JPH0755030B2 - 電力変換器 - Google Patents
電力変換器Info
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- JPH0755030B2 JPH0755030B2 JP62141856A JP14185687A JPH0755030B2 JP H0755030 B2 JPH0755030 B2 JP H0755030B2 JP 62141856 A JP62141856 A JP 62141856A JP 14185687 A JP14185687 A JP 14185687A JP H0755030 B2 JPH0755030 B2 JP H0755030B2
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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。
電力変換器に関するものである。
第９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は上記第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はこのチョッパ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
変圧器、10はこの変圧器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はこのコンデンサ
15に接続された交流負荷である。
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は上記第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はこのチョッパ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
変圧器、10はこの変圧器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はこのコンデンサ
15に接続された交流負荷である。
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−直流の電力交換を行い、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
たチヨッパ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PW
M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。
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−直流の電力交換を行い、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
たチヨッパ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PW
M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。
定常運転時には第１のダイオード整流器２を介してチョ
ッパ４はバッテリ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。
ッパ４はバッテリ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。
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の電力容量が設きくなること、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
になると、また、フイルタの構成数が多いなどの問題点
があった。
交流入力電源の電流の歪が大きいこと、また、チョッパ
４の電力容量が設きくなること、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
になると、また、フイルタの構成数が多いなどの問題点
があった。
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させ第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。
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させ第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。
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、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、前記変圧器に３次巻線を設け、該３
次巻線の出力側に第３のダイオード整流器及び第１のス
イッチを設けてバッテリを充電するようにし、該バッテ
リの放電は第２のスイッチを介して第１のダイオード整
流器２の出力側から行うように回路構成したものであ
る。
て、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、前記変圧器に３次巻線を設け、該３
次巻線の出力側に第３のダイオード整流器及び第１のス
イッチを設けてバッテリを充電するようにし、該バッテ
リの放電は第２のスイッチを介して第１のダイオード整
流器２の出力側から行うように回路構成したものであ
る。
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１の電流を正
弦波状に制御するとともに、第１のスイッチによりバッ
テリを充電し、停電時には前記第１のスイッチをオフに
し、前記バッテリから第２の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。
電流の瞬時波形制御を行い、交流入力電源１の電流を正
弦波状に制御するとともに、第１のスイッチによりバッ
テリを充電し、停電時には前記第１のスイッチをオフに
し、前記バッテリから第２の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。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第９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、変圧器９の２
次側9aを介して第２のダイオード整流器10に接続され
る。21は前記変圧器９の３次側9bに接続された第３のダ
イオード整流器、22は前記第３のダイオード整流器21の
出力側に接続された第１のスイッチ、23は前記第１のス
イッチ22の出力側に接続されたコンデンサ、24は前記コ
ンデンサ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は第２のスイッチであって、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、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。
中、第９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、変圧器９の２
次側9aを介して第２のダイオード整流器10に接続され
る。21は前記変圧器９の３次側9bに接続された第３のダ
イオード整流器、22は前記第３のダイオード整流器21の
出力側に接続された第１のスイッチ、23は前記第１のス
イッチ22の出力側に接続されたコンデンサ、24は前記コ
ンデンサ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は第２のスイッチであって、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、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。
次に動作について説明する。まず、通常運転時には第２
のスイッチ25はオフされている。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
たこの交流入力電源１の交流電流は第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のインバータ13とは異な
り、入力側にリアクトルを設けて電流制御型のPWM制御
を行う。第２図に示す第１のインバータ8aの具体的な実
施例を第２図を参照して説明する。第２図は単相の交流
入力電源１に対する第１のインバータ8a周辺の回路構成
例であり、第１〜第３のダイオード整流器2,10,21及び
第１のインバータ8aは各々単相ブリッジ接続されてい
る。第３図はバッテリ７の充・放電用スイッチである。
第１及び第２スイッチ22,25がオフ状態における第１の
インバータ8aの動作波形を示す。
のスイッチ25はオフされている。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
たこの交流入力電源１の交流電流は第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のインバータ13とは異な
り、入力側にリアクトルを設けて電流制御型のPWM制御
を行う。第２図に示す第１のインバータ8aの具体的な実
施例を第２図を参照して説明する。第２図は単相の交流
入力電源１に対する第１のインバータ8a周辺の回路構成
例であり、第１〜第３のダイオード整流器2,10,21及び
第１のインバータ8aは各々単相ブリッジ接続されてい
る。第３図はバッテリ７の充・放電用スイッチである。
第１及び第２スイッチ22,25がオフ状態における第１の
インバータ8aの動作波形を示す。
前記、第１のインバータ8aは高周波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。
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、この第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と相似の波形になるように
第１のインバータ8aで制御する。例えば直流出力電流Id
を示す波形中に破線で図示した電流基準値に対して、時
刻t1〜t2の期間では第１のインバータ8aのアーム素子
（MOSFE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
のみによって制限されてΔＩだけ上昇する。
示しており、この第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と相似の波形になるように
第１のインバータ8aで制御する。例えば直流出力電流Id
を示す波形中に破線で図示した電流基準値に対して、時
刻t1〜t2の期間では第１のインバータ8aのアーム素子
（MOSFE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
のみによって制限されてΔＩだけ上昇する。
ここで、Ｌはリアクトル20のインダクタンスである。
直流出力電流Idが電流基準値を越えると、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を介して変圧器９の２次側9a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。時刻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。
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を介して変圧器９の２次側9a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。時刻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。
ここで、Vcはコンデサ12の電圧、ｎは変圧器９の１次と
２次の巻線比である。
２次の巻線比である。
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が電流基準値よりも低下するとアーム素子S1をオ
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
（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、変圧器９の２次側9a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。
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が電流基準値よりも低下するとアーム素子S1をオ
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
（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、変圧器９の２次側9a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。
次にバッテリ７の充電方法について第４図及び第５図
（ａ），（ｂ）を参照して説明する。第４図は第１のス
イッチ22をオンしたときの第１のインバータ8aの出力側
からみた等価回路図である。ここで第１のインバータ8a
は出力電流Iiを発生する電流源として示され、変圧器９
の１次と３次巻線比をｍとし、コンデンサ23の電圧をVb
としている。第１のインバータ8aの出力側からみた場合
のコンデンサ12及び23の電圧は各々VCON＝nVc,VbON＝mV
bで表わせる。
（ａ），（ｂ）を参照して説明する。第４図は第１のス
イッチ22をオンしたときの第１のインバータ8aの出力側
からみた等価回路図である。ここで第１のインバータ8a
は出力電流Iiを発生する電流源として示され、変圧器９
の１次と３次巻線比をｍとし、コンデンサ23の電圧をVb
としている。第１のインバータ8aの出力側からみた場合
のコンデンサ12及び23の電圧は各々VCON＝nVc,VbON＝mV
bで表わせる。
なお、簡単のため変圧器９の励磁インダクタンス及びも
れインダクタンス成分は省略している。第１のスイッチ
22をオフした場合には当然ながら、第１のインバータ8a
の出力電流Iiはコンデンサ12側へ流れる。次に第１のス
イッチ22をオンした場合には、VCON＜VbONのときにはや
はりコンデンサ12側へ流れ、VCON＞VbONのときにコンデ
ンサ23側へ流れる。すなわち第２及び第３のダイオード
整流器10,21の整流作用により、低い電圧を発生するコ
ンデンサ側へ第１のインバータ8aの出力電流Iiは流れ
る。従ってバッテリ７を充電するためにはnVc＞mVb＞Vd
となるようにｍとVbを設定しなければならない。第５図
（ａ），（ｂ）はnVc＞mVbの条件を満足させるようにｍ
とVbとを設定して、第１のスイッチ22によってバッテリ
７を充電する場合の動作波形例を示している。第５図
（ａ）は第１のダイオード整流器２の直流出力電圧Vdの
低い時間帯で間欠的に第１のスイッチ22を導通させてバ
ッテリを充電するもので、VbON＞Vdの関係が確保されて
いため、第１のスイッチ22を含む充電回路を経てバッテ
リ７を充電できる。なお、バッテリ７の充電電流IBはフ
イルタとして作用するコンデンサ23及びリアクトル24で
平滑化される。なお、第５図（ａ）ではコンデンサ23の
電圧VbCNが直流出力電圧Vdのピーク値よりも低い場合に
採用でき充電方法であるが、VbONがVdのピーク値よりも
高い場合には第５図（ｂ）に示すように第１のインバー
タ8aのスイッチング毎に充電動作が行える。第５図
（ｂ）では２種類の第１のスイッチ22の制御モードを示
しており、第１のインバータ8aのパルス状の出力電流Ii
に同期し、そのパルス状電流の前縁部と後縁部で第１の
スイッチ22をオンさせているが、さらにこのパルス状電
流の中間部で第１のスイッチ22をオンさせてもよい。
れインダクタンス成分は省略している。第１のスイッチ
22をオフした場合には当然ながら、第１のインバータ8a
の出力電流Iiはコンデンサ12側へ流れる。次に第１のス
イッチ22をオンした場合には、VCON＜VbONのときにはや
はりコンデンサ12側へ流れ、VCON＞VbONのときにコンデ
ンサ23側へ流れる。すなわち第２及び第３のダイオード
整流器10,21の整流作用により、低い電圧を発生するコ
ンデンサ側へ第１のインバータ8aの出力電流Iiは流れ
る。従ってバッテリ７を充電するためにはnVc＞mVb＞Vd
となるようにｍとVbを設定しなければならない。第５図
（ａ），（ｂ）はnVc＞mVbの条件を満足させるようにｍ
とVbとを設定して、第１のスイッチ22によってバッテリ
７を充電する場合の動作波形例を示している。第５図
（ａ）は第１のダイオード整流器２の直流出力電圧Vdの
低い時間帯で間欠的に第１のスイッチ22を導通させてバ
ッテリを充電するもので、VbON＞Vdの関係が確保されて
いため、第１のスイッチ22を含む充電回路を経てバッテ
リ７を充電できる。なお、バッテリ７の充電電流IBはフ
イルタとして作用するコンデンサ23及びリアクトル24で
平滑化される。なお、第５図（ａ）ではコンデンサ23の
電圧VbCNが直流出力電圧Vdのピーク値よりも低い場合に
採用でき充電方法であるが、VbONがVdのピーク値よりも
高い場合には第５図（ｂ）に示すように第１のインバー
タ8aのスイッチング毎に充電動作が行える。第５図
（ｂ）では２種類の第１のスイッチ22の制御モードを示
しており、第１のインバータ8aのパルス状の出力電流Ii
に同期し、そのパルス状電流の前縁部と後縁部で第１の
スイッチ22をオンさせているが、さらにこのパルス状電
流の中間部で第１のスイッチ22をオンさせてもよい。
次に交流入力電源１が停電した場合には充電用の第１の
スイッチ22をオフするとともに、第２のスイッチ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
には第２のスイッチ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。なお交流入力電源１が復電した場合には第
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第２のスイッチ25をオフし、充電
用の第１のスイッチ22によりバッテリ７の充電を行う。
ここで第２のスイッチ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
して得られる直流電圧がバッテリ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第２
のスイッチ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の直流電圧Vdのピーク値より
も小さい値に設定しなければならないが、第２のスイッ
チ25としてはサイリスタ以外に自己消弧形半導体素子
（例えばGTO,SITH,SIT,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。
スイッチ22をオフするとともに、第２のスイッチ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
には第２のスイッチ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。なお交流入力電源１が復電した場合には第
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第２のスイッチ25をオフし、充電
用の第１のスイッチ22によりバッテリ７の充電を行う。
ここで第２のスイッチ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
して得られる直流電圧がバッテリ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第２
のスイッチ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の直流電圧Vdのピーク値より
も小さい値に設定しなければならないが、第２のスイッ
チ25としてはサイリスタ以外に自己消弧形半導体素子
（例えばGTO,SITH,SIT,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。
なお、上記実施例では第1,第２のインバータ8a,13のア
ーム素子及び第１のスイッチ22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
素子であっても上記実施例と同様の効果を奏する。
ーム素子及び第１のスイッチ22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
素子であっても上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例では単相交流入力電源の例について示
したが３相入力電源であってもよく、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６図に３相入力で３相出力の電力変換器の回路
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、変圧器９、第２のダイオード
整流器10及び第３のダイオード整流器21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個別に制御する。
したが３相入力電源であってもよく、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６図に３相入力で３相出力の電力変換器の回路
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、変圧器９、第２のダイオード
整流器10及び第３のダイオード整流器21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個別に制御する。
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。３組の第３のダイオード整流
器21の出力側は共通に接続され、第１のスイッチ22を介
してコンデンサ23に接続され、リアクトル24を介してバ
ッテリ７を充電する。バッテリ７の放電用の第２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の正極から第２のサイリスタ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。なお、第２のサイリスタ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
き換えて第２のサイリスタ25aを省略してもよい。
交流出力電圧を発生する。３組の第３のダイオード整流
器21の出力側は共通に接続され、第１のスイッチ22を介
してコンデンサ23に接続され、リアクトル24を介してバ
ッテリ７を充電する。バッテリ７の放電用の第２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の正極から第２のサイリスタ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。なお、第２のサイリスタ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
き換えて第２のサイリスタ25aを省略してもよい。
第７図は３相入力の電力変換器のその他の実施例を示す
回路構成図である。第１のダイオード整流器2aは３相ブ
リッジ接続され、正、負極の直流出力側に各々リアクト
ル20P,20Nが接続されている。第１のインバータ8aは２
組カスケード接続され、上記リアクトル20P,20N間に接
続されている。上記２組の第１のインバータ8aの中間点
と３相交流電源間には３相交流スイッチ2bが設けられて
いる。また上記２組の第１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。２組の第３のダイオード整流器
21は出力側は共通に接続され、第１のスイッチ22を介し
てコンデンサ23に接続される。バッテリ７の正極から第
２のスイッチ25を介して上記第１のダイオード整流器2a
の正極の出力側に接続され、またバッテリ７の負極は直
接、第１のダイオード整流器2aの負極の出力側に接続さ
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、交流スイッチ26の動作を第８図の動作波形図を参
照して簡単に説明する。まず、第１のダイオード整流器
２の正、負極の出力電流IP,INは３相交流電源電圧の
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PWM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、この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相交流電源の電流Iu,Iv,Iwとして正弦波状の３相
交流電源を得ている。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,1
3で共通に制御すればよい。
回路構成図である。第１のダイオード整流器2aは３相ブ
リッジ接続され、正、負極の直流出力側に各々リアクト
ル20P,20Nが接続されている。第１のインバータ8aは２
組カスケード接続され、上記リアクトル20P,20N間に接
続されている。上記２組の第１のインバータ8aの中間点
と３相交流電源間には３相交流スイッチ2bが設けられて
いる。また上記２組の第１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。２組の第３のダイオード整流器
21は出力側は共通に接続され、第１のスイッチ22を介し
てコンデンサ23に接続される。バッテリ７の正極から第
２のスイッチ25を介して上記第１のダイオード整流器2a
の正極の出力側に接続され、またバッテリ７の負極は直
接、第１のダイオード整流器2aの負極の出力側に接続さ
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、交流スイッチ26の動作を第８図の動作波形図を参
照して簡単に説明する。まず、第１のダイオード整流器
２の正、負極の出力電流IP,INは３相交流電源電圧の
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PWM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、この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相交流電源の電流Iu,Iv,Iwとして正弦波状の３相
交流電源を得ている。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,1
3で共通に制御すればよい。
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
0,21として単相ブリッジ構成されたものを示したが、変
圧器９の２次,3次巻線9a,9b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
た変圧器９に２次,3次巻線を設けて各々ダイオーお整流
器10,21に接続するようにしたものを示したが、個別に
変圧器を２台設けるようにしてもよい。
0,21として単相ブリッジ構成されたものを示したが、変
圧器９の２次,3次巻線9a,9b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
た変圧器９に２次,3次巻線を設けて各々ダイオーお整流
器10,21に接続するようにしたものを示したが、個別に
変圧器を２台設けるようにしてもよい。
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、プッシュプル形のものであってもよい。
を示したが、プッシュプル形のものであってもよい。
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できることは説明するまで
もない。
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できることは説明するまで
もない。
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、前記第１のインバータの出力を変圧器及び第２の
ダイオード整流器を介して直流電力に変換するととも
に、上記第１のインバータの出力を変圧器及び第３のダ
イオード整流器を介し第１のスイッチによってバッテリ
を充電する充電回路部を設け、さらにこのバッテリと第
１のダイオード整流器の出力側との間に第２のスイッチ
を設けてバッテリの放電路を形成するように構成したの
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
率を向上でき、また停電時にも安定した運転ができる効
果がある。
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、前記第１のインバータの出力を変圧器及び第２の
ダイオード整流器を介して直流電力に変換するととも
に、上記第１のインバータの出力を変圧器及び第３のダ
イオード整流器を介し第１のスイッチによってバッテリ
を充電する充電回路部を設け、さらにこのバッテリと第
１のダイオード整流器の出力側との間に第２のスイッチ
を設けてバッテリの放電路を形成するように構成したの
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
率を向上でき、また停電時にも安定した運転ができる効
果がある。
第１図、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、第５図は第２図の電力変換
器の要部の動作波形図、第４図は第２の電力変換器の等
価回路図、第６図、第７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８図は第７図に示す電力
変換器の要部の動作波形図、第９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は第１のダイオード
整流器、７はバッテリ、8aは第１のインバータ、９は変
圧器、9a,9bは２次、３次側、10は第２のダイオード整
流器、13は第２のインバータ、21は第３のダイオード整
流器、22は第１のスイッチ、25は第２のスイッチであ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
を示す回路構成図、第３図、第５図は第２図の電力変換
器の要部の動作波形図、第４図は第２の電力変換器の等
価回路図、第６図、第７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８図は第７図に示す電力
変換器の要部の動作波形図、第９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は第１のダイオード
整流器、７はバッテリ、8aは第１のインバータ、９は変
圧器、9a,9bは２次、３次側、10は第２のダイオード整
流器、13は第２のインバータ、21は第３のダイオード整
流器、22は第１のスイッチ、25は第２のスイッチであ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】交流入力電源に接続された第１のダイオー
ド整流器の出力側にリアクトルを介して第１のインバー
タを接続し、該リアクトルの電流を瞬時制御すると共に
該第１のインバータの出力側に変圧器を介して第２のダ
イオード整流器を接続し、該第２のダイオード整流器の
出力側に第２のインバータを接続してなる電力変換器に
おいて、前記第１のインバータの出力側に変圧器を介し
て設けた第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設けた第１のスイッチと、前記第
１のスイッチの出力側にバッテリの充電回路と共に設け
たバッテリと、前記バッテリ及び前記第１のダイオード
整流器の出力側間に設けた第２のスイッチとを設け、上
記交流入力電源の停電時に前記バッテリの放電路を形成
するようにしたことを特徴とする電力変換器。 - 【請求項２】前記変圧器の２次側を多巻線で構成し、前
記第２及び第３のダイオード整流器に接続するようにし
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141856A JPH0755030B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62141856A JPH0755030B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 電力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63305724A JPS63305724A (ja) | 1988-12-13 |
| JPH0755030B2 true JPH0755030B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=15301758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62141856A Expired - Lifetime JPH0755030B2 (ja) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | 電力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755030B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6231225B2 (ja) * | 2014-12-16 | 2017-11-15 | 株式会社日立製作所 | 電力変換器 |
-
1987
- 1987-06-05 JP JP62141856A patent/JPH0755030B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63305724A (ja) | 1988-12-13 |
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