JPH057950B2 - - Google Patents

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JPH057950B2
JPH057950B2 JP57180132A JP18013282A JPH057950B2 JP H057950 B2 JPH057950 B2 JP H057950B2 JP 57180132 A JP57180132 A JP 57180132A JP 18013282 A JP18013282 A JP 18013282A JP H057950 B2 JPH057950 B2 JP H057950B2
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JP
Japan
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bridge
diode
transistor
speed
power
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP57180132A
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English (en)
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JPS5970185A (ja
Inventor
Chihiro Okatsuchi
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP18013282A priority Critical patent/JPS5970185A/ja
Publication of JPS5970185A publication Critical patent/JPS5970185A/ja
Publication of JPH057950B2 publication Critical patent/JPH057950B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は自己消弧形素子と高速ダイオードと
を用いた高効率で経済的な電力変換装置に関す
る。
〔発明の技術的背景〕
トランジスタやゲートターンオフサイリスタや
電界効果トランジスタ等の自己消弧形素子の発達
によりパルス巾変調(以下PWMという)インバ
ータが広く使用されるようになつてきた。PWM
インバータの直流側電圧は一般には可変する必要
がないので交流電源を全波整整流して使用する
が、交流電源側に電力を回生する必要がある場合
にはインバータ側変換ブリツジとまつたく同じ回
路をインバータの交流側に接続してPWM制御に
より交流電源に電力を回生する方法が従来用いら
れている。第1図はこのような従来の交流電源側
に電力を回生することのできる電力変換装置の回
路図を示したものである。
なお以下の説明においては自己消弧形素子とし
てトランジスタを使用した電力変換装置について
説明するが、他の自己消弧形素子を使用した場合
も原理的には同様の動作をおこなう。
交流電源1から高速ヒユーズ2と交流リアクト
ル3を介してトランジスタブリツジ4の交流側接
続端子に交流電源が供給される。トランジスタブ
リツジ4は、トランジスタ4aと高速ダイオード
4bとを並列接続したアームを複数個組合せて構
成されている。第1図の回路では6アームからト
ランジスタブリツジ4が構成されている。トラン
ジスタブリツジ4の直流側接続端子からは初期充
電用の限流抵抗5を通してコンデンサ6を充電
し、充電完了後接点7を閉じてインバータブリツ
ジ8により交流に変換して交流電動機9に交流電
力を供給するように構成されている。
一方交流電動機9からのエネルギを回生して制
動をかける場合には、インバータブリツジ8が順
変換器として動作し、回生電力はコンデンサ6を
充電する。コンデンサ6の端子電圧が上昇したこ
とを検出してトランジスタブリツジ4を逆変換器
として動作させ交流電源1に電力を回生する。こ
の場合交流リアクトル3はトランジスタブリツジ
4をPWM制御する場合の電流変化率を制限する
ために用いられる。なおこのようにトランジスタ
ブリツジ4を逆変換器として動作させる場合に
は、交流電源1と同期を取つてトランジスタをオ
ンオフさせて力率がほぼ1になるような位相で回
生運転をおこなう。
このような、トランジスタブリツジ4をPWM
制御して使用する場合には、トランジスタ4aと
並列に接続されるダイオードには高速ダイオード
4bを使用する必要がある。これはトランジスタ
ブリツジ4内で直列に接続された2アームの一方
のダイオードに変換電流が流れている時他方のト
ランジスタをオンすると、ダイオードが逆方向を
回復するまではトランジスタの動作によりコンデ
ンサ6が短絡状態となり、大きな短絡電流が流れ
たことになるので損失が大きくなるのを防止する
ため、および素子の劣化を防止するためである。
またダイオードの回復時に大きなサージ電圧が発
生することがあるので、ダイオードの順換電流を
急速に制限する必要があるからである。
〔背景技術の問題点〕
しかし高速ダイオードは整流用ダイオードに比
べて順方向電圧が20〜30%程度高いためトランジ
スタブリツジ4が順変換器として動作している場
合には、ダイオードに大半の電流が流れてしま
い、順方向電圧降下およびこれに伴う通電損失が
大きくなつてしまうため変換装置の効率が低下す
るという欠点がある。
またトランジスタブリツジ4が順変換器として
動作している場合にはトランジスタ4aをオフし
てダイオードブリツジとして動作させる方がスイ
ツチング損失が減少して効率が向上するが、この
回路がコンデンサ入力の整流回路となるためダイ
オードに流れる電流波形の通電角が60゜程度とな
りピーク電流が大きくなる。したがつてトランジ
スタ4aの電流容量に比べて高速ダイオード4b
の電流容量を2〜3倍大きく取る必要がある。と
ころが市販されているトランジスタとダイオード
とをペアとしたトランジスタモジユールではその
電流定格がトランジスタとダイオードとで同一で
あるため、第1図に示した回路にこのトランジス
タモジユールを用いる場合には高速ダイオード4
bにさらに並列に高速ダイオオードを追加接続す
る必要がある。しかし高速ダイオードは前述した
ように順方向電圧が一般のダイオードに比べて大
きく損失が大きいことと、高価であることおよび
並列に接続した場合に電流バランスを考慮する必
要等が問題点として発生する。特に電流バランス
の点に関しては、トランジスタモジユール内部に
使用されている高速ダイオードと市販されている
単体の高速ダイオードとでは特性が合わされてい
ないので、外部に追加接続したダイオードにほと
んどすべての電流を流すような大きな容量を持つ
た高速ダイオードを接続する必要がある。したが
つて高価な大容量の高速ダイオードを使用しなけ
ればならない経済的に不利であつた。さらに直流
側の短絡事故に備えて高速ヒユーズ2を用いて保
護するように構成されているため、高速ダイオー
ド4b部の電流耐量が高速ヒユーズ2の電流耐量
に比べて大きくなるように選ぶ必要があるが、モ
ジユール形の素子ではリード口出しがボンデイン
グ形を使用しているため、この選択が困難である
という欠点もあつた。
〔発明の目的〕
この発明の目的は高価な大容量の高速ダイオー
ドを必要としない経済的でしかも効率の高い電力
変換装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
この発明では上記目的を達成するために、並列
接続した自己消弧形スイツチと高速ダイオードか
らなるアームを複数個組合せた第1のブリツジと
順方向電圧降下が前記高速ダイオードより低い能
動素子からなるアームを複数個組合せた第2のブ
リツジとを有し、前記第1のブリツジの交流側接
続端子はそれぞれ交流リアクトルを介して、前記
第2のブリツジの交流側接続端子は直接または交
流リアクトルを介して交流電源に接続され、前記
第1および第2のブリツジの直流側接続端子は共
通接続されたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
第2図はこの発明の一実施例を示した回路図で
ある。なお第1図に示したと同一部分には同一符
号を付してその説明を省略する。
トランジスタブリツジ4の交流側接続端子は交
流リアクトル3を介して交流電源に接続される。
またダイオードブリツジ10の交流側接続端子は
直接または交流リアクトルを介して交流電源1に
接続される。なり第2図の実施例で直接に接続さ
れた場合を示している。ダイオードブリツジ10
の直流側はトランジスタブリツジ4の直流側と並
列に接続される。トランジスタ4aと並列に接続
されるダイオードは前述したように高速ダイオー
ドである必要があるが、ダイオードブリツジ10
を構成するダイオードは一般の整流用ダイオード
が使用できる。これはダイオードブリツジ10を
構成するダイオードの逆方向が回復していなくて
もトランジスタ4aによつてコンデンサ6が直接
短絡されることはなく必ず交流リアクトル3を介
して電流供給がおこなわれるからである。このた
め交流電動機9が駆動中の場合には電力はダイオ
ードブリツジ10を介してコンデンサ6に供給さ
れる。ダイオードブリツジ10を構成するダイオ
ードの順方向電圧降下は高速ダイオード4bに比
して20〜30%程度低いため、高効率運転が可能
で、しかも価格的にも高速ダイオード4bに比し
て安価であるため経済的である。
交流電動機9が回生運転中でコンデンサ6の電
圧が上昇すると、ダイオードブリツジ10には逆
電圧が印加されオフ状態となる。したがつてこの
状態でトランジスタブリツジ4をオンオフするこ
とにより交流電源1に電力を回生することができ
る。
一般には交流電動機9の減速中の場合にのみ電
力回生をおこない、しかも回生電力は界磁が一定
の場合には電動機速度にほぼ比例するので、トラ
ンジスタブリツジ4の電流定格はインバータブリ
ツジ8の半分程度で充分である。したがつて経済
的なブリツジを選定できる。インバータブリツジ
8やコンデンサ6の短絡事故の場合には事故電流
はダイオードブリツジ10を通つて流れ、高速ヒ
ユーズ2を溶断するのでダイオードブリツジ10
を保護することができる。
従来の回路ではトランジスタブリツジ4にモジ
ユール素子を使用した場合には口出し線が溶着方
式であつたため素子の電流耐量が小さく、高速ヒ
ユーズ2でダイオード部を保護することが困難で
あつたが、この発明によればこの点も改良され
る。
なお第2図に示した実施例ではトランジスタブ
リツジ4の交流側端子にのみ交流リアクトル3を
接続したが、ダイオードブリツジ10の交流側接
続端子にも別の交流リアクトルを接続し、交流リ
アクトル3とのインダクタンス分を適当に選ぶこ
とにより交流電源1からコンデンサ6に流入する
電流をダイオードブリツジ10とトランジスタブ
リツジ4のダイオード部に分担させて流すことも
可能である。また、負荷電動機として交流電動機
9の代りに直流電動機を用いインバータブリツジ
8を単相にして両極性の直流電流を流すようにし
た回路にもこの発明は適用できるのはいうまでも
ない。さらにまたダイオードブリツジ10をサイ
リスタブリツジに置換し、負荷側の故障をゲート
しや断によりしや断するように構成してもよい。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて詳細に説明したようにこ
の発明では、交流電源からの流入電力は、順方向
電圧降下が高速ダイオードより低い整流用の能動
素子を用いたブリツジを通り、回生電力のみを自
己消弧形素子と高速ダイオードとから成るブリツ
ジを通して伝送するように構成したので、負荷の
駆動時には少ない電圧降下で高効率の運転が可能
であるとともに、回生時には実効電流が減少する
ため、回路構成を小さくでき、経済性の向上を図
ることができる。高効率で経済的な電力変換装置
を実現することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電力変換装置の回路図、第2図
はこの発明の一実施例の回路図である。 1……交流電源、3……交流リアクトル、4…
…トランジスタブリツジ(第1のブリツジ)、4
a……トランジスタ(自己消弧形スイツチ)、4
b……高速ダイオード、10……ダイオードブリ
ツジ(第2のブリツジ)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 並列接続した自己消弧形スイツチと高速ダイ
    オードからなるアームを複数個組合せた第1のブ
    リツジと、順方向電圧降下が前記高速ダイオード
    より低い能動素子からなるアームを複数個組合せ
    た第2のブリツジとを有し、前記第1のブリツジ
    の交流側接続端子はそれぞれ交流リアクルを介し
    て、前記第2のブリツジの交流側接続端子は直接
    または交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
    れ、前記第1および第2のブリツジの直流側接続
    端子は共通接続されたことを特徴とする電力変換
    装置。
JP18013282A 1982-10-14 1982-10-14 電力変換装置 Granted JPS5970185A (ja)

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