JPH06205585A - ３相交直変換器 - Google Patents

３相交直変換器

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JPH06205585A
JPH06205585A JP5193288A JP19328893A JPH06205585A JP H06205585 A JPH06205585 A JP H06205585A JP 5193288 A JP5193288 A JP 5193288A JP 19328893 A JP19328893 A JP 19328893A JP H06205585 A JPH06205585 A JP H06205585A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】配置線から取り込む電流の高調波が非常に少な
く、かつ力率が１である電源を提供する。 【構成】３相交直変換器は、交流駆動調整電流源を有
し、非調整電流制御装置インバータを備える。交流電圧
入力のゼロ交差が、調整電流源の電流制御スイッチに結
合された切換え制御装置へのフィードバック制御信号に
よって監視される。さらに、インバータは、調整され
ず、電流給電または制御され、変換器に流れ込む電流を
検知するため、好ましくは変流器の形の高周波電流セン
サに結合されており、ゼロ交差入力で正弦波入力電流を
取り込むために３相交流調整電流源入力の切換えを制御
するための制御回路の一部を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、交直変換に関する。
【０００２】
【従来技術】電力会社からの配電は、電気が電線中を連
続的に流れるように、３相交流の形で提供されている。
世界中で、機器に電気エネルギーを提供するのに必要な
エネルギーの量を減らすことが好ましいと認識されてい
る。これを達成するための目標の１つは、電力効率を改
善し、力率を１にすることである。
【０００３】本願発明は、コンピュータ用の電源で高い
電力効率を達成し、なおかつ配電線上の高調波ひずみを
少なくするという要件をユーザに課す工場での必要に対
処するために考案された。高調波ひずみは一般に、多数
の独立したユニットが、入力調波を完全には追跡せずに
電流を取り込むために発生する。これは、コンピュータ
では頻繁に発生する問題であり、何らかの手段で解消す
る必要がある。これをどのように効率的に達成するか
が、本願発明によって解決する問題である。
【０００４】一般的な背景として、３相交直変換器に関
する従来技術における特許は多数あり、また発明者の数
も多いことを認識されたい。一般的背景となる特許に
は、米国特許第４８０５０８２号、第４５３３９８７
号、第４６７２５２０号、第５３３１９９４号、第４５
６７５５５号、第４５０４８９５号、第４８３３５８４
号、第４０８４２２０号、第４６３８４１８号、第４８
６６５９２号、第４５０２１０６号、第４６７５８０２
号、第４７６１７２５号、及び第４８８５６７５号があ
る。
【０００５】しかし、電線上で高調波ひずみが少ない高
電力を取り込む必要に迫られ、従来は通常、当業者によ
ってコストのかかる技術が選択されていた。従来、これ
らのコストのかかる技術では、配電線の電力を使って動
作し、配電線の電圧を昇圧または降圧した分離直流電圧
を提供する電動発電機セットが使用されてきたが、（交
直）整流器を使用して調整出力をインバータに供給する
技術もある。
【０００６】３相整流器を使用して出力として昇圧電力
または降圧電圧をインバータに供給することもできる。
そのような整流器には、コンデンサに給電し、コンデン
サを調整インバータに接続することができるものもあ
る。
【０００７】正弦波入力電流を持つ３相交直変換器が必
要とされている。このような変換器は、電源設計に必要
な低重量および短設計サイクルで製作することができ、
信頼性および電力密度が高いので、上述の手法は適切で
はない。
【０００８】米国特許第３７３７７５５号は、非調整変
換器を駆動する直流駆動調整電流源を備えた直直変換器
を記載している。本発明者は、そのような変換器が有用
であることを認めるが、上述のように、解決すべき必要
に適用できるかどうかさえ示唆されていない。本発明者
は、関連出願でそのような変換器を詳細に記載した後
に、再循環によってエネルギーを節約する直直変換器に
関する発明を開示した。交流適用例においても同様の必
要がある。
【０００９】従来技術には、刊行物もある。IEEE Trans
actions on Industry Applications第１Ａ−１２巻、第
４号（１９７６年７／８月）に、E.T.コーキン（Calki
n）らの論文"A Conceptually New Approach for Regula
ted DC to DC Converters Employing Transistor Switc
hes and Pulsewidth Control"（３６９〜３７７ペー
ジ）が掲載されている。本願発明は、このトポロジーに
も使用することができる。上記論文の３７５ページを参
照されたい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】スイッチング・レギュ
レータにおけるエネルギーの回復については、他の出願
で論じられている。IEEE Transactions on Power Elect
ronics、第３巻、第１号（１９８８年１月、２６〜３０
ページ）を参照されたい。しかし、電流給電インバータ
用の何らかの種類のエネルギー回復は提案されていな
い。現在解決する必要があると認識されているものは、
ブローアップの危険や、電磁場が原因となって起こる危
険や、同様な結果を達成できる他の回路による追加費用
なしに、配電線から取り込む電流の高調波が非常に少な
く、かつ力率が１である電源を提供できる能力である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願発明で加えた改良に
よって、設計サイクルを短くするための基礎が提供さ
れ、低重量、高電力密度の変換器が提供される。新規の
３相交直変換器は、交流駆動調整電流源を有し、非調整
電流制御装置インバータを備える。交流電圧入力のゼロ
交差が、調整電流源の電流制御スイッチに結合された切
換え制御装置へのフィードバック制御信号によって監視
される。さらに、インバータは調整されず、電流給電ま
たは電流制御される。インバータは、変換器に流れ込む
電流を検知するため、好ましくは変流器の形では高周波
電流センサに結合されており、ゼロ交差入力で正弦波入
力電流を取り込むために３相交流調整電流源入力の切換
えを制御するための制御回路の一部を形成する。
【００１２】本願発明の１態様による３相交直変換器
は、正弦波入力電流を取り込むための３相交流駆動調整
電流源入力と、直流出力素子と、分離高周波電流センサ
変圧器に結合され、３相入力素子と直流出力素子の間に
結合された、変換器に流れ込む電流を送り、交流駆動調
整電流源入力の切換えを制御するための非調整電流制御
インバータとを有する。変換器は、３対の調整電流源ス
イッチを含み、Ｈ字形ブリッジ構成を有し、前記インバ
ータ回路の整流器ダイオードの逆回復時間の約０．５倍
ないし２．５倍のオーバーラップ時間を有する。
【００１３】コンピュータ適用例に必要な電力の高周波
適用例では、エネルギーの使い方が重要である。従来の
ようにエネルギーを散逸させるのでなく、コンデンサお
よびインダクタとダイオードを使用して、コンデンサが
放電して再循環インダクタを通じてエネルギーを再循環
できるようにすることによって、スイッチを開いてイン
ダクタに蓄えられたエネルギーを解放し、制御ダイオー
ドを使用してエネルギーを変圧器に渡すことができるよ
うに使用できる回路が提供される。関連出願で開示され
た発明を、交流適用例に使用し、エネルギーを節約する
ことができる。したがって、回路の交流電流給電インバ
ータ部分は、インバータを通じて電流の切換えを制御す
るモジュールの形で提供することができる。インバータ
の各スイッチは、ＦＥＴおよびツェナー・ダイオード保
護を有する。本発明によれば、電流給電インバータは、
インダクタに供給される電流に対するインダクタンスを
有する。直列接続第１ダイオードおよびコンデンサがイ
ンバータの脚部と並列に接続されており、ダイオードの
極性は、各インバータ切換えサイクルの始めに、エネル
ギーが回路から出力変圧器−整流器回路に流れるとき、
コンデンサに電流を提供するような極性になっている。
再循環インダクタおよび追加のダイオードがインバータ
の脚部と並列に接続されており、追加のダイオードの極
性は、第２のインダクタ中で電流を再循環するような極
性になっている。さらに、コンデンサと第１のダイオー
ドの接合部と、追加のダイオードと再循環インダクタの
接合部との間のスイッチにより、インバータの動作時
に、エネルギーを散逸・損失せずに、電力散逸なしでコ
ンデンサが放電できるようになる。したがって、少数の
構成要素によって、再循環が行われ回路内のエネルギー
をコンデンサから再循環インダクタへと再循環する、損
失のないクランプ回路が提供される。したがって、本願
発明では、直列接続されたインバータを有し、第１のダ
イオード（Ｄ１）、第２のダイオード（Ｄ２）、および
第５のスイッチ（Ｓ１２）が設けられ、エネルギーを散
逸しないために、第１のダイオードが前記第５のスイッ
チと直列接続され、前記第２のダイオードとも直列であ
り、この直列の組合せがインバータの脚部と並列に接続
された、非調整電流制御インバータを提供した。さら
に、再循環インダクタおよび第２のダイオードがインバ
ータの脚部と並列に接続されており、第２のダイオード
の極性は、再循環インダクタ中での電流の循環が可能な
極性になっている。コンデンサ（Ｃ１）および第１のダ
イオードが直列接続されており、この直列の組合せが、
インバータの前記第１および第２の脚部と並列に接続さ
れている。ダイオード（Ｄ１）の極性は、各インバータ
切換えサイクルの始めに前記コンデンサに電流を提供す
るような極性になっている。コンデンサと第１のダイオ
ードの接合部と、第２のダイオードと第２のインダクタ
の接合部との間の第５のスイッチにより、インバータの
動作中に電力散逸なしで放電が可能になる。
【００１４】
【実施例】好ましい実施例について詳細に検討する前
に、米国特許第３７３７７５５号で例示される種類の周
波数変換装置を示す図４を参照しておくのが有意義であ
ろう。この装置は、直直変換器を使用し直流駆動調整電
流源で非調整インバータを駆動している。そのような非
調整インバータが３相交流電流源から電力を取り込むた
めの回路で有効に使用できることは認識されていない。
【００１５】本願発明では、取り込まれる電流を正弦波
の形状にするパルス幅変調整流器を提供した。さらに、
本願発明では、米国特許第３７３７７５５号に示された
タイプの非調整インバータに、整流器に給電して、変圧
された交流電流を所望の（昇圧または降圧された）直流
電流に変換するための電流給電装置として電力変圧器を
追加した。
【００１６】本願発明では、電流源の正弦波電流スイッ
チを制御するために、単一の電圧制御フィードバック・
ループおよび単一の電流フィードバック・ループを追加
した。ゼロ交差情報は、電源の各相からパルス幅変調制
御装置（ＰＷＭ Ｒ ＣＴＲＬ）への入力によって提供
される。この制御装置は、交直整流器回路の電流スイッ
チの切換えを制御する。
【００１７】本願発明では、高周波変流器の形の電流セ
ンサを選択した。このセンサは、電流フィードバック・
ループとして、好ましくは電力変圧器の二次側に、また
は図２に示すように一次側に結合される。ここでホール
効果素子を電流センサとして選択することもできたが、
そうすると、ドリフト制御やその他の因子による欠点が
生じる。同様に、抵抗器を使用することもできたが、そ
うすると、高電力を使用するのでコストがかかる。図３
には、３相交直変換器の形の本発明の別の実施例を示
す。図１に対する修正点は、この目的で、スイッチＳ７
およびスイッチＳ８用の線上に変流器ＴＣを使用し、ス
イッチＳ７およびスイッチＳ８をダイオードとＯＲ接続
し、パルス幅変調制御装置にドット接続したことであ
る。したがって、変流器の位置を除き、図１、図２、図
３は同じであり、一括して論じることにする。
【００１８】本願発明では、フリーホイーリング発振器
を使用してインバータ回路の切換えを制御する。このた
め、インバータはまったく調整されず、制御回路が不要
になるが、インバータのスイッチは、すべて開となら
ず、スイッチのタイミングがオーバーラップする時間が
いつでも短くなるようにしてあるので、常に保護され
る。
【００１９】本願発明では、整流回路のダイオード導体
を強制的にオフにする。
【００２０】本願発明の改良の結果として、高ワット数
の電源に電流給電インバータを備えることができ、配電
線から分離され配電線上で発生する高調波が少ない正弦
波電流を取り込むための１６０００Ｗの範囲の電力レベ
ルを提供することができる。
【００２１】本願発明について詳細に検討すると、図１
ないし図３から分かるように、本願発明は、従来の装置
を変更し、直流駆動調整電流源を３相交流駆動調整電流
源で置き換えて正弦波入力電流を取り込むことによって
得られたものである。本願発明の好ましい実施例による
３相変換電力器では、非調整インバータを使用している
が、直流駆動調整電流源を３相交流駆動調整電流源で置
き換えて、正弦波交流入力電流を取り込んでいる。
【００２２】図１ないし図３に示す組合せの結果、出力
が分離され、正弦波入力電流を使用する３相交直変換器
が得られる。この正弦波入力電流により、変換器の力率
はほぼ１となり、発生する高周波線電流高調波はあった
としてもごく少ない。
【００２３】やはり正弦波入力電流を取り込む図４の回
路と比較すると、３相交流駆動調整電圧源によって電力
を供給される調整インバータ、すなわち本願発明の好ま
しい実施例である図１ないし図３の回路は、はるかに簡
単であり、しかも交直変換器で使用される電流駆動のた
めに、構成要素に対する応力が少ないことが立証されて
いる。
【００２４】図１ないし図３および図４に示すタイプの
変換器を制御するには、電流源インダクタＬ１を流れる
直流電流を正確に検知する必要がある。好ましい実施例
では、この目的で、変流器ＴＣを使用している。電流検
知用変流器ＴＣは、電力変圧器Ｔ１の二次側にあること
が好ましいが、本願発明から逸脱することなく一次側に
使用することもできる。
【００２５】図４の回路で代用として変流器を使用する
場合、従来の技術で必要なコンデンサＣ１が存在し、か
つ従来技術の切換えタイミングを示す図６に示されたイ
ンバータ・スイッチＳ７−Ｓ１０のパルス幅が可変であ
るために、インダクタＬ１電流を正確に検知することが
できなくなる。おそらく、従来技術の回路で分巻素子ま
たはホール効果素子を代用として使用できようが、これ
らの素子には、本願発明の好ましい実施例で使用される
変流器には存在しない限界がある。
【００２６】好ましい実施例では、図１ないし図３のイ
ンバータ・スイッチＳ７ないしＳ１０は常に電流を導通
する。これは、スイッチＳ７とスイッチＳ１０、または
スイッチＳ８とスイッチＳ９の導通対の間に少量のオー
バーラップを設けることによって保証される。従来の特
許ではオーバーラップがあったが、そこではオーバーラ
ップの長さを、図１の出力ダイオードＤ７ないしＤ１０
が逆回復できるのに十分な長さにすべきことが指摘され
ていた。しかし、本願発明では、ダイオード逆回復電流
がピークに達するとき、あるいは、以後の最初の信号ピ
ーク時に、開放スイッチ対が開くようにオーバーラップ
時間を調整することを提案する。こうすると、インバー
タ装置の電圧応力が大幅に削減され、かつ効率も改善さ
れることが分かるであろう。本願発明の好ましい実施例
では、これは、オーバーラップ時間が逆回復時間（ｔｒ
ｒ）の約０．５倍ないし２．５倍になるように設計する
ことによって達成されている。
【００２７】このオーバーラップ時間により、インダク
タＬ１に追加のエネルギーを蓄えることができ、変流器
ＴＣがインダクタ電流から分離される。変流器ループを
含む制御回路は、線電位から分離され、電力を全く散逸
しない（代替例では、抵抗器を使用し、電力を散逸す
る）。
【００２８】スイッチＳ７ないしＳ１０は、タイミング
・パルスのために、インバータ動作用の独立の方形波発
振器（ＯＳＣ）に結合される。この動作によって短時間
のオーバーラップが可能になり、正常な動作中、図６に
示すように、短いオーバーラップ時間の間Ｓ７ないしＳ
１がすべてオンになるので、交番対角スイッチは、スイ
ッチＳ７ないしＳ１０が次に順番ができたときオンにな
るまでオフにならない。この場合も、制御装置へのゼロ
交差入力が線入力によって提供されるので、電流が取り
込まれた後に正弦波形の線が続く。発振器のタイミング
は制御装置に従属せず、調整されない。しかし、希望す
るなら、同期をとるために発振器のタイミングを制御装
置に結合することができる。ただし、この方法は本願発
明の好ましい実施例ではなく、代替例にすぎない。
【００２９】本願発明の好ましい実施例では、オーバー
ラップ継続時間中、すべての電流源スイッチ（Ｓ１ない
しＳ６）が開く。その結果、インダクタＬ１電流は引き
続きフリーホイーリング・ダイオード中を流れるが、増
大することはない。本願発明の電流源スイッチ（Ｓ１な
いしＳ６）は、米国特許第３７３７７５５号の切換え素
子３０５と類似した機能を提供することに留意された
い。
【００３０】本願発明の好ましい実施例における電流源
スイッチの制御は、図１ないし図３の論理インバータｌ
および論理"ＡＮＤ"ゲートＡによって提供される。Ａ
は、各スイッチに１つずつある６つのＡＮＤゲートを表
していることを認識されたい。なお、スイッチについて
の本願発明の好ましい実施例では、一般にＮチャネル電
力ＭＯＳＦＥＴを使用する。本願発明で扱う周波数は、
コンピュータ適用例に必要な高周波数である。
【００３１】さらに図１ないし図３を参照すると、調整
電流源スイッチは、パルス幅変調制御回路によって変調
（開閉）される。各スイッチは、パルス幅変調制御装置
ブロックの左側に入る３本の入力線によって提供される
正弦波関数に従って変調され、該ブロックの右側に入る
電圧および電流フィードバック線によって修正される。
パルス幅変調制御回路は、当業者なら構築できるとみな
される制御回路である。
【００３２】この制御回路は、線からのゼロ交差入力を
有するだけでなく、センサＴＣからの単一の電圧ループ
および電流ループを使用し、パルス幅変調によって直流
出力電圧を調整する。単一電圧制御ループは、直流出力
電圧を結合するリード線によって電圧を検知し、電力制
御回路を介して電流パルス・スイッチＳ１ないしＳ６の
継続時間を制御する。
【００３３】スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３とフリーホイー
リング・ダイオードＤＦＷによって提供される電流パル
スは、ノードＡで合計されて、インダクタＬ１中に定電
流を生成する。この電流がスイッチＳ７ないしＳ１０に
流れ込み、これらのスイッチは電流を電力変圧器Ｔ１の
一次側に送る。スイッチＳ７およびスイッチＳ１０が閉
じると、電流は電力変圧器Ｔ１の一次側を通って１方向
に流れた後、ノードＢ上に流れる。スイッチＳ８および
スイッチＳ９が閉じると、Ｔ１の一次側を通る電流が反
対方向に流れ、やはりノードＢ上に流れる。すべてのス
イッチが閉じると（Ｓ７およびＳ１０は、Ｓ８およびＳ
９が一定のオーバーラップ時間の間閉じていないかぎり
開かない。逆も同様である）、電流は２つに分かれ、電
力変圧器Ｔ１に入らずにインバータを直接通過するよう
になる。次の２つのスイッチが閉じる前にＴ１に流れ込
んだ電流は、Ｔ１の漏れインダクタンスがエネルギーを
直流出力に渡すので、しだいに減っていき最後はゼロに
なる。電流はインバータを通ってノードＢまで流れる。
電流は、ノードＢを離れると、分かれてスイッチＳ４、
Ｓ５、Ｓ６、およびフリーホイーリング・ダイオードＤ
ＦＷに入る。各スイッチから流出する電流と各スイッチ
に流れ込む電流は各脚部（すなわち、Ｓ１、Ｓ４、また
はＳ２、Ｓ５、またはＳ３、Ｓ６）で異なるので、電流
パルスは、入力フィルタＦＲＴ１をスイッチに接続する
３本の線中を流れる。これらのパルスは、ＦＴＲ１によ
って平均されて、入力線中を流れる正弦波電流となる。
一方、Ｔ１の一次側を流れる交流電流は交流二次電流を
発生させ、それがダイオードＤ７ないしＤ１０によって
整流されて、直流出力電圧を生成する。
【００３４】上述のように、３相交流入力整流器と非調
整インバータの結合により、電圧が昇圧または降圧され
ると共に、３相線入力と二次側出力の電圧分離が行われ
る。図４で示す可能な技術は、直流電流を調整直流電圧
にし、直流調整出力をコンデンサで使用する。これによ
って高調波の問題は適切に解決されない。この問題は、
電流給電非調整インバータまたはチョッパによって解決
される。
【００３５】好ましい実施例は高ワット周波数変換装置
の設計に適している。
【００３６】エネルギー保存インバータの好ましい実施
例の説明 従来技術のツェナー・ダイオードによる電力の散逸を避
けると共に、やはり電力を散逸する、図４に関してこれ
までに述べた開発された代替手法も避けることができ
る。その解決策は、電力散逸なしにコンデンサＣ１が放
電できるようにする再循環エネルギー源とみなすことが
できる。電力散逸なしにコンデンサＣ１を放電させるた
めの回路を図７に示す。この回路は、図のインバータ・
モジュールと、図１ないし図３の変流器を使用して、交
流電流を直流電流に変換する。
【００３７】この回路では、図４の抵抗器Ｒ１（または
Ｒ２）をスイッチＳ１２、ダイオードＤ２、およびイン
ダクタＬ３で置き換える。このダイオードはフリーホイ
ーリング・ダイオードである。スイッチＳ１２は、各切
換えサイクルの始めに閉じ、ダイオードＤ１を通過する
電流ＩＤ１が停止するとすぐ電流ＩＬ３を流させる。電
流ＩＬ３は、コンデンサ電圧ＶＣ１およびソース電圧Ｖ
１に応じて制御された形で流れる。コンデンサの電圧Ｖ
Ｃ１がＶ１まで放電するのに十分な時間スイッチＳ１２
が閉じたままである場合、ＩＬ３における電流は引き続
きインダクタＬ３、ダイオードＤ１、およびスイッチＳ
１２中を循環する。スイッチＳ１２が開くと、切換えサ
イクルが終了する前の一定の時間、インダクタＬ３がす
べてのエネルギーを出力素子（抵抗荷重ＲＬ）に渡すま
で、ＩＬ３で示される電流がダイオードＤ２中を流れ
る。これで、回路は次の切換えサイクルの準備ができ
る。
【００３８】したがって、エネルギーを節約する電流給
電インバータは、次のものを有する。
【００３９】直列に接続された第１のスイッチ（Ｓ７）
または第２のスイッチ（Ｓ９）を有する第１の脚部と、
直列に接続された第３のスイッチ（Ｓ８）および第４の
スイッチ（Ｓ１０）を有し、第１の脚部と並列接続され
た第２の脚部とを含む電流給電インバータ。バック・レ
ギュレータが、電源からインバータに電流を提供する第
１のインダクタＬ１を提供する。インバータ自体は、直
列接続された第１のダイオードＤ１とコンデンサＣ１を
有する。この直列の組合せがインバータの第１の脚部お
よび第２の脚部と並列に接続されており、第１のダイオ
ードＤ１の極性は、各インバータ切換えサイクルの始め
にコンデンサに電流を提供するような極性になってい
る。直流出力を供給するために、一次側と二次側を有す
る変圧器Ｔ１を整流器回路と接続する。この整流器出力
を使用して、バック・レギュレータの切換えを制御する
ことができる。変圧器の一次側は、前記インバータの第
１および第２の脚部におけるインバータ・スイッチの接
合部に接続される。直列に接続された第２のインダクタ
Ｌ３と第２のダイオードＤ２が、インバータの第１およ
び第２の脚部と並列に接続される。第２のダイオードの
極性は、前記第２の再循環インダクタＬ３中で電流が循
環できるような極性である。この目的で、インバータの
動作中、電力散逸なしでコンデンサを放電させるため
に、コンデンサと第１のダイオードの接合部と第２のダ
イオードと第２のインダクタの接合部との間に第５のス
イッチＳ１２が接続されている。
【００４０】電流給電インバータ用モジュール 図７におけるＳ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１２、Ｄ１、Ｄ２
は、電力混成モジュールとして実装することが好まし
い。図８に示すように、電流給電インバータ用のモジュ
ールは、直列に接続された第１のスイッチＳ７および第
２のスイッチＳ９を有する第１の脚部と、直列に接続さ
れた第３のスイッチＳ８および第４のスイッチＳ１０を
有する第２の脚部とを含むモジュール回路を有する。第
１のダイオードＤ１および第２のダイオードＤ２と、第
５のスイッチＳ１２は、図の直列の組合せとして接続さ
れる。第１のダイオードは、第５のスイッチに直列接続
され、前記第２のダイオードとも直列になっており、こ
の直列の組合せがインバータの脚部と並列に接続され
る。第１のダイオードおよび第２のダイオードの極性
は、反対方向に電流を運ぶような極性である。
【００４１】このモジュールを使用すると、電流給電イ
ンバータ・スイッチを、モジュールを使う回路の素子と
して使うことによって、電力再循環に使用することがで
きる。コンデンサＣ１が設けられ、第１のダイオードと
コンデンサが直列に接続され、この直列の組合せが、イ
ンバータの第１および第２の脚部と並列に接続されてい
る。ダイオードＤ１の極性は、各インバータ切換えサイ
クルの始めにコンデンサに電流を提供するような極性に
なっている。図７の図は、図８にも適用できる。
【００４２】主回路と、このモジュールを高周波数（コ
ンピュータが必要な）電流給電変換器回路の素子とする
回路では、コンデンサＣ１が第１のダイオードと直列に
接続され、直列接続された再循環インダクタＬ３があ
り、直列接続された再循環インダクタＬ３と第２のダイ
オードＤ２がインバータの前記第１および第２の脚部と
並列に接続され、前記第２のダイオードの極性が、前記
再循環インダクタ中での電流の再循環が可能なような極
性になっていることに留意されたい。第５のスイッチＳ
１２は、インバータの動作中、電力散逸なしでコンデン
サを放電させるために、コンデンサと第１のダイオード
の接合部と前記第２のダイオードと第２のインダクタの
接合部との間に接続されている。
【００４３】モジュールのスイッチは、適切なゲート抵
抗器および保護ツェナー・ダイオードを持つ電力ＦＥＴ
によって形成されたスイッチによって提供されている。
インバータのスイッチＳ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０はそれ
ぞれ、ツェナー・ダイオードＺ１ないしＺ４で保護され
ている。
【００４４】周波数変換装置用として述べた回路は、エ
ネルギー源が交流源であるときは、交流回路用に使用す
ることも、直直変換器で使用することも可能である。ど
ちらの適用例においても、好ましい実施例は、高周波適
用例において電流給電インバータに使用できる損失のな
いクランプを提供することによって、エネルギーおよび
再循環エネルギー資源を節約する。この技術は、ブース
ト・モードまたは固定デューティ・サイクル・モードで
パルス幅変調を使用するどの電流給電Ｈ字形ブリッジ回
路にも適用できる。直流適用例の場合、完全な電流給電
チョッパにより、混成モジュール中に損失のないクラン
プ回路を設けることが可能となる。
【００４５】図７と図８のどちらにおいても、インバー
タ回路の交流源は同一であり、図１ないし図３に関して
示し、説明したものと同じであり、ＴＣは図１、図２、
図３に示したのと同様に配置することができる。
【００４６】適用例 本願発明は、コンピュータ・システム用の１６ＫＷ周波
数変換装置で使用することができる。こうしたシステム
は高周波変成器および固定周波数インバータを必要と
し、再循環エネルギー回復回路は、図７に示す前述のク
ランプ回路と、混成モジュール回路設計を示す図８の混
成モジュールにおける同じ回路を使用することによっ
て、システムのエネルギー効率をはるかに高くする。
【００４７】本願発明の好ましい実施例について説明し
たが、当業者なら現在でも将来でも、頭記の特許請求の
範囲内で様々な改良を施すことができることに留意され
たい。特許請求の範囲は、初めて開示された本願発明の
適切な保護を維持するものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】３相交直変換器の形の本願発明の好ましい実施
例を示す図である。
【図２】３相交直変換器の形の本願発明の別の好ましい
実施例を示す図である。
【図３】３相交直変換器の形の本願発明の別の好ましい
実施例を示す図である
【図４】従来技術の電圧駆動周波数変換装置を示す図で
ある。
【図５】好ましいチョッパの切換えタイミングを示す図
である。
【図６】図４に示す従来技術の素子で使用できるチョッ
パの切換えタイミングを示す図である。
【図７】エネルギー再循環を提供する好ましい実施例の
概略図である。
【図８】好ましいインバータ・モジュールを示す図であ
る。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】正弦波入力電流を取り込むために３相電源
    に結合され、３相電源によって正弦電流を取り込むため
    に提供される正弦波関数に従って変調される、３相交流
    駆動調整電流源と、 直流出力素子と、 前記３相調整電流源と前記直流出力素子の間に結合さ
    れ、かつ分離高周波電流センサに結合された、前記調整
    電流源から流れ込む電流を検知し、前記交流駆動調整電
    流源の切換えを制御するための非調整電流制御インバー
    タとを備える、３相電源から正弦波入力電流を取り込む
    ための３相交直周波数変換装置。
  2. 【請求項２】さらに、Ｈ字形ブリッジ構成を有し、前記
    電流源スイッチの逆回復時間の約０．５倍ないし２．５
    倍のオーバーラップ時間を持つ複数の調整電流源スイッ
    チを備えることを特徴とする、請求項１に記載の３相交
    直周波数変換装置。
  3. 【請求項３】さらに、非調整電流制御インバータに結合
    された、分離を提供し交流電流を直流電流に変換するた
    めの変圧器（Ｔ１）および整流器を備えることを特徴と
    する、請求項２に記載の３相交直周波数変換装置。
  4. 【請求項４】高周波電流センサＴｃが、インバータ変圧
    器Ｔ１の一次側に結合されることを特徴とする、請求項
    ３に記載の３相交直周波数変換装置。
  5. 【請求項５】高周波電流センサＴｃが、インバータ変圧
    機Ｔ１の二次側に結合されることを特徴とする、請求項
    ３に記載の３相交直周波数変換装置。
  6. 【請求項６】互いにＯＲ接続された２つの電流センサＴ
    ｃが、インダクタからインバータに流れる電流を検知し
    て単一の変圧器と同一の結果を与えるように結合される
    ことを特徴とする、請求項３に記載の３相交直周波数変
    換装置。
  7. 【請求項７】直列に接続された第１のスイッチ（Ｓ７）
    および第２のスイッチ（Ｓ９）を有する第１の脚部と、
    直列に接続された第３のスイッチ（Ｓ８）および第４の
    スイッチ（Ｓ１０）を有する、第１の脚部と並列に接続
    された第２の脚部とを含む電流給電インバータと、 第１のダイオード（Ｄ１）および第２のダイオード（Ｄ
    ２）と第５のスイッチ（Ｓ１２）とを備え、 前記第１のダイオードが前記第５のスイッチに直列接続
    され、前記第２のダイオードと直列になっており、この
    直列の組合せがインバータの脚部と並列に接続されるこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の３相交直周波数変換
    装置。
  8. 【請求項８】前記第１のダイオードおよび第２のダイオ
    ードの極性が、電流を反対方向に運ぶような極性になっ
    ていることを特徴とする、請求項７に記載の３相交直周
    波数変換装置。
  9. 【請求項９】さらに、モジュールを使用する回路の素子
    としてコンデンサ（Ｃ１）を備え、 第１のダイオードとコンデンサが直列に接続され、この
    直列の組合せがインバータの第１および第２の脚部と並
    列に接続され、前記ダイオード（Ｄ１）の極性が、各イ
    ンバータ切換えサイクルの始めに前記コンデンサに電流
    を供給するような極性になっていることを特徴とする、
    請求項７に記載の３相交直周波数変換装置。
  10. 【請求項１０】さらに、モジュールを使用する回路の素
    子としてコンデンサ（Ｃ１）を備え、 コンデンサ（Ｃ１）が第１のダイオードと直列に接続さ
    れ、直列接続再循環インダクタ（Ｌ３）があり、直列接
    続再循環インダクタ（Ｌ３）と第２のダイオード（Ｄ
    ２）がインバータの前記第１および第２の脚部と並列に
    接続され、前記第２のダイオードの極性が、前記再循環
    インダクタ中での電流の循環が可能となるような極性に
    なっており、 インバータの動作中、電力散逸なしでコンデンサを放電
    させるために、前記第５のスイッチが、前記コンデンサ
    と前記第１のダイオードの接合部と前記第２のダイオー
    ドと第２のインダクタの接合部との間に接続されること
    を特徴とする、請求項９に記載の３相交直周波数変換装
    置。
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