JPH0734629B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPH0734629B2
JPH0734629B2 JP62141855A JP14185587A JPH0734629B2 JP H0734629 B2 JPH0734629 B2 JP H0734629B2 JP 62141855 A JP62141855 A JP 62141855A JP 14185587 A JP14185587 A JP 14185587A JP H0734629 B2 JPH0734629 B2 JP H0734629B2
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健明 朝枝
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はバッテリによる無停電電源の機能を有し交流
−交流の電力変換を行う電力変換器に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power converter that has the function of an uninterruptible power supply using a battery and performs AC-AC power conversion.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第7図は例えば、富士時報Vol58,No.11(1985年発行)6
84ページに示された従来の電力変換器を示す回路構成図
であり、図において1は交流入力電源、2はこの交流入
力電源1に接続された第1のダイオード整流器、3は前
記第1のダイオード整流器2の出力側に接続されたコン
デンサ、4は前記第1のダイオード整流器2の出力側に
接続されたチョッパ、5及び6は前記チョッパ4の出力
側に接続されたリアクトル及びコンデンサ、7はこのコ
ンデンサ6に並列に接続されたバッテリ、8は前記バッ
テリ7及びコンデンサ6に接続された第1のインバー
タ、9は前記第1のインバータ8の出力側に接続された
第1の変圧器、10はこの第1の変圧器9の出力側に接続
された第2のダイオード整流器、11及び12は前記第2の
ダイオード整流器10の出力側に接続されたリアクトル及
びコンデンサ、13は前記コンデンサ12に接続された第2
のインバータ、14及び15は前記第2のインバータ13の出
力側に接続されたリアクトル及びコンデンサ、16はコン
デンサ15に接続された交流負荷である。
Figure 7 shows, for example, Fuji Bulletin Vol58, No.11 (issued in 1985) 6.
It is a circuit block diagram which shows the conventional power converter shown on page 84, In the figure, 1 is an AC input power supply, 2 is a 1st diode rectifier connected to this AC input power supply, 3 is said 1st A capacitor connected to the output side of the diode rectifier 2, 4 is a chopper connected to the output side of the first diode rectifier 2, 5 and 6 are reactors and capacitors connected to the output side of the chopper 4, and 7 is A battery connected in parallel to the capacitor 6, 8 is a first inverter connected to the battery 7 and the capacitor 6, 9 is a first transformer connected to the output side of the first inverter 8, 10 Is a second diode rectifier connected to the output side of the first transformer 9, 11 and 12 are reactors and capacitors connected to the output side of the second diode rectifier 10, and 13 is the aforesaid The second, which is connected to capacitor 12
Inverters, 14 and 15 are reactors and capacitors connected to the output side of the second inverter 13, and 16 is an AC load connected to the capacitor 15.

次に動作について説明する。まず、交流入力電源1の交
流電圧は第1のダイオード整流器2によって整流され、
コンデンサ3により平滑化された直流電圧を得ている。
チョッパ4は直流−直流の電力変換を行い、フイルタと
して作用するリアクトル5及びコンデンサ6を介してバ
ッテリ7の電圧を制御する。第1のインバータ8はいわ
ゆる電圧形のインバータであり、このバッテリ7の直流
電圧を交流電圧に変換し、変圧器9を介して第2のダイ
オード整流器10によって再び直流電力に変換する。この
第2のダイオード整流器10の直流出力電圧はフイルタと
して作用するリアクトル11及びコンデンサ12によって平
滑化される。第2のインバータ13によって前記コンデン
サ12の直流電圧を交流電圧に変換し、フイルタとして作
用するリアクトル14及びコンデンサ15を介して交流負荷
16に交流電力を供給している。ここで上記変圧器9は交
流入力電源1と交流負荷16間を絶縁する機能を有してい
る。またチョッパ4、第1及び第2のインバータ8及び
13のスイッチング素子としてパワーMOSFETが使用され、
高周波でスイッチング動作されることにより、フイルタ
として作用するリアクトル5,11,14とコンデンサ6,12,15
及び変圧器9を小型化している。また第2のインバータ
13はPWM制御を行うことにより、波形歪の小さい交流出
力電圧を交流負荷16に供給している。
Next, the operation will be described. First, the AC voltage of the AC input power supply 1 is rectified by the first diode rectifier 2,
The DC voltage smoothed by the capacitor 3 is obtained.
The chopper 4 performs DC-DC power conversion, and controls the voltage of the battery 7 via the reactor 5 and the capacitor 6 that act as a filter. The first inverter 8 is a so-called voltage type inverter, which converts the DC voltage of the battery 7 into an AC voltage, and converts it into DC power again by the second diode rectifier 10 via the transformer 9. The DC output voltage of the second diode rectifier 10 is smoothed by the reactor 11 acting as a filter and the capacitor 12. The second inverter 13 converts the DC voltage of the capacitor 12 into an AC voltage, and an AC load is applied via a reactor 14 and a capacitor 15 which act as a filter.
AC power is supplied to 16. Here, the transformer 9 has a function of insulating between the AC input power supply 1 and the AC load 16. Also, the chopper 4, the first and second inverters 8 and
Power MOSFET is used as a switching element of 13,
Reactors 5,11,14 and capacitors 6,12,15 that act as filters by switching at high frequency
And the transformer 9 is downsized. Also the second inverter
By performing PWM control, 13 supplies an AC output voltage with a small waveform distortion to an AC load 16.

そして、定常運転時にチョッパ4は第1のダイオード整
流器2を介してバッテリ7を充電しつつ、第1及び第2
のインバータ8,13を介して交流負荷16に電力を供給する
ように動作する。また交流入力電源1が停電した時には
チョッパ4は動作を停止し、バッテリ7から第1及び第
2のインバータ8,13を介して交流負荷16に電力を供給す
るように動作する。
Then, during steady operation, the chopper 4 charges the battery 7 via the first diode rectifier 2 while
It operates so as to supply power to the AC load 16 via the inverters 8 and 13. When the AC input power supply 1 fails, the chopper 4 stops operating and operates to supply power from the battery 7 to the AC load 16 via the first and second inverters 8 and 13.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の電力変換器は以上のように構成されているので、
交流入力電源の電流の歪が大きいこと、また、チョッパ
4の電力容量が大きくなること、定常運転時には多数の
電力変換器を介して交流電力を得ているために効率が悪
く、また負荷を急に遮断した場合にはリアクトル11のエ
ネルギーをコンデンサ12で吸収しなければならないため
に第2のインバータの入力直流電圧が急上昇して過電圧
になること、また、フイルタの構成数が多いなどの問題
点があった。
Since the conventional power converter is configured as described above,
The distortion of the current of the AC input power source is large, the power capacity of the chopper 4 is large, and the AC power is obtained through a large number of power converters during steady operation. When it is cut off, the energy of the reactor 11 must be absorbed by the capacitor 12, so the input DC voltage of the second inverter rises sharply and becomes an overvoltage, and there are many problems such as a large number of filters. was there.

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
たもので、交流入力電源の電流歪を低減し、かつ力率を
1にでき、また電力変換器の変換効率を向上できるとと
もに、第2のインバータの入力直流電圧の過電圧を抑制
することができる電力変換器を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and can reduce the current distortion of an AC input power supply, make the power factor 1 and improve the conversion efficiency of a power converter. An object of the present invention is to obtain a power converter capable of suppressing overvoltage of the input DC voltage of the second inverter.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る電力変換器は従来のチョッパを省略し
て、第1の変圧器の入力側の第1のインバータを電流制
御型で構成するとともに、第2のインバータの入力側に
第3のインバータを設けて第2の変圧器及び第3のダイ
オード整流器を介してバッテリ7を充電するようにし、
前記バッテリの放電はスイッチを介して第1のダイオー
ド整流器の出力側から行うように回路構成したものであ
る。
In the power converter according to the present invention, the conventional chopper is omitted, the first inverter on the input side of the first transformer is configured as a current control type, and the third inverter is provided on the input side of the second inverter. Is provided to charge the battery 7 through the second transformer and the third diode rectifier,
The circuit is configured such that the battery is discharged from the output side of the first diode rectifier through the switch.

〔作用〕[Action]

この発明における電力変換器は第1のインバータで入力
電流の瞬時波形制御を行い、交流入力電源の電流を正弦
波状に制御するとともに、第3のインバータによりバッ
テリを充電し、停電時には前記第3のインバータの動作
を停止させ、前記バッテリからスイッチを介して第1の
インバータ及び第2のインバータによって交流負荷に電
力を供給する。
In the power converter according to the present invention, the first inverter controls the instantaneous waveform of the input current to control the current of the AC input power source in a sine wave shape, and the battery is charged by the third inverter. The operation of the inverter is stopped, and power is supplied from the battery to the AC load via the switch by the first inverter and the second inverter.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第7図と同一の部分は同一の符号をもって図示した
第1図において、20は第1のダイオード整流器2の出力
側に接続されたリアクトル、8aは前記リアクトル20に直
列接続された第1のインバータであって第1の変圧器9
を介して第2のダイオード整流器10に接続される、21は
前記第2のダイオード整流器10の出力側に接続された第
3のインバータ、22は前記第3のインバータ21の出力側
に接続された第2の変圧器、23は前記第2の変圧器22の
2次側に接続された第3のダイオード整流器、24は前記
第3のダイオード整流器23の出力側に接続されたリアク
トルであって、バッテリ7に接続される。25はスイッチ
(例えば、サイリスタ等の自己消弧形半導体スイッチ)
であって、前記バッテリ7と上記第1のダイオード整流
器2の出力側との間に、該バッテリ7から第1のダイオ
ード整流器2の出力側へ導通する向きに接続される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, the same parts as those of FIG. 7 are shown with the same reference numerals, and in FIG. 1, 20 is a reactor connected to the output side of the first diode rectifier 2, and 8a is a series connected to the reactor 20. First inverter 9 which is the first inverter 9
Is connected to the second diode rectifier 10 via, 21 is a third inverter connected to the output side of the second diode rectifier 10, and 22 is connected to the output side of the third inverter 21. A second transformer, 23 is a third diode rectifier connected to the secondary side of the second transformer 22, and 24 is a reactor connected to the output side of the third diode rectifier 23, It is connected to the battery 7. 25 is a switch (for example, a self-extinguishing type semiconductor switch such as a thyristor)
The battery 7 is connected between the battery 7 and the output side of the first diode rectifier 2 in a direction in which the battery 7 is electrically connected to the output side of the first diode rectifier 2.

次に動作について説明する。まず、通常運転時にはスイ
ッチ25はオフされている。よって交流入力電源1の交流
電圧は第1のダイオード整流器2によって整流され、ま
た前記交流入力電源1の交流電源は第1のインバータ8a
によってリアクトル20を介して正弦波状に制御される。
前記第1のインバータ8aは第2及び第3のインバータ13
及び21と異なり、入力側にリアクトル20を設けて電流制
御型のPWM制御を行う。続いて、第1のインバータ8aの
具体的な実施例を第2図を参照して以下に説明する。第
2図は単相の交流入力電源1に対する第1及び第2のダ
イオード整流器2及び10と、第1のインバータ8aの構成
例であり、各々単相ブリッジ接続している。また、第3
図には前記第2図の第1のインバータ8aの動作波形を示
す。第1のインバータ8aは高い周波数でスイッチング制
御され、交流入力電源1の電圧Vaに同相で正弦波状に瞬
時波形制御される。Vdは第1のダイオード整流器2の直
流出力電圧の波形を示しており、前記第1のダイオード
整流器2の直流出力電流Idをこの直流出力電圧Vdと相似
な波形になるように第1のインバータ8aで制御する。例
えば第2図の直流出力電流Idを示す第3図の波形中に破
線で図示した電流基準値Isに対して、時刻t1〜t2の期間
では第1のインバータ8aのアーム素子(MOSFETで構成し
ている)S1とS3を同時にオンし、直流短絡を生じさせ
る。この直流出力電流Idはリアクトル20のみによって制
御されてΔIだけ上昇する。
Next, the operation will be described. First, the switch 25 is turned off during normal operation. Therefore, the AC voltage of the AC input power supply 1 is rectified by the first diode rectifier 2, and the AC power supply of the AC input power supply 1 is the first inverter 8a.
Is controlled by the reactor 20 in a sine wave shape.
The first inverter 8a is a second and a third inverter 13
Unlike 21 and 21, the reactor 20 is provided on the input side to perform current control type PWM control. Subsequently, a specific embodiment of the first inverter 8a will be described below with reference to FIG. FIG. 2 shows an example of the configuration of the first and second diode rectifiers 2 and 10 for the single-phase AC input power supply 1 and the first inverter 8a, which are connected in a single-phase bridge. Also, the third
The operation waveforms of the first inverter 8a shown in FIG. 2 are shown in the figure. The first inverter 8a is switching-controlled at a high frequency, and is instantaneously waveform-controlled in a sine wave in phase with the voltage Va of the AC input power supply 1. Vd represents the waveform of the DC output voltage of the first diode rectifier 2, and the first inverter 8a has a waveform so that the DC output current Id of the first diode rectifier 2 has a waveform similar to this DC output voltage Vd. Control with. For example, with respect to the current reference value Is shown by the broken line in the waveform of FIG. 3 showing the DC output current Id of FIG. 2 , during the period from time t 1 to t 2 , the arm element of the first inverter 8a (with MOSFET Simultaneously turn on (configured) S 1 and S 3 , causing a DC short circuit. This DC output current Id is controlled only by the reactor 20 and increases by ΔI.

ここで、Lはリアクトル20のインダクタンスである。 Here, L is the inductance of the reactor 20.

直流出力電流Idが電流基準値Isを越えると、アーム素子
S3をオフし、アーム素子S4をオンする。このアーム素子
S1とS4がオンしている期間t2〜t3では直流出力電流Idは
第1のインバータ8aを介して第1の変圧器9及び第2の
ダイオード整流器2を通ってコンデンサ12側に流れる。
いわば、時刻t1〜t2の期間にリアクトル20に蓄えられた
エネルギーを次の時刻t2〜t3の期間にコンデンサ12側へ
放出するように動作する。t2〜t3期間の直流出力電流Id
の減少分ΔIAは次のようになる。
When the DC output current Id exceeds the current reference value Is, the arm element
Off the S 3, turns on the arm element S 4. This arm element
During the period t 2 to t 3 in which S 1 and S 4 are on, the DC output current Id passes through the first inverter 8a, the first transformer 9 and the second diode rectifier 2 to the capacitor 12 side. Flowing.
So to speak, to operate the energy stored in the reactor 20 during the time period from t 1 ~t 2 to emit to the capacitor 12 side during the next time t 2 ~t 3. t 2 ~t 3 period of the DC output current Id
The decrease ΔI A of is as follows.

ここで、Vcはコンデンサ12の電圧、nは第1の変圧器9
の巻線比である。
Here, Vc is the voltage of the capacitor 12, and n is the first transformer 9
Is the winding ratio.

すなわち、第1のインバータ8aの出力電圧nVcは第1の
ダイオード整流器2の直流出力電圧Vdよりも大きくなる
ようにn及びVcは設定されなければならない。直流出力
電流Idが電流基準値Isよりも低下するとアーム素子S1
オフし、アーム素子S2をオンする。このとき、アーム素
子S2とS4がオンするため第1のインバータ8aは再び直流
短絡を生じ、時刻t3〜t4の期間には直流出力電流Idは前
記(1)式において時間(t2−t1)の代りに時間(t4
t3)に置き換えて得られる関係式に従い上昇する。直流
出力電流Idが電流基準値Isを越えるとアーム素子S4をオ
フし、アーム素子S3をオンする。このとき第1のインバ
ータ8aの出力電流Iiは時刻t2〜t3のときの波形と逆極性
になり、第1の変圧器9及び第2のダイオード整流器10
を介してコンデンサ12へ流れ、第1のインバータ8aには
交流の出力電流Iiが得られる。時刻t4〜t5の期間には直
流出力電流Idは(2)式において時間(t3−t2)の代り
に時間(t5−t4)に置き換えて得られる関係式に従い減
少する。以上のように第1のインバータ8aのアーム素子
の4つのスイッチングモードで繰返し制御して電流基準
値に追従して波形制御する。交流入力電源1の電流Iaは
第1のダイオード整流器2の整流動作により、正弦波状
の交流電流波形になる。第1のインバータ8aのもう一つ
の機能として、コンデンサ12の電圧を一定に制御してお
り、これはコンデンサ12の電圧基準値と実際値の偏差に
応じて電流基準値の大きさ(振幅)を変化させて第1の
インバータ8aで追従して波形制御することにより行え
る。
That is, n and Vc must be set so that the output voltage nVc of the first inverter 8a becomes larger than the DC output voltage Vd of the first diode rectifier 2. When the DC output current Id falls below the current reference value Is, the arm element S 1 is turned off and the arm element S 2 is turned on. At this time, since the arm elements S 2 and S 4 are turned on, the first inverter 8a again causes a DC short circuit, and during the period from time t 3 to t 4 , the DC output current Id is the time (t 2 −t 1 ) instead of time (t 4
It rises according to the relational expression obtained by replacing it with t 3 ). When the DC output current Id exceeds the current reference value Is, the arm element S 4 is turned off and the arm element S 3 is turned on. In this case becomes the waveform and opposite polarity when the output current Ii is the time t 2 ~t 3 of the first inverter 8a, the first transformer 9 and a second diode rectifier 10
Through the capacitor 12 to the first inverter 8a, an alternating output current Ii is obtained. DC output current Id during the time period from t 4 ~t 5 decreases in accordance with equation obtained by replacing the time (t 5 -t 4) in place of (2) Time in formula (t 3 -t 2). As described above, the arm element of the first inverter 8a is repeatedly controlled in four switching modes to follow the current reference value and perform waveform control. The current Ia of the AC input power source 1 becomes a sinusoidal AC current waveform due to the rectifying operation of the first diode rectifier 2. As another function of the first inverter 8a, the voltage of the capacitor 12 is controlled to be constant, which changes the magnitude (amplitude) of the current reference value according to the deviation between the voltage reference value of the capacitor 12 and the actual value. This can be performed by changing and following the waveform control by the first inverter 8a.

第2及び第3のインバータ13及び21は通常のインバータ
の構成と同一であり、入力電圧源に対して電相制御形の
インバータ動作を高周波数のPWM制御によって行う。た
だし第2のインバータ13は出力電圧を正弦波状に制御し
て交流負荷16の端子電圧の波形歪が少なくなるようにし
ている。これに対して第3のインバータ21はバッテリ7
の充電を目的にしたもので、バッテリ7の充電電圧ある
いは充電電流を制御する。ここで、第3のインバータ2
1、第2の変圧器22、第3のダイオード整流器23で充電
回路を構成した理由は第2の変圧器22によってバッテリ
7と交流負荷16間を電気的に絶縁するためである。ま
た、前記充電回路のもう一つの機能として、交流負荷が
急に遮断された場合などで、この時には第2のインバー
タ13の入力電圧が過電圧になると前記第3のインバータ
21により、バッテリ7の充電電流を増加するように制御
し、第2のインバータ13の入力電圧を抑制する。
The second and third inverters 13 and 21 have the same configuration as a normal inverter, and perform an inverter operation of an electric phase control type for an input voltage source by high frequency PWM control. However, the second inverter 13 controls the output voltage in a sine wave shape so that the waveform distortion of the terminal voltage of the AC load 16 is reduced. On the other hand, the third inverter 21 is the battery 7
The charging voltage or charging current of the battery 7 is controlled. Where the third inverter 2
The reason why the charging circuit is configured by the first, second transformer 22 and the third diode rectifier 23 is to electrically insulate the battery 7 and the AC load 16 by the second transformer 22. Further, as another function of the charging circuit, when the AC load is suddenly cut off or the like, and when the input voltage of the second inverter 13 becomes an overvoltage at this time, the third inverter
By 21, the charging current of the battery 7 is controlled to increase, and the input voltage of the second inverter 13 is suppressed.

なお第3のインバータ21の電力容量としては、バッテリ
7の充電容量が一般に第2のインバータ13の出力容量の
約10%程度であるため、小容量のものでよい。
The power capacity of the third inverter 21 may be small because the charging capacity of the battery 7 is generally about 10% of the output capacity of the second inverter 13.

次に交流入力電源1が停電した場合には充電用の第3の
インバータ21の動作を停止させるとともに、スイッチ25
(ここではサイリスタを用いたものを図示している)を
導通させる。このとき、第1のダイオード整流器2の出
力側にはスイッチ25を介してバッテリ7の電圧が印加さ
れる。バッテリ7の放電電流は第1のインバータ8aによ
って制御されるが、この場合の第1のインバータ8aの電
流基準値としてはフラットな直流電流基準値に切換えて
運転する。
Next, when the AC input power supply 1 fails, the operation of the third inverter 21 for charging is stopped and the switch 25
(A thyristor is used here is shown). At this time, the voltage of the battery 7 is applied to the output side of the first diode rectifier 2 via the switch 25. The discharge current of the battery 7 is controlled by the first inverter 8a. In this case, the current reference value of the first inverter 8a is switched to a flat DC current reference value for operation.

なお交流入力電源1が回復した場合には第1のインバー
タ8aの電流基準値を正弦波の全波整流波形状に切換える
とともにスイッチ25をオフし、充電用の第3のインバー
タ21によりバッテリ7の充電を行う。ここでスイッチ25
としてサイリスタを用いた場合には交流入力電圧Vaを第
1のダイオード整流器2で整流して得られる直流出力電
圧Vdがバッテリ7の電圧よりも大きくなる時点でターン
オフされる。従ってサイリスタをスイッチ25として用い
た場合にはバッテリ7の電圧は第1のダイオード整流器
2の直流出力電圧Vdのピーク値よりも小さい値に設定さ
れなければならないが、スイッチ25としてはサイリスタ
以外に自己消弧形半導体スイッチ(例えばGTO,SITH,SI
T,トランジスタなど)であってもよく、この場合には上
記バッテリ7の電圧の制限はない。
When the AC input power supply 1 is restored, the current reference value of the first inverter 8a is switched to a sine wave full-wave rectified wave shape and the switch 25 is turned off. Charge it. Switch here 25
When a thyristor is used as the rectifier, the rectifier is turned off when the DC output voltage Vd obtained by rectifying the AC input voltage Va with the first diode rectifier 2 becomes larger than the voltage of the battery 7. Therefore, when the thyristor is used as the switch 25, the voltage of the battery 7 must be set to a value smaller than the peak value of the DC output voltage Vd of the first diode rectifier 2, but the switch 25 is not limited to the thyristor. Arc-extinguishing semiconductor switch (eg GTO, SITH, SI
T, a transistor, etc.), and in this case, the voltage of the battery 7 is not limited.

なお、上記実施例では第1,第2及び第3のインバータ8
a,13,21のアーム素子としてパワーMOSFETを使用した例
について示したが、その他の自己消弧形半導体素子であ
ってもよい。また、上記実施例では単相交流入力電源の
ものを示したが、3相入力電源であっても上記実施例と
同様の効果を奏する。また、第2のインバータ13の出力
として単相あるいは3相出力であってもよい。第4図に
3相入力で3相出力の電力変換器の具体的な回路構成例
を示す。第1のダイオード整流器2、リアクトル20、第
1のインバータ8a、第1の変圧器9及び第2のダイオー
ド整流器10で構成されるものが3組、3相交流電源に接
続され、上記3組の第2のダイオード整流器10の出力側
は共通にコンデンサ12に接続されて、上記3組の第1の
インバータ8aは3相交流電源に対して3相の正弦波状電
流を流すように別個に波形制御する。第2のインバータ
13は3相ブリッジで構成され、3相の交流出力電圧を発
生する。第3のインバータ21は単相ブリッジで構成さ
れ、第2の変圧器22、第3のダイオード整流器23及びリ
アクトル24を介してバッテリ7を充電する充電回路を構
成している。バッテリ7の放電用のスイッチ25はサイリ
スタ25aと複数のダイオードから構成され、バッテリ7
の正極からサイリスタ25aを介して3つのダイオードに
よって3組の第1のダイオード整流器2の各正極の出力
側に接続され、またバッテリ7の負極からは直接3つの
ダイオードを介して3組の第1のダイオード整流器2の
各負極の出力側に接続されて放電路を構成している。
In the above embodiment, the first, second and third inverters 8
Although the example in which the power MOSFET is used as the arm element of a, 13, 21 has been shown, other self-arc-extinguishing type semiconductor elements may be used. Further, in the above-mentioned embodiment, the case of the single-phase AC input power supply is shown, but even if it is a three-phase input power supply, the same effect as that of the above-mentioned embodiment is obtained. Further, the output of the second inverter 13 may be a single-phase output or a three-phase output. FIG. 4 shows a specific circuit configuration example of a power converter with three-phase input and three-phase output. Three sets of the first diode rectifier 2, the reactor 20, the first inverter 8a, the first transformer 9, and the second diode rectifier 10 are connected to the three-phase AC power supply, The output side of the second diode rectifier 10 is commonly connected to the capacitor 12, and the three sets of the first inverters 8a are separately waveform-controlled so as to flow a three-phase sinusoidal current to the three-phase AC power supply. To do. Second inverter
Reference numeral 13 is composed of a three-phase bridge and generates a three-phase AC output voltage. The third inverter 21 is composed of a single-phase bridge, and constitutes a charging circuit that charges the battery 7 via the second transformer 22, the third diode rectifier 23 and the reactor 24. The switch 25 for discharging the battery 7 is composed of a thyristor 25a and a plurality of diodes.
Is connected to the output side of each positive electrode of the three sets of the first diode rectifiers 2 from the positive electrode of the battery via the thyristor 25a, and from the negative electrode of the battery 7 directly to the three sets of the first diode of the three sets. Is connected to the output side of each negative electrode of the diode rectifier 2 to form a discharge path.

なお、サイリスタ25aの出力側に接続されている3組の
ダイオードをサイリスタに置き換えてサイリスタ25aを
省略してもよい。
The thyristor 25a may be omitted by replacing the three sets of diodes connected to the output side of the thyristor 25a with thyristors.

第5図は3相入力の電力変換器の他の実施例を示す回路
構成図である。図中第1のダイオード整流器2aは3相ブ
リッジで構成され、正、負極の直流出力側に各々リアク
トル20P及び20Nが接続されている。第1のインバータ8a
は2組がカスケード接続されて構成され、前記リアクト
ル20P,20N間に接続されている。前記カスケード接続さ
れた2組の第1のインバータ8aの中間点と3相交流電源
eu,ev,ew間には3相交流スイッチ26が設けられている。
また前記2組の第1のインバータ8aは各々変圧器9及び
第2のダイオード整流器10を介して共通にコンデンサ12
に接続されている。バッテリ7の正極からスイッチ25を
介して前記第1のダイオード整流器2aの正極端子に接続
され、また前記バッテリ7の負極は直接、前記第1のダ
イオード整流器2aの負極端子に接続されている。第1の
ダイオード整流器2a、第1のインバータ8a、3相交流ス
イッチ26の動作を第6図の動作波形図を参照して簡単に
説明する。第1のダイオード整流器2aの正、負極の出力
電流IP,INは3相交流電源電圧eu,ev,ewの正,負の3相
半波整流波形状に2組の第1のインバータ8aで個別にPW
M制御し、両出力電流IP,INの差電流IOを3相交流スイッ
チ26を介して交流入力電源へ分配して流すことにより、
該3相交流スイッチ26の各相の電流と第1のダイオード
整流器2aのアーム素子の電流が合成され、3相交流電源
電圧eu,ev,ewの電流Iu,Iv,Iwとして正弦波状の3相交流
電流を得ている。停電時には3相交流スイッチ26をオフ
してバッテリ7の放電電流を2組のインバータ8aで共通
に制御すればよい。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of a three-phase input power converter. In the figure, the first diode rectifier 2a is composed of a three-phase bridge, and reactors 20P and 20N are connected to the positive and negative DC output sides, respectively. First inverter 8a
Are configured by cascade connection of two sets, and are connected between the reactors 20P and 20N. Intermediate point of two sets of first inverters 8a and three-phase AC power supply connected in cascade.
A three-phase AC switch 26 is provided between eu, ev, and ew.
Further, the two sets of the first inverters 8a are commonly connected to the capacitor 12 through the transformer 9 and the second diode rectifier 10, respectively.
It is connected to the. The positive electrode of the battery 7 is connected to the positive electrode terminal of the first diode rectifier 2a via the switch 25, and the negative electrode of the battery 7 is directly connected to the negative electrode terminal of the first diode rectifier 2a. The operation of the first diode rectifier 2a, the first inverter 8a, and the three-phase AC switch 26 will be briefly described with reference to the operation waveform diagram of FIG. The positive and negative output currents I P and I N of the first diode rectifier 2a are the positive and negative three-phase half-wave rectified wave shapes of the three-phase AC power supply voltages eu, ev, and ew. Individually with PW
By performing M control and distributing the difference current I O between both output currents I P and I N to the AC input power source through the three-phase AC switch 26,
The current of each phase of the three-phase AC switch 26 and the current of the arm element of the first diode rectifier 2a are combined to form a sinusoidal three-phase current Iu, Iv, Iw of the three-phase AC power supply voltage eu, ev, ew. You are getting alternating current. At the time of a power failure, the three-phase AC switch 26 may be turned off and the discharge current of the battery 7 may be commonly controlled by the two inverters 8a.

また上記実施例では第2及び第3のダイオード整流器1
0,23として単相ブリッジで構成された回路を示したが、
第1及び第2の変圧器の2次側に中間タップを設けて単
相センタタップ接続に構成されたものであってもよい。
また、第3のインバータ21の構成として単相ブリッジ構
成のものを示したが、3相ブリッジ構成、あるいは単相
のハーフブリッジ形、プッシュプル形などであっても上
記実施例と同様の効果を奏する。また、第1のインバー
タ8aとして単相ブリッジ構成のものを示したが、ブッシ
ュプル形のものであってもよい。
In the above embodiment, the second and third diode rectifiers 1
I showed a circuit composed of a single-phase bridge as 0, 23,
An intermediate tap may be provided on the secondary side of the first and second transformers to form a single-phase center tap connection.
Further, the configuration of the third inverter 21 is shown as a single-phase bridge configuration, but even if it is a three-phase bridge configuration, a single-phase half-bridge type, a push-pull type, or the like, the same effect as that of the above-described embodiment is obtained. Play. Although the first inverter 8a has a single-phase bridge structure, it may be a bush-pull type.

また上記実施例では交流−交流の電力変換を行うものを
示したが、第2のインバータ13を省略して、交流−直流
の電力変換を行うものに適用してもよい。
In the above embodiment, the AC-AC power conversion is shown, but the second inverter 13 may be omitted and the AC-DC power conversion may be applied.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、第1のダイオード整
流器の出力側をリアクトルを介して直流短絡するモード
を設けて入力電流の波形制御を行う第1のインバータを
設け、該第1のインバータの出力を第1の変圧器及び第
2のダイオード整流器を介して直流電力に変換し、該直
流電力を第2のインバータで交流電力に変換して交流負
荷に供給するとともに、第3のインバータによって第2
の変圧器及び第3のダイオード整流器を介してバッテリ
を充電する充電回路を設け、さらに前記バッテリと第1
のダイオード整流器の出力側との間にスイッチを設けて
該バッテリの放電路を形成するように回路構成したの
で、交流入力電源の電流の波形歪を縮減できるとともに
高力率で運転でき、また定常運転時の電力変換器の効率
を大巾に向上することができる。また、バッテリ充電回
路を備えているので停電時にも安定した運転ができる効
果がある。
As described above, according to the present invention, the first inverter for performing the waveform control of the input current is provided by providing the mode in which the output side of the first diode rectifier is short-circuited by the direct current via the reactor. Is converted into DC power through the first transformer and the second diode rectifier, the DC power is converted into AC power by the second inverter and supplied to the AC load, and by the third inverter. Second
A charging circuit for charging the battery through the transformer and the third diode rectifier;
Since the circuit is configured so that a switch is provided between the output side of the diode rectifier and the discharge side of the battery, it is possible to reduce the waveform distortion of the current of the AC input power source and to operate at a high power factor, and to maintain a steady state. The efficiency of the power converter during operation can be greatly improved. Further, since the battery charging circuit is provided, there is an effect that stable operation can be performed even in the case of power failure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図はこの発明の一実施例による電力変換
器を示す回路構成図、第3図は第2図の電力変換器の要
部の動作波形図、第4図及び第5図はこの発明の他の実
施例を示す電力変換器の回路構成図、第6図は第5図に
示す電力変換器の要部の動作波形図、第7図は従来の電
力変換器を示す回路構成図である。 図において、1は交流入力電源、2,10,23は第1,第2,第
3のダイオード整流器、8a,13,21は第1,第2,第3のイン
バータ、9,22は第1,第2の変圧器、7はバッテリ、25は
スイッチである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
1 and 2 are circuit configuration diagrams showing a power converter according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an operation waveform diagram of a main part of the power converter of FIG. 2, FIGS. 4 and 5. Is a circuit configuration diagram of a power converter showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is an operation waveform diagram of a main part of the power converter shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit showing a conventional power converter. It is a block diagram. In the figure, 1 is an AC input power source, 2, 10 and 23 are first, second and third diode rectifiers, 8a, 13 and 21 are first, second and third inverters, and 9 and 22 are first. , A second transformer, 7 is a battery, and 25 is a switch. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流入力電源に接続された第1のダイオー
ド整流器と、前記第1のダイオード整流器の出力側にリ
アクトルを介して接続し、該リアクトルの電流を瞬時値
制御する第1のインバータと、前記第1のインバータの
出力側に第1の変圧器を介して接続した第2のダイオー
ド整流器と、前記第2のダイオード整流器の出力側に接
続されて交流出力に変換する第2のインバータとからな
る電力変換器において、前記第2のダイオード整流器の
出力側に設けた第3のインバータと、前記第3のインバ
ータの出力側に第2の変圧器を介して接続した第3のダ
イオード整流器と、前記第3のダイオード整流器の出力
側に接続したバッテリと、前記バッテリ及び前記第1の
ダイオード整流器の出力側との間に設けたスイッチとを
備えたことを特徴とする電力変換器。
1. A first diode rectifier connected to an AC input power source, and a first inverter connected to the output side of the first diode rectifier via a reactor and controlling the current of the reactor to an instantaneous value. A second diode rectifier connected to the output side of the first inverter via a first transformer, and a second inverter connected to the output side of the second diode rectifier and converting to an AC output And a third inverter provided on the output side of the second diode rectifier, and a third diode rectifier connected to the output side of the third inverter via a second transformer. A battery connected to the output side of the third diode rectifier, and a switch provided between the battery and the output side of the first diode rectifier. Power converter for.
【請求項2】前記スイッチをサイリスタ等の自己消弧形
半導体スイッチで構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の電力変換器。
2. The power converter according to claim 1, wherein the switch is a self-turn-off type semiconductor switch such as a thyristor.
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