JPH0698551A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アノ―ドリアクトルの蓄積エネルギを回生
回路を介して交流電源へ回生する回生回路を備えた電力
変換装置において、回生回路内部のコンデンサとアノ―
ドリアクトルに並列接続される外部のコンデンサと、そ
の間の配線のインダクタンスで共振回路が構成されて高
周波共振電流が流れるのを防止する。 【構成】 自己消弧形半導体素子と一端が直流回路の正
極（又は負極）に接続された電流増加率抑制用のリアク
トルの直列回路と、該リアクトルと並列に接続された第
１のダイオ―ドとコンデンサよりなる直列回路より構成
される電力変換装置において、前記コンデンサに蓄積さ
れたエネルギを回生いるための正極電位（又は負極電
位）を基準としてた電力回生変換器を設け、該電力回生
変換器の正極（又は負極）とは異る他の入力極と前記コ
ンデンサと第１のダイオ―ドの接続点を第２のダイオ―
ドで接続したことを特徴とする電力変換装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アノ―ドリアククトル
のエネルギの一部を回生する電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の電力変換装置の構成図で
あり、アノ―ドリアクトル１１（以後単に（ＡＬ11と記
す）の片端子はＰ側（正極）直流端子３１に接続されて
いる。また、この端子はコンデンサ１３、回生回路２２
の一端に接続されている。ＡＬ11の他端は自己消弧形半
導体電力素子１a のアノ―ドに接続されている。また、
この端子は、ダイオ―ド１２のアノ―ドに接続されてい
る。自己消弧形半導体電力素子１a には、ダイオ―ド２
a が逆並列に接続されている。自己消弧形半導体電力素
子１a には、更にスナバ回路３a が並列に接続されてい
る。自己消弧形半導体電力素子１a のカソ―ドは、出力
端子３３、及び自己消弧形半導体電力素子１b のアノ―
ドに接続されている。自己消弧形半導体電力素子１b に
も、１a と同様に、ダイオ―ド２b が逆並列に接続され
ており、また、スナバ回路３b が並列に接続されてい
る。自己消弧形半導体電力素子１b のカソ―ドは、Ｎ極
（負極）直流端子３２に接続されている。ダイオ―ド１
２のカソ―ドは、コンデンサ１３の他端、及び回生回路
２２の＋端子に接続されている。回生回路２２の交流出
力は連系トランス２３を介して交流電源２４に接続され
ている。本実施例は、回生回路にＤＣ―ＡＣ変換器を用
いて、交流電源へ回生を行った実施例である。

【０００３】図７において、自己消弧形半導体電力素子
１a 、１b 及びダイオ―ド２a 、２b のタ―ンオフ時、
ＡＬ11の蓄積エネルギの一部が、ダイオ―ド１２を介し
てコンデンサ１３に流入する。このエネルギは更に、回
生回路２２へと転送され、連系トランス２３を介して交
流電源２４へ回生される。回生回路２２が動作している
ときは、コンデンサ１３の直流電圧は、ほぼ一定に制御
され、ＡＬ11の蓄積エネルギは交流電源２４へ回生され
る。

【０００４】図８は、回生回路２２の一構成例である。
電圧検出器７１a 、７１b は、＋入力端子、−入力端子
間に接続されている。＋入力端子、−入力端子間には、
コンデンサ２１が接続されている。＋入力端子にはま
た、自己消弧形電力半導体素子７２a 、７２c 、７２e
のコレクタが接続されている。自己消弧形電力半導体素
子７２a 、７２c 、７２e のエミッタは、自己消弧形電
力半導体素子７２b 、７２d 、７２f のコレクタに各々
接続されている。自己消弧形電力半導体素子７２b 、７
２d 、７２f のエミッタは、−入力端子及び電圧検出器
７１b に接続されている。電圧検出器７１a 、７１b の
出力は、制御回路７４に入力されている。制御回路７４
の出力は、ゲ―ト信号７５a 、７５b 、７５c 、７５d
、７５e 、７５f として、ゲ―ト回路７３a 、７３b
、７３c 、７３d 、７３e 、７３f に接続されてい
る。ゲ―ト回路７３a 、７３b 、７３c 、７３d 、７３
e 、７３fの出力は、自己消弧形電力半導体素子７２a
、７２b 、７２c 、７２d 、７２e、７２f に各々接続
されている。（図９では、ゲ―ト回路７３b 〜７３f 及
びゲ―ト信号７５b 〜７５f は省略してある。）回生イ
ンバ―タ２２は、図７に示す極性でコンデンサ２１と並
列に接続されている。

【０００５】図９は回生回路２２の他の構成例である。
本回路は、回生回路として、ＤＣ―ＤＣ変換器を構成
し、直流電源に回生する場合の一構成例である。コンデ
ンサ２１、自己消弧形電力半導体素子９１a 〜９１d 、
及び絶縁トランス９２の一次側巻線より構成される入力
側直流回路と、絶縁トランス９２の二次側巻線、ダイオ
―ド９３a 〜９３d 、及び直流電源９４より構成される
出力側直流回路は、絶縁トランス９２により絶縁されて
いる。直流電源としては、任意の電源を選択可能であ
り、例えば電力変換装置の直流側とすることも可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の電
力変換装置では、以下のような欠点があった。

【０００７】回生回路２２内部のコンデンサ２１と、外
部のコンデンサ１３と、その間の配線のインダクタンス
で共振回路が構成されて高周波電流により回路動作が不
安定になったり、ブス、回路構成部品の高周波過熱を起
すなどの問題があった。通常、回生回路２２は、ＡＬ1
1、コンデンサ１３等からは例えば数ｍ以上離れた位置
に設置されることもあり、コンデンサ１３とコンデンサ
２１間の配線長が長くなると、インダンタンスが大きく
なり、振動現象は、顕著となる。

【０００８】本発明は、上記の欠点を除去するためにな
されたものであって、高周波共振現象を抑制し、ブス、
回路構成用品の高周波過熱を防止した電力変換装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、コンデンサ１３とダイオ―ド１２の接続
点と、回生回路２２との間に接続された第２のダイオ―
ドと、コンデンサ１３と並列に接続された放電抵抗と自
己消弧形電力半導体素子の直列回路、及び前記第２のダ
イオ―ドに並列に接続された抵抗より構成される。

【００１０】

【作用】第２のダイオ―ドにより、回生回路２２内部の
コンデンサ２１から、コンデンサ１３へエネルギの逆流
を防止し共振現象を防止する。

【００１１】又、抵抗及び自己消弧形電力半導体素子に
より、回生回路停止時は、コンデンサ１３に蓄積される
エネルギを消費する機能を有し、また、第２のダイオ―
ドに並列に接続された抵抗により、回生回路２２内部の
コンデンサ２１の電圧が過電圧となることを防止する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成図である。

【００１３】ダイオ―ド１２とコンデンサ１３の接続点
に、第２のダイオ―ド１５のアノ―ドが接続されてい
る。ダイオ―ド１５のカソ―ドは、回生回路２２の＋端
子の間に接続されている。上記以外の構成は、図７と同
様であるのでその説明は省略する。

【００１４】図１において、コンデンサ１３に蓄積され
たエネルギが第２のダイオ―ド１５を介して、回生回路
２２へ流入する。この時、コンデンサ１３、配線インダ
クタンス、回生回路２２内のコンデンサ２１により、共
振回路が構成され、電流は、振動波形となるが、この振
動は、ダイオ―ド１５により阻止され、コンデンサ２１
からコンデンサ１３への逆流はなく、従って、振動は半
波で終了する。

【００１５】図２は本発明の他の実施例を示す構成図
で、Ｐ側（正極）直流入力に接続された複数のリアクト
ル１１a 、１１b からのエネルギを１台の回生回路２２
により回生している。回生回路２２へは、ダイオ―ド１
５a 、１５b により、並列に接続されている。本実施例
では、自己消弧形電力半導体素子１a 、１b は、各々独
立したタイミングでスイッチングを行う。本発明を用い
ることで、共振電流が抑制されているため、本実施例の
ような場合でも、高周波共振現象は抑制される。

【００１６】図３は、本発明の他の実施例を示す構成図
で、第２のダイオ―ド１５に並列に抵抗１４が接続され
ている。コンデンサ１３と並列に抵抗１６、自己消弧形
半導体電力素子１７の直列回路が接続されている。上記
以外の構成は図１と同じ構成であるのでその説明は省略
する。図３において、回生回路２２が動作しているとき
は、図１と同じように動作するのでその説明は省略し、
回生回路２２が停止した時の動作を説明する。

【００１７】コンデンサ１３に蓄積されたエネルギによ
り、コンデンサ１３の電圧が上昇する。コンデンサ１３
の電圧が予め設定してある上限レベルを超えると、自己
消弧形半導体電力素子１７がオンして放電用抵抗１６に
より、コンデンサ１３のエネルギが消費放電される。コ
ンデンサ１３の電圧が予め設定してある下限レベル以下
に下がると自己消弧形半導体電力素子１７は、オフし再
びコンンデンサ１３の電圧は上昇を始める。以上の様
な、ヒステリスシコンパレ―タ動作で、コンデンサ１３
の電圧は一定範囲内に制御される。この時、実際には、
ＡＬ11とＰ側（正極）直流端子間の配線インダクタンス
が存在するので、この蓄積エネルギと第１のダイオ―ド
の関係で回生回路内のコンデンサ２１の電圧が上昇して
しまうのを防ぐために、抵抗１４により、コンデンサ２
１のエネルギをコンデンサ１３へ流入させ、抵抗１６で
消費する。抵抗１６で消費されるエネルギは僅かなので
全体としては支障な無く動作する。

【００１８】図４は、本発明の更に他の実施例を示す構
成図であり、Ｐ側（正極）直流入力に接続された複数の
リアクトル１１a 、１１b からのエネルギを一台の回生
回路２２によって回生している。本実施例のように、本
発明は、複数のリアクトルからの回生エネルギが一台の
回生回路に並列に接続される場合でも有効である。

【００１９】図５は、本発明の別の実施例を示す構成図
であり、Ｎ側電位を基準にして回生回路を構成した場合
を示す。この実施例は電位が変るため、ダイオ―ド１
２、ダイオ―ド１５の向きが図３とは異るが、作用は図
３と同じであり、本発明は、Ｎ側電位に接続されたリア
クトルに対しても適用される。

【００２０】図６は、本発明の更に他の実施例を示す構
成図であり、Ｐ側、Ｎ側両電位を基準として回路を構成
した場合の構成例である。Ｐ側、Ｎ側の構成は各々図
３、図５と同じである。本発明は回生回路がＰ側、Ｎ側
に分散配置された場合にも適用されるものであって、ア
ノ―ドリアクトルの数、分散、配置方等によらず適用が
可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、高周
波共振現象を抑制し、ブス、回路構成用品の高周波過熱
を防止することができ、更に、回生回路停止時運転を継
続できる電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電力変換装置の構成
図。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図３】本発明の更に別の実施例を示す構成図。

【図４】本発明の更に又別の実施例を示す構成図。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図６】本発明の更に別の実施例を示す構成図。

【図７】本発明の更に又別の実施例を示す構成図。

【図８】［図７］の電力変換装置のアノ―ドリアクトル
のエネルギを回生する回生回路の構成図。

【図９】［図７］の電力変換装置のアノ―ドリアクトル
のエネルギを回生する回生回路の別の構成図。

【符号の説明】

１，１a 〜１d ………自己消弧形半導体電力
素子 ２，２a 〜２d ………ダイオ―ド ３a 〜３d ………スナバ回路 １１，１１a 〜１１d ………アノ―ドリアクトル １２，１２a 〜１２d ………ダイオ―ド １３，１３a 〜１３d ………コンデンサ １４，１４a 〜１４d ………抵抗 １５，１５a 〜１５d ………ダイオ―ド １６，１６a 〜１６d ………抵抗 １７，１７a 〜１７d ………自己消形半導体電力素
子 ２１，２１a 〜２１d ………コンデンサ ２２，２２a 〜２３d ………回生回路 ２３，２３a 〜２３d ………連系トランス ２４ ………交流電源 ７１a ，７１b ………電圧検出用分圧抵抗 ７２a 〜７２f ………自己消弧形半導体電力
素子 ７３ ………ゲ―ト回路 ７４ ………制御回路 ７５ ………ゲ―ト信号 ９１a 〜９１d ………自己消弧形半導体電力
素子 ９２ ………絶縁トランス ９３a 〜９３d ………ダイオ―ド ９４ ………直流電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己消弧形半導体素子と一端が直流
   回路の正極（又は負極）に接続された電流増加率抑制用
   のリアクトルの直列回路と、該リアクトルと並列に接続
   された第１のダイオ―ドとコンデンサよりなる直列回路
   より構成される電力変換装置において、前記コンデンサ
   に蓄積されたエネルギを回生いるための正極電位（又は
   負極電位）を基準としてた電力回生変換器を設け、該電
   力回生変換器の正極（又は負極）とは異る他の入力極と
   前記コンデンサと第１のダイオ―ドの接続点を第２のダ
   イオ―ドで接続したことを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 前記コンデンサに放電用抵抗と自己
   消弧形半導体素子の直列回路を並列に設け、更に前記第
   ２のダイオ―ドに並列に抵抗を設けたことを特徴とする
   請求項１に記載の電力変換装置。