、が、出力端子471.472から出力され、それ
ぞれサイクロコンバータ回路15Aの85と35“およ
びS6とS6°をオンオフさせる。
次にサイクロコンバータ回路15Aの出力電圧について
U相をとって説明する。ここで、サイクロコンバータ回
路15Aの入力電圧中性点の電位即ち、変圧器2A2次
巻線の中点の電位を基準にするとU相出力端子402の
電圧■uoは次式のようになる。
S、およびSS゛のオンオフ信号T5は、PWM信号T
 puと■2の極性を表す信号TXとから上述のように
生成され、第10図(g)のような信号になるので、結
局■。。は第10図(h)に示すように、PWM信号T
puに対応して、基本波成分かvccu′になるようP
WM変調された波形になる。
V相出力電圧vv0.W相出力電圧■、。も同様に、基
準信号VeeV 、V CCV′にそれぞれ対応した波
形になり、V相出力端子403.W相出力端子404に
それぞれ出力される。これらの出力電圧はフィルタ回路
4Aによって高周波成分が除去されて、出力端子408
〜410に出力されて、負荷回路13Aに供給される。
ここで、サイクロコンバータ15Aを流れる電流に着目
すると、前記第1の実施例と同様に通過モードと環流モ
ードとか存在する。但し、3相回路の場合には環流する
アームが複数存在するので、例えばU相電流I ccu
が環流する時には、■相アーム(S?およびS7°又は
S8およびS8゛)又はW相アーム(SSおよびS9°
又はSl。
およびSho’)もしくは両方のアームを流れる。
但し3相の電流の和は常に零(I ccu ” I c
cv+I ccw ” 0 )であるので、U相電流の
一部のみか環流するモードも存在する。3相の電流か全
て環流するのは、S5 (又はS5°)、S7(又はS
7°)、S9(又はS9゛)の3アームが同時にオンす
る場合、もしくはS6 (又はss’)、S。
(又はSa’)、S+。(又はSl。“)の3アームか
同時にオンする場合である。
第10図から判るように、この3相の電流が全て環流す
るスイッチングパターンは、前記第1の実施例と同様に
、キャリア信号Vpのピーク値付近で必ず発生する。従
って、この第2の実施例においても、■、=0の期間、
即ちインバータの各アームに実質的に電流が流れていな
い期間に必ずインバータのスイッチングが行われるので
、インバータのスイッチング損失を発生することなく、
又、サージ電圧も発生しないで、しかも3相の出力電圧
を得る。
次にこの発明の第3の実施例を第11図〜第14図によ
って説明する。この実施例は3相の交流電圧を出力させ
る別の実施例である。
第11図はこの第3の実施例のブロック構成を示し、6
Bは鋸歯状のキャリア信号を発生させるキャリア信号発
生器、17Bはインバータスイッチング回路、18Cは
スイッチング信号発生回路であり、他の構成は第6図に
示された第2の実施例と同じである。
第12図はインバータスイッチング回路17Bの詳細な
構成を示し、入力端子170に入力された入力信号の立
上がりエツジで信号を発生する検出回路178以外は第
3図に示す第1および第2の実施例のインバータスイッ
チング回路と同一である。
第13図はスイッチング信号発生回路18Cの詳細な構
成を示し基準信号発生回路16Aに接続された入力端子
420〜422と、キャリア信号発生器6Bに接続され
た入力端子423と、キャリア信号vpの立下がりスロ
ープと基準電圧信号V eCLl 、 V cc@g 
”との交点で幅の狭い出力信号を出力するように構成さ
れた比較器433〜435と%文周器427〜429と
、ノット回路430〜432と、出力端子471〜47
6とから構成されている。
次に上述した第3の実施例の動作を第14図を参照しな
がら説明する。
まず、キャリア信号発生器6Bから第14図(a)に示
すような右下がり鋸歯状波形のキャリア信号vpか出力
される。次にこのキャリア信号■2をインバータスイッ
チング回路17Bに入力することによって、Vpの立上
がりエツジに同期したインバータオンオフ信号T、(T
+ 、T4 >とTY  (T2 、 T3 )とがイ
ンバータ回路14に出力され、対応する信号によりイン
バータ回路14の4つのスイッチング素子S、〜S4を
オンオフ動作させると、変圧器2Aの2次電圧は第14
図(d)に示すような、キャリア信号Vpの立上がりエ
ツジに同期したチューティ比が50%の矩形波電圧とな
る。つついて、基準電圧信号発生回路16Aから3相の
交流基準電圧信号” CCU +■CCV + V(H
CWか出力され、上記キャリア信号Vpと共にスイッチ
ング信号発生回路18Cに人力される。
ここでU相に着目すると、キャリア信号Vpの立上がり
スロープと基準電圧信号veeu′との交点て比較器4
33から狭幅パルスか出力させ、局文周器427で支局
されて、第14図(e)に示すようなスイッチング信号
T5が出力端子471に出力される。又、T5をノット
回路430で反転した信号T6か出力端子472に出力
される。
同様にV相に対応した信号T、、T8が出力端子473
.474に、W相に対応した信号T9゜TIOが出力端
子475,476にそれぞれ出力される。但しここで、
3つの局文周回路427〜429は同期がとれており、
T5.Tt 、T9はそれぞれキャリア信号Vpの同一
周期中に立上がり又は立下がる。
上記T5〜T1゜のスイッチング信号はそれぞれサイク
ロコンバータ回路15Aの対応するスイッチング素子S
5とS5’〜S1゜とSl。“をオンオフさせる。
この結果、サイクロコンバータ回路15AのU相出力端
子402には第14図(h)に示すvccu′をPWM
変調した出力電圧■uoが、V相出力端子403には第
14図(i)に示すVy□か得られる。
ここで11、線間電圧V uyは、第14図(i)に示
すようにvuoとVVOとの差の電圧になる。
この第3の実施例でも前記第1および第2の実施例と同
様に、サイクロコンバータ電流の通過モードと環流モー
ドが存在する。今、U相とV相の間に流れる電流I u
vに着目すると、前記第1の実施例と同様に、vuvに
電圧が出力されている期間が通過モードになるので、I
3の中のuv酸成分第14図(h)に示すような波形に
なる。
第14図(b)乃至(C)と(k)とを比較すると、イ
ンバータ回路のスイッチングは必ず環流モードの期間に
行なわれることが判る。W相の電流を考慮に入れても、
同様の結果となり、結局キャリア信号Vpの立上がりエ
ツジ付近ては3相の電流か全て環流モードになる。従っ
てこの第3の実施例においても■5=0の期間、即ち、
インバータ回路の各アームに実質的に電流が流れていな
い期間に必ずインバータ回路のスイッチングが行なわれ
るので、前記第1.第2の実施例と同様の効果を奏する
更にこの第3の実施例は第2の実施例よりも構成が簡単
になる。又、今まで3相について説明してきたが、サイ
クロコンバータを前記第1の実施例のように単相出力と
して構成することも可能である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、インバータ回路とサ
イクロコンバータ回路を組合せ、インバータ回路のスイ
ッチングを出力電流がサイクロコンバータ回路内に環流
されている期間に行なうように構成したので、インバー
タのスイッチング損失が無く、又スイッチングサージも
小さな、効率の高い装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例を示すブロック図、第
2図はこの発明の各実施例のインバータ回路・変圧器及
びサイクロコンバータ回路を示すブロック図、第3図は
この発明の第1の実施例のインバータスイッチング回路
を示すブロック図、第4図はこの発明の第1の実施例の
スイッチング信号発生回路を示すブロック図、第5図は
この発明の第1の実施例のスイッチングパターン説明図
、第6図はこの発明の第2の実施例を示すブロック図、
第7図はこの発明の第2の実施例のサイクロコンバータ
回路及びフィルタ回路を示すブロック図、第8図はこの
発明の第2の実施例の第1のスイッチング信号発生回路
を示すブロック図、第9図はこの発明の第2の実施例の
第2のスイッチング信号発生回路を示すブロック図、第
10図はこの発明の第2の実施例のスイッチングパター
ン説明図、第11図はこの発明の第3の実施例を示すブ
ロック図、第12図はこの発明の第3の実施例のインバ
ータスイッチング回路を示すブロック図、第13図はこ
の発明の第3の実施例のスイッチング信号発生回路を示
すブロック図、第14図はこの発明の第3の実施例のス
イッチングパターン説明図、第15図は従来の直流−交
流電力変換装置を示すブロック図、第16図は従来の直
流−交流電力変換装置のスイッチングパターン説明図で
ある。 2A・・・変圧器、4.4A−・・フィルタ回路、5・
・・電流検出器、6,6A、6B・・・キャリア信号発
生器、12・・・直流電源、13.13A−・・負荷回
路、14・・・インバータ回路、15.15A−・・サ
イクロコンバータ回路、16.16A−・・基準電圧信
号発生回路、17A、17B−・・インバータスイッチ
ング回路、18A、18C−・・スイッチング信号発生
回路、18B−・・第1のスイッチング信号発生回路、
30A・・・第2のスイッチング信号発生回路。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電力を第1の周波数の交流電力に変換するイ
    ンバータ回路と、上記第1の周波数の交流電力を第2の
    周波数の交流電力に変換するサイクロコンバータ回路と
    からなり、上記インバータ回路を構成するスイッチング
    素子のスイッチングは上記インバータ回路に実質的に電
    流が流れていない期間に行なわれることを特徴とする直
    流交流電力変換装置。
  2. (2)直流電力を第1の周波数でデューティ比がほぼ5
    0%の交流電力に変換するインバータ回路と、上記第1
    の周波数の交流電力をパルス幅変調された第2の周波数
    の交流電力に変換するサイクロコンバータ回路とからな
    り、 上記インバータ回路を構成するスイッチング素子は、上
    記サイクロコンバータ回路の出力電流がサイクロコンバ
    ータ回路内を環流している期間にスイッチングされるこ
    とを特徴とする直流交流電力変換装置。
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