JPH08126330A - Ac-dc converter - Google Patents
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- JPH08126330A JPH08126330A JP28279594A JP28279594A JPH08126330A JP H08126330 A JPH08126330 A JP H08126330A JP 28279594 A JP28279594 A JP 28279594A JP 28279594 A JP28279594 A JP 28279594A JP H08126330 A JPH08126330 A JP H08126330A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は，ＡＣ／ＤＣコンバータ
に関するものであり，特に入力電流波形を正弦波状に保
ちつつ，効率よく動作するＡＣ／ＤＣコンバータに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC / DC converter, and more particularly to an AC / DC converter that operates efficiently while maintaining an input current waveform in a sine wave shape.
【０００２】[0002]
【従来技術】商用交流電源を受けて直流出力に変換する
コンバータにおいて，近年は入力電流波形を正弦波に近
づけて高調波を低減することが要請されてきており，こ
の要請にこたえて高周波スイッチング技術を利用した高
調波抑制コンバータが実現されてきている。その中で，
多相交流入力の場合には単相交流と比較して回路構成が
複雑である。一例として本件と同一出願人により平成１
年６月15日に出願された特願平１−153229号の直流電源
装置では，三相交流で主回路に少なくともダイオードを
１８個，ＦＥＴを３個必要とする。また平成４年１０月
に電気学会電子デバイス・半導体電力変換合同研究会
（SPC-92-38)で発表された論文「正弦波ＰＷＭコンバー
タのモデリングと制御」では，三相交流で主回路に少な
くともダイオードを６個，パワートランジスタを６個必
要とする。さらに平成５年９月に電子情報通信学会電子
通信用電源技術研究会（PE-93-09) で発表された論文
「高調波低減機能を有する三相入力コンバータについ
て」では，主回路に少なくともダイオードを１８個，Ｉ
ＧＢＴを６個必要とする。そしてこれらいずれもスイッ
チング素子を駆動する制御回路については，当然互いに
絶縁して個別にかつ相毎に好ましい関連をもって駆動信
号を発生するように構成されなければならない。2. Description of the Related Art In a converter that receives a commercial AC power source and converts it into a DC output, in recent years, it has been required to bring an input current waveform closer to a sine wave to reduce harmonics. Harmonic suppression converters have been realized. inside that,
In the case of multi-phase AC input, the circuit configuration is more complicated than that of single-phase AC. As an example, Heisei 1
In the DC power supply device of Japanese Patent Application No. 1-153229 filed on June 15, 1996, three-phase AC requires at least 18 diodes and 3 FETs in the main circuit. Also, in the paper "Modeling and control of sinusoidal PWM converter" presented at the Institute of Electrical Engineers of Japan, Electronic Power and Semiconductor Power Conversion Joint Research Group (SPC-92-38) in October 1992, at least three-phase AC was used for the main circuit. It requires 6 diodes and 6 power transistors. Furthermore, in the paper entitled “Three-phase input converter with harmonic reduction function” presented in the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Committee on Power Supply for Electronic Communications (PE-93-09) in September 1993, at least a diode was used in the main circuit. 18 pieces, I
Requires 6 GBTs. In all of these, the control circuits for driving the switching elements must of course be configured to be insulated from each other and to generate the drive signals individually and with a preferable relationship for each phase.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は，多相交流に
対しても少ない主回路部品と簡単な制御回路で構成され
るＡＣ／ＤＣコンバータであって，入力電流波形を正弦
波状にしつつ、効率よく動作するＡＣ／ＤＣコンバータ
を提供することを課題とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is an AC / DC converter which is composed of a main circuit component which is less likely to have a multi-phase alternating current and a simple control circuit. An object is to provide an AC / DC converter that operates efficiently.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め，本発明では以下の手段を提案するものである。まず
第１の手段として，ｎ相の多相交流を受けるｎ個の入力
端子を備えて，このｎ個の入力端子に連なる各線路にｎ
個のチョークコイルを直列に接続し，これらｎ本の線路
はｎ組のダイオードアームからなるｎ相全波ブリッジ整
流回路の各入力点に接続し，またこのｎ相全波ブリッジ
整流回路の出力点間には平滑用のコンデンサを接続し，
またこのｎ相全波ブリッジ整流回路のアームの一方の側
のｎ個のダイオードにはそれぞれ並列にｎ個のスイッチ
ング素子を接続し，このｎ個のスイッチング素子を前記
多相交流の周波数より十分高い周波数でスイッチングさ
せてなることを特徴とするＡＣ／ＤＣコンバータを提案
するものである。In order to solve this problem, the present invention proposes the following means. First, as a first means, n input terminals for receiving multiphase alternating current of n phases are provided, and n lines are connected to each line connected to the n input terminals.
Choke coils are connected in series, these n lines are connected to each input point of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit consisting of n sets of diode arms, and the output point of this n-phase full-wave bridge rectifier circuit. Connect a smoothing capacitor between them,
Further, n switching elements are connected in parallel to the n diodes on one side of the arm of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit, and the n switching elements are sufficiently higher than the frequency of the polyphase alternating current. The present invention proposes an AC / DC converter characterized by being switched at a frequency.
【０００５】第２の手段としては，単相交流を受ける一
対の入力端子を備えて，この一対の入力端子に連なる線
路のいずれかにチョークコイルを直列に接続し，これら
の線路は２組のダイオードアームからなる単相ブリッジ
整流回路の各入力点に接続し，またこの単相ブリッジ整
流回路の出力点間には平滑用のコンデンサを接続し，ま
たこの単相ブリッジ整流回路のアームの一方の側の２個
のダイオードにはそれぞれ並列に２個のスイッチング素
子を接続し，この２個のスイッチング素子を前記単相交
流の周波数より十分高い周波数でスイッチングさせてな
ることを特徴とするＡＣ／ＤＣコンバータを提案するも
のである。As a second means, a pair of input terminals for receiving a single-phase alternating current is provided, and a choke coil is connected in series to any one of the lines connected to the pair of input terminals. Connect to each input point of the single-phase bridge rectifier circuit consisting of diode arms, connect a smoothing capacitor between the output points of this single-phase bridge rectifier circuit, and connect one of the arms of this single-phase bridge rectifier circuit. AC / DC, characterized in that two switching elements are connected in parallel to the two diodes on the side and these two switching elements are switched at a frequency sufficiently higher than the frequency of the single-phase AC. It proposes a converter.
【０００６】第３の手段としては，上記第１の手段また
は第２の手段において，各スイッチング素子に同時オン
・同時オフの共通の駆動信号を供給し，時比率制御によ
り出力調整を行うことを提案するものである。As a third means, in the first means or the second means, a common drive signal for simultaneously turning on / off simultaneously is supplied to each switching element, and output adjustment is performed by duty ratio control. It is a proposal.
【０００７】第４の手段としては，上記第３の手段にお
いて，各チョークコイルの電流について各スイッチング
周期毎にカットオフ期間を設けることを提案するもので
ある。As a fourth means, in the third means, it is proposed to provide a cutoff period for each switching cycle for the current of each choke coil.
【０００８】[0008]
【実施例】図１は本発明にかかるＡＣ／ＤＣコンバータ
の一実施例である。まず構成について説明する。このＡ
Ｃ／ＤＣコンバータ１は三相商用交流電源３を入力端子
５，７，９で受電する。そしてこれらの三本の線路はフ
ィルタ11を介してそれぞれチョークコイルL1,L2,L3に接
続される。これらの３本の線路には，さらに６個のダイ
オードD1〜D6からなるブリッジ整流回路の入力側に接続
される。また一方のアームのダイオードD1,D2,D3にはそ
れぞれ並列に３個のスイッチング素子であるＦＥＴQ1,Q
2,Q3のドレイン・ソースを接続する。このダイオードD1
〜D6からなるブリッジ整流回路の出力側であるダイオー
ドD1,D2,D3の各アノードと，ダイオードD4,D5,D6回路の
カソードとの間にはコンデンサC1が接続されるととも
に，出力端子17と19とに接続される。この出力端子17，
19間に負荷21が接続される。このＡＣ／ＤＣコンバータ
１の出力電圧は検出比較回路15で検出して内部の基準電
圧と比較されて，その誤差信号が制御回路13に供給され
る。制御回路13では３個のＦＥＴQ1,Q2,Q3の各ゲートに
オン・オフ信号をそれぞれ抵抗R1,R2,R3を介して供給す
る。このオン・オフ信号は三相商用交流電源３の周波数
よりはるかに高い周波数，例えば100kHzで同時にオン，
同時にオフ駆動するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of an AC / DC converter according to the present invention. First, the configuration will be described. This A
The C / DC converter 1 receives the three-phase commercial AC power supply 3 at the input terminals 5, 7, and 9. Then, these three lines are connected to choke coils L1, L2, L3 via a filter 11, respectively. These three lines are further connected to the input side of a bridge rectifier circuit composed of six diodes D1 to D6. Further, the diodes D1, D2, D3 of one arm are respectively connected in parallel with three switching elements FETQ1, Q
Connect the drain and source of Q2. This diode D1
A capacitor C1 is connected between each anode of the diodes D1, D2, D3 on the output side of the bridge rectifier circuit consisting of ~ D6 and the cathode of the diode D4, D5, D6 circuit, and output terminals 17 and 19 are connected. Connected to. This output terminal 17,
A load 21 is connected between 19. The output voltage of the AC / DC converter 1 is detected by the detection / comparison circuit 15 and compared with the internal reference voltage, and the error signal is supplied to the control circuit 13. The control circuit 13 supplies ON / OFF signals to the gates of the three FETs Q1, Q2, and Q3 via resistors R1, R2, and R3, respectively. This on / off signal is turned on at a frequency much higher than the frequency of the three-phase commercial AC power supply 3, for example, 100 kHz,
It is driven off at the same time.
【０００９】次にこのように構成されたＡＣ／ＤＣコン
バータ１の動作説明をする。３個のＦＥＴQ1,Q2,Q3の各
ゲートに同時にオン駆動信号を供給すると，図２にその
等価回路を示すように，Ｙ結線上の昇圧用のチョークコ
イルL1,L2,L3が商用交流入力電圧の負荷として接続され
た形となる。したがって各チョークコイルL1,L2,L3に流
れる各相の電流は，その初期値がゼロであれば〔数１〕
の位置に示される数式(1),(2),(3) で表される。そして
各相の電流のピーク値は〔数１〕の位置に示される数式
(5),(6),(7) で表される。したがって各電流のピーク値
は各相電圧に比例する。商用交流入力電圧の１周期の間
に固定周波数，固定パルス幅でスイッチング素子である
ＦＥＴQ1,Q2,Q3を駆動すると，各電流ピーク値は相電圧
に比例する。またオン期間の電流積分量も相電圧に比例
する。Next, the operation of the AC / DC converter 1 thus constructed will be described. When an ON drive signal is simultaneously supplied to the gates of the three FETs Q1, Q2, Q3, the boosting choke coils L1, L2, L3 on the Y connection are connected to the commercial AC input voltage as shown in the equivalent circuit of FIG. It will be connected as the load of. Therefore, if the initial value of the current of each phase flowing in each choke coil L1, L2, L3 is zero, [Equation 1]
It is expressed by the mathematical formulas (1), (2), and (3) shown at the position of. Then, the peak value of the current of each phase is expressed by the mathematical formula 1
It is expressed by (5), (6), (7). Therefore, the peak value of each current is proportional to each phase voltage. When the FETs Q1, Q2, and Q3, which are switching elements, are driven with a fixed frequency and a fixed pulse width during one cycle of the commercial AC input voltage, each current peak value is proportional to the phase voltage. In addition, the integrated current amount during the ON period is also proportional to the phase voltage.
【００１０】[0010]
【数１】[Equation 1]
【００１１】次にスイッチング素子であるＦＥＴQ1,Q2,
Q3のオンからオフ期間への電流経路の変化等について説
明する。ＦＥＴQ1,Q2,Q3がオンするときには，入力端子
５，７，９から各チョークコイルL1,L2,L3へと流れ込む
電流方向を正とした場合，オンしているチョークコイル
の電流は，図３(c) に示すように２個のチョークコイル
が正の場合と，図３(a) に示すように１個のみのチョー
クコイルが正の場合の２通りの位相関係がある。そして
オンからオフ状態に変わるときに，１相が正の場合と，
２相が正の場合とでは電流経路が異なる。図３(a) はｕ
相のみが正でオンしているときであり，図３(b) は図３
(a) と同じ状態でオフしているときであり，図３(c) は
ｕ相とｗ相のみが正でオンしているときであり，図３
(d) は図３(c) と同じ状態でオフしているときの電流経
路を示している。チョークコイルの電流が正の場合に
は，スイッチング素子がオフするとチョークコイルに接
続されたダイオードD4〜D6のいずれかに電流が流れる。
チョークコイルの電流が負の場合にはＦＥＴQ1,Q2,Q3に
逆並列に接続されたダイオードD1〜D3のいずれかに電流
が流れる。Next, FETs Q1, Q2, which are switching elements,
A change in the current path from the ON state of Q3 to the OFF period will be described. When the FETs Q1, Q2, and Q3 are turned on, if the direction of current flowing from the input terminals 5, 7, and 9 to each choke coil L1, L2, and L3 is positive, the current of the turned-on choke coil is There are two kinds of phase relationships when two choke coils are positive as shown in c) and when only one choke coil is positive as shown in Fig. 3 (a). And when one phase is positive when changing from on to off,
The current path is different when the two phases are positive. Figure 3 (a) shows u
This is the case when only the phase is positive and is on.
In the same state as (a), it is off, and Fig. 3 (c) is when only the u and w phases are positive and on.
(d) shows the current path when it is off in the same state as in FIG. 3 (c). When the current in the choke coil is positive, when the switching element is turned off, the current flows in any of the diodes D4 to D6 connected to the choke coil.
When the current of the choke coil is negative, the current flows through any of the diodes D1 to D3 connected in antiparallel to the FETs Q1, Q2, Q3.
【００１２】ここで三相商用交流電源３の位相角の関係
を図４に示す。この図４からわかるように位相角φがπ
/6毎に各相の大小関係または正負の関係が変化する。ま
ず１相のみが正の場合，この状態はｕ相を基準とすると
位相角度２π／６から４π／６の期間のときであり，こ
のうち位相角度２π／６から３π／６の期間について説
明する。この期間でｔ＝τでＦＥＴQ1がオフしてから
は，各相のチョークコイルL1，L2，L3の電流，i1，i2，
i3はそれぞれ〔数２〕の位置に記載される数式(8),(9),
(10)で表される。この状態は図５におけるｔ＝t2まで続
いて，ｗ相電流i3が先にi3＝０となり，以後この値を維
持する。このときのｕ相の電流は〔数２〕の位置に記載
される数式(11)で表される。そしてｔ＝t3でｕ相とｖ相
の電流はゼロとなり，次にｔ＝t4でＦＥＴQ1が再びオン
するまでゼロ値を維持する。この時刻ｔ＝t0からｔ＝t4
までの間について各電流i1，i2，i3の関数を時間積分し
て平均化することにより〔数２〕の位置に記載される数
式(12)，(13)，(14)により平均電流が与えられる。位相
角度３π／６から４π／６の期間については，〔数２〕
の位置に記載される各数式(8) 〜(14)においてｖ相とｗ
相とを互換すれば求められる。FIG. 4 shows the relationship between the phase angles of the three-phase commercial AC power supply 3. As can be seen from FIG. 4, the phase angle φ is π
Every 6th, the magnitude relationship or positive / negative relationship of each phase changes. First, when only one phase is positive, this state is during a period of a phase angle of 2π / 6 to 4π / 6 with reference to the u phase. Among these, a period of a phase angle of 2π / 6 to 3π / 6 will be described. . After the FET Q1 is turned off at t = τ during this period, the currents of the choke coils L1, L2, L3 of each phase, i 1 , i 2 ,
i 3 are mathematical expressions (8), (9), and
It is represented by (10). This state is continued until t = t2 in FIG. 5, w-phase current i 3 is ahead i 3 = 0, and the subsequent maintaining this value. The u-phase current at this time is represented by the mathematical expression (11) described in the position of [Equation 2]. Then, at t = t3, the u-phase and v-phase currents become zero, and at t = t4, the zero value is maintained until the FET Q1 is turned on again. From this time t = t0 to t = t4
By integrating the functions of the currents i 1 , i 2 , and i 3 over time, and averaging them, the averages are obtained by the formulas (12), (13), and (14) described in the position of [Equation 2]. An electric current is given. For the period of the phase angle 3π / 6 to 4π / 6, [Equation 2]
In each equation (8) to (14) described in the position of, v phase and w
Required if compatible with phase.
【００１３】[0013]
【数２】(Equation 2)
【００１４】つぎに２相が正の場合，ｕ相を基準とする
と位相角度０から２π／６の期間のときであり，このう
ち位相角度０からπ／６の期間について説明する。この
期間の任意の位相角度φにおいて，各相のチョークコイ
ルL1，L2，L3の電流i1，i2，i3はそれぞれ〔数３〕の位
置に記載される数式(15),(16),(17)で表される。この状
態は図６におけるｔ＝t2まで続いて，ｕ相電流i1が先に
i1＝０となり，以後この値を維持する。このときのｗ相
の電流は〔数３〕の位置に記載される数式(18)で表され
る。そしてｔ＝t3でｖ相とｗ相の電流はゼロとなり，次
にｔ＝t4でＦＥＴQ1，Q3が再びオンするまでゼロ値を維
持する。この時刻ｔ＝t0からｔ＝t4までの間について各
電流i1，i2，i3の関数を時間積分して平均化することに
より〔数３〕の位置に記載される数式(19)，(20)，(21)
により平均電流が与えられる。位相角度π／６から２π
／６の期間については，〔数３〕の位置に記載される各
数式(15)〜(21)において，ｕ相とｗ相とを互換すれば求
められる。Next, when the two phases are positive, it is during the period of the phase angle 0 to 2π / 6 with reference to the u phase, and the period of the phase angle 0 to π / 6 will be described. At any phase angle φ during this period, the currents i 1 , i 2 , and i 3 of the choke coils L1, L2, and L3 of each phase are expressed by the formulas (15) and (16) at the positions of [Equation 3], respectively. , (17). This state continues until t = t2 in FIG. 6, and the u-phase current i 1
i 1 = 0, and this value is maintained thereafter. The w-phase current at this time is represented by the mathematical expression (18) described at the position of [Equation 3]. Then, at t = t3, the v-phase and w-phase currents become zero, and at t = t4, the zero value is maintained until the FETs Q1 and Q3 are turned on again. Equation (19) described at the position of [Equation 3] is obtained by time-integrating and averaging the functions of the currents i 1 , i 2 , and i 3 from time t = t0 to t = t4. (20), (21)
Gives the average current. Phase angle π / 6 to 2π
The period of / 6 can be obtained by making the u phase and the w phase compatible in each of the mathematical expressions (15) to (21) described in the position of [Equation 3].
【００１５】[0015]
【数３】[Equation 3]
【００１６】位相角度４π／６から５π／６の期間につ
いては，〔数３〕の位置に記載される各数式(15)〜(21)
において，ｕ相⇒ｖ相，ｖ相⇒ｗ相，ｗ相⇒ｕ相へと置
換すれば求められる。このことは図４の各相の関係から
理解できる。For the period of the phase angle 4π / 6 to 5π / 6, each of the mathematical expressions (15) to (21) described in the position of [Equation 3].
In, it can be obtained by substituting u phase ⇒ v phase, v phase ⇒ w phase, and w phase ⇒ u phase. This can be understood from the relationship between the phases in FIG.
【００１７】位相角度５π／６からπの期間について
は，同様にして〔数３〕の位置に記載される各数式(15)
〜(21)において，ｖ相とｗ相とを互換すれば求められ
る。そして位相角度πから２πまでも同様にして各数式
において相を置換することにより求めることができる。For the period of the phase angle of 5π / 6 to π, each equation (15) similarly described in the position of [Equation 3] is used.
In (21), it is required if v phase and w phase are compatible. The phase angles π to 2π can be similarly obtained by substituting the phases in each mathematical expression.
【００１８】以上説明したように三相商用交流電源３の
すべての位相角度にわたって平均電流を算出した。それ
らのスイッチング電流波形は図５，図６に示される形で
あって，各ピーク値は各相電圧に比例した値であり，こ
のスイッチング電流波形を時間系列に並べて図解する
と，図７に示すように電流波形のピーク値の包絡線は正
弦波状となる。なお，図７は概念上の図解であって実際
にはもっと細かいスイッチング電流波形である。そして
入力側に設けられたフィルタ11により，スイッチング電
流波形の高調波分は減衰して，入力電流波形は図８に示
すように正弦波に近づいた形となる。As described above, the average current was calculated over all the phase angles of the three-phase commercial AC power supply 3. The switching current waveforms have the shapes shown in FIGS. 5 and 6, and each peak value is a value proportional to each phase voltage. When the switching current waveforms are arranged side by side in time series, as shown in FIG. The envelope of the peak value of the current waveform is sinusoidal. It should be noted that FIG. 7 is a conceptual illustration and actually shows a finer switching current waveform. Then, the harmonic component of the switching current waveform is attenuated by the filter 11 provided on the input side, and the input current waveform approaches a sine wave as shown in FIG.
【００１９】このＡＣ／ＤＣコンバータ１は，いわゆる
昇圧チョッパとして動作するものであり，出力電圧Ｅo
は交流入力電圧のピーク値（変動範囲を含めて最高値）
より高く設定しておく必要がある。そして出力電圧Ｅo
をより高く設定すると入力電流波形はより正弦波に近づ
くが，スイッチング素子や出力コンデンサの耐圧が高く
なるため実用限界となり，適当な設計値を選択すること
になる。なお所望の直流出力電圧を得るためには，負荷
の位置にＤＣ／ＤＣコンバータを挿入接続することによ
り可能となる。The AC / DC converter 1 operates as a so-called step-up chopper and has an output voltage Eo.
Is the peak value of AC input voltage (maximum value including fluctuation range)
It should be set higher. And output voltage Eo
When is set higher, the input current waveform becomes closer to a sine wave, but the withstand voltage of the switching element and the output capacitor becomes higher, which is the practical limit and an appropriate design value should be selected. It should be noted that a desired DC output voltage can be obtained by inserting and connecting a DC / DC converter at the position of the load.
【００２０】以上説明してきたＡＣ／ＤＣコンバータ１
においては，チョークコイルの電流波形は各スイッチン
グ毎に一旦ゼロになる期間を有しており，この条件によ
りスイッチング電流の各ピーク値は線電圧に比例するも
のである。しかるにこのチョークコイルの電流波形が各
スイッチング毎にゼロにならない場合であっても，三相
商用交流電源３の入力電流波形は，図８よりは若干劣る
が，図９に示すように比較的高調波の少ない波形を得る
こともできる。The AC / DC converter 1 described above
In the above, there is a period in which the current waveform of the choke coil once becomes zero at each switching, and under this condition, each peak value of the switching current is proportional to the line voltage. However, even if the current waveform of the choke coil does not become zero at each switching, the input current waveform of the three-phase commercial AC power supply 3 is slightly inferior to that of FIG. 8, but it is relatively high as shown in FIG. It is also possible to obtain a waveform with few waves.
【００２１】なお，以上述べた実施例においてＦＥＴQ
1,Q2,Q3については，他の種類のスイッチング素子，例
えばバイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴ等に置き換える
ことができる。またＦＥＴQ1,Q2,Q3に並列接続されたダ
イオードD1,D2,D3については，ＦＥＴQ1,Q2,Q3の寄生ダ
イオードを利用して省くことができる。In the embodiment described above, the FET Q
1, Q2, Q3 can be replaced with other types of switching elements, for example, bipolar transistors, IGBTs and the like. The diodes D1, D2, D3 connected in parallel with the FETs Q1, Q2, Q3 can be omitted by using the parasitic diodes of the FETs Q1, Q2, Q3.
【００２２】また本発明を六相交流電源に適用した実施
例を図１０に示す。構成と制御方式は図１に示す第１の
実施例と同様である。この実施例の相電流の波形を図１
１に示す。図８に示す波形と比較してさらに正弦波に近
い。An embodiment in which the present invention is applied to a six-phase AC power source is shown in FIG. The structure and control method are the same as those in the first embodiment shown in FIG. The waveform of the phase current of this embodiment is shown in FIG.
It is shown in FIG. Compared to the waveform shown in FIG. 8, it is closer to a sine wave.
【００２３】また本発明を単相商用交流電源に適用した
実施例を図１２に示す。この実施例の場合には，図示の
ように２本の線路のいずれかにチョークコイルを接続す
るか，または双方に分けて備えてもよい。その他の構成
と制御方式は図１に示す第１の実施例と同様である。ス
イッチング素子がオフ期間では，チョークコイルＬ１の
電流の減少率は出力電圧Ｅo と入力電圧との差のみで決
定されるため，オフ期間の電流積分値もほぼオン期間と
同様に入力電圧の瞬時値に比例する。したがって入力電
流の波形については図１３に示すように入力電圧と同位
相のほぼ完全な正弦波になる。An embodiment in which the present invention is applied to a single-phase commercial AC power source is shown in FIG. In the case of this embodiment, a choke coil may be connected to either of the two lines as shown in the figure, or may be provided separately for both. Other configurations and control methods are the same as those in the first embodiment shown in FIG. During the OFF period of the switching element, the rate of decrease of the current of the choke coil L1 is determined only by the difference between the output voltage Eo and the input voltage. Therefore, the integrated current value during the OFF period is almost the same as the instantaneous value of the input voltage during the ON period. Proportional to. Therefore, the waveform of the input current becomes a substantially perfect sine wave having the same phase as the input voltage as shown in FIG.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるＡＣ
／ＤＣコンバータにおいては，多相交流の相数に対応し
た数のスイッチング素子と，相数の倍のダイオードによ
り主回路構成がされ，それぞれのスイッチング素子を同
時にオン，同時にオフする単一の制御回路で駆動するも
のである。このように簡素な構成において多相商用交流
電源の入力電流の高調波を低減して高力率に動作させ
て，安定な直流出力を得ることができる。スイッチング
素子の制御回路が単一信号であるため，回路構成が簡素
で経済的であるとともに，誤動作を防止する効果もあ
る。また主回路のダイオードの数も少なく，それらダイ
オードの電圧降下による電力損失が低くなり，全体とし
て効率が高くなる効果もある。As described above, the AC according to the present invention
In a DC / DC converter, a main circuit configuration is made up of a number of switching elements corresponding to the number of phases of a polyphase alternating current and a diode having twice the number of phases, and a single control circuit that simultaneously turns on and off each switching element. It is driven by. With such a simple configuration, it is possible to obtain a stable DC output by reducing the harmonics of the input current of the multi-phase commercial AC power supply and operating at a high power factor. Since the control circuit of the switching element has a single signal, the circuit configuration is simple and economical, and it also has the effect of preventing malfunction. In addition, the number of diodes in the main circuit is small, the power loss due to the voltage drop of those diodes is low, and the efficiency is high as a whole.
【図１】 本発明にかかるＡＣ／ＤＣコンバータの一実
施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of an AC / DC converter according to the present invention.
【図２】 図１に示すＡＣ／ＤＣコンバータの動作を説
明するための等価回路であって，各スイッチング素子が
オンしている状態を示す。FIG. 2 is an equivalent circuit for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing a state in which each switching element is on.
【図３】 図１に示すＡＣ／ＤＣコンバータの動作を説
明するための等価回路であって，各スイッチング素子が
オン状態の場合分けを示す。FIG. 3 is an equivalent circuit for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing a case where each switching element is in an ON state.
【図４】 図１に示すＡＣ／ＤＣコンバータの動作を説
明するため図であって，三相交流電源の位相分けを示
す。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the AC / DC converter shown in FIG. 1, showing phase division of a three-phase AC power supply.
【図５】 高周波スイッチングの１サイクルの波形図で
ある。FIG. 5 is a waveform diagram of one cycle of high frequency switching.
【図６】 高周波スイッチングの１サイクルの波形図で
ある。FIG. 6 is a waveform diagram of one cycle of high frequency switching.
【図７】 高周波スイッチングによる電流波形を，商用
交流電源の周期に沿って配列した概念の図解である。FIG. 7 is an illustration of a concept in which current waveforms generated by high-frequency switching are arranged along a cycle of a commercial AC power supply.
【図８】 図１に示すＡＣ／ＤＣコンバータの実施例の
交流入力電流波形の一つの相の算出値による波形の一例
である。8 is an example of a waveform of a calculated value of one phase of an AC input current waveform of the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG.
【図９】 図１に示すＡＣ／ＤＣコンバータの実施例の
交流入力電流波形の一つの相の算出値による他の波形で
ある。9 is another waveform according to the calculated value of one phase of the AC input current waveform of the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG.
【図１０】 本発明にかかるＡＣ／ＤＣコンバータを六
相交流に応用した実施例を示す。FIG. 10 shows an embodiment in which the AC / DC converter according to the present invention is applied to a six-phase alternating current.
【図１１】 図１０に示すＡＣ／ＤＣコンバータの実施
例の交流入力の一つの相の電流波形の算出値による波形
の一例である。11 is an example of a waveform based on a calculated value of a current waveform of one phase of an AC input in the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG.
【図１２】 本発明にかかるＡＣ／ＤＣコンバータを単
相交流に応用した実施例を示す。FIG. 12 shows an embodiment in which the AC / DC converter according to the present invention is applied to single-phase alternating current.
【図１３】 図１２に示すＡＣ／ＤＣコンバータの実施
例の交流入力の電流波形の算出値による波形の一例であ
る。13 is an example of a waveform of a calculated value of a current waveform of an AC input in the embodiment of the AC / DC converter shown in FIG.
１…ＡＣ／ＤＣコンバータ ２…単相商用交流電源
３…三相商用交流電源 ６…六相商用交流電源 ５，７，９…入力端子 11…フィルタ 13…制御回路 15…比較検出回路
17,19 …出力端子 21…負荷1 ... AC / DC converter 2 ... Single-phase commercial AC power supply
3 ... 3-phase commercial AC power supply 6 ... 6-phase commercial AC power supply 5, 7, 9 ... Input terminal 11 ... Filter 13 ... Control circuit 15 ... Comparison detection circuit
17,19… Output terminal 21… Load
【数１】 [Equation 1]
【数２】 [Equation 2]
【数３】 (Equation 3)
Claims (4)
備えて，このｎ個の入力端子に連なる各線路にｎ個のチ
ョークコイルを直列に接続し，これらｎ本の線路はｎ組
のダイオードアームからなるｎ相全波ブリッジ整流回路
の各入力点に接続し，またこのｎ相全波ブリッジ整流回
路の出力点間には平滑用のコンデンサを接続し，またこ
のｎ相全波ブリッジ整流回路のアームの一方の側のｎ個
のダイオードにはそれぞれ並列にｎ個のスイッチング素
子を接続し，このｎ個のスイッチング素子を前記多相交
流の周波数より十分高い周波数でスイッチングさせてな
ることを特徴とするＡＣ／ＤＣコンバータ。1. An n input terminal for receiving an n-phase multi-phase alternating current is provided, and n choke coils are connected in series to each line connected to the n input terminals. Connect to each input point of the n-phase full-wave bridge rectifier circuit consisting of n sets of diode arms, and connect a smoothing capacitor between the output points of this n-phase full-wave bridge rectifier circuit. N switching elements are connected in parallel to the n diodes on one side of the arm of the wave bridge rectifier circuit, and the n switching elements are switched at a frequency sufficiently higher than the frequency of the polyphase alternating current. An AC / DC converter characterized in that
て，この一対の入力端子に連なる線路のいずれかにチョ
ークコイルを直列に接続し，これらの線路は２組のダイ
オードアームからなる単相ブリッジ整流回路の各入力点
に接続し，またこの単相ブリッジ整流回路の出力点間に
は平滑用のコンデンサを接続し，またこの単相ブリッジ
整流回路のアームの一方の側の２個のダイオードにはそ
れぞれ並列に２個のスイッチング素子を接続し，この２
個のスイッチング素子を前記単相交流の周波数より十分
高い周波数でスイッチングさせてなることを特徴とする
ＡＣ／ＤＣコンバータ。2. A pair of input terminals for receiving a single-phase alternating current is provided, and a choke coil is connected in series to any of the lines connected to the pair of input terminals, and these lines are composed of two sets of diode arms. Connect to each input point of the phase bridge rectifier circuit, connect a smoothing capacitor between the output points of this single phase bridge rectifier circuit, and connect two capacitors on one side of the arm of this single phase bridge rectifier circuit. Connect two switching elements in parallel to each diode.
An AC / DC converter, wherein each switching element is switched at a frequency sufficiently higher than the frequency of the single-phase AC.
Ｃコンバータにおいて，前記各スイッチング素子に同時
オン・同時オフの共通の駆動信号を供給し，時比率制御
により出力調整を行うことを特徴とするＡＣ／ＤＣコン
バータ。3. The AC / D according to claim 1 or 2.
In the C converter, an AC / DC converter characterized in that a common drive signal for simultaneous ON / OFF is supplied to each of the switching elements, and output adjustment is performed by duty ratio control.
おいて，前記チョークコイルの電流に各スイッチング周
期毎にカットオフ期間を設けることを特徴とするＡＣ／
ＤＣコンバータ。4. The AC / DC converter according to claim 3, wherein a cutoff period is provided in the choke coil current for each switching cycle.
DC converter.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP28279594A JP3246584B2 (en) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | AC / DC converter |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| JPH08126330A true JPH08126330A (en) | 1996-05-17 |
| JP3246584B2 JP3246584B2 (en) | 2002-01-15 |
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ID=17657195
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| JP28279594A Expired - Lifetime JP3246584B2 (en) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | AC / DC converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3246584B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037979A (en) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | High Frequency Heattreat Co Ltd | Power converter |
| JPWO2005006531A1 (en) * | 2003-07-15 | 2006-08-24 | 三菱電機株式会社 | Three-phase power converter and power converter |
| JP2009095159A (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP28279594A patent/JP3246584B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2009095159A (en) * | 2007-10-10 | 2009-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
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