JPH08228484A - 位相制御smrコンバータ - Google Patents
位相制御smrコンバータInfo
- Publication number
- JPH08228484A JPH08228484A JP7056558A JP5655895A JPH08228484A JP H08228484 A JPH08228484 A JP H08228484A JP 7056558 A JP7056558 A JP 7056558A JP 5655895 A JP5655895 A JP 5655895A JP H08228484 A JPH08228484 A JP H08228484A
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- Japan
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- bidirectional switching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路構成が簡単で、変換効率の良い位相制御
SMRコンバータを実現する。 【構成】 交流入力回路に設けた昇圧用リアクタ6、双
方向スイッチング素子1と2より成る単相高周波インバ
ータ8、高周波トランス5、双方向スイッチング素子3
と4より成るセンタータップ式の単相整流回路9、直流
平滑用コンデンサ7とによって構成した。単相高周波イ
ンバータ8を構成する双方向スイッチング素子1と2、
および単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素
子3と4との間には常時タイムラグが存在するように位
相制御して入力電流波形を正弦波に近づけ入力力率を1
とし、出力電圧を任意の直流電圧値にする。
SMRコンバータを実現する。 【構成】 交流入力回路に設けた昇圧用リアクタ6、双
方向スイッチング素子1と2より成る単相高周波インバ
ータ8、高周波トランス5、双方向スイッチング素子3
と4より成るセンタータップ式の単相整流回路9、直流
平滑用コンデンサ7とによって構成した。単相高周波イ
ンバータ8を構成する双方向スイッチング素子1と2、
および単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素
子3と4との間には常時タイムラグが存在するように位
相制御して入力電流波形を正弦波に近づけ入力力率を1
とし、出力電圧を任意の直流電圧値にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、UPS等を構成する
AC/DC変換装置であるSMRコンバータとその制御
方法に関するものである。
AC/DC変換装置であるSMRコンバータとその制御
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来方式によるSMR(Switch Mode Re
ctifier )コンバータの回路構成を図6に示す。図6に
おいて、交流入力は単相ブリッジ接続したダイオード1
1,12,13,14より成る整流回路31において直
流変換され、リアクタ19を介して単相ブリッジ接続し
たスイッチング素子15,16,17,18より成る高
周波インバータ32に入力して高周波電力に変換され
る。この高周波電力を高周波トランス20によって絶縁
・変圧したうえで、単相ブリッジ接続したダイオード2
1,22,23,24より成る高周波整流回路33にお
いて直流電力に変換し、平滑用コンデンサ25を介して
出力する。
ctifier )コンバータの回路構成を図6に示す。図6に
おいて、交流入力は単相ブリッジ接続したダイオード1
1,12,13,14より成る整流回路31において直
流変換され、リアクタ19を介して単相ブリッジ接続し
たスイッチング素子15,16,17,18より成る高
周波インバータ32に入力して高周波電力に変換され
る。この高周波電力を高周波トランス20によって絶縁
・変圧したうえで、単相ブリッジ接続したダイオード2
1,22,23,24より成る高周波整流回路33にお
いて直流電力に変換し、平滑用コンデンサ25を介して
出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
方式のSMRコンバータはAC/DC変換、DC/AC
変換さらに高周波トランスを介してAC/DC変換を行
っているので電力変換段数が多く、これに伴って多数の
ダイオードやスイッチング素子が使用されている。従っ
て、SMRコンバータを構成する部品数が多くなるばか
りでなく、総合した電力変換効率の低下を免がれること
はできなかった。この発明は、上述した従来方式のSM
Rコンバータの欠点を解消するためになされたものであ
って、SMRコンバータの回路構成を単純化すると共に
変換効率の向上を図ることのできる位相制御SMRコン
バータを提供しようとするものである。
方式のSMRコンバータはAC/DC変換、DC/AC
変換さらに高周波トランスを介してAC/DC変換を行
っているので電力変換段数が多く、これに伴って多数の
ダイオードやスイッチング素子が使用されている。従っ
て、SMRコンバータを構成する部品数が多くなるばか
りでなく、総合した電力変換効率の低下を免がれること
はできなかった。この発明は、上述した従来方式のSM
Rコンバータの欠点を解消するためになされたものであ
って、SMRコンバータの回路構成を単純化すると共に
変換効率の向上を図ることのできる位相制御SMRコン
バータを提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明による位相制御
SMRコンバータは、交流入力回路に設けた昇圧用リア
クタ、2つの双方向スイッチング素子をハーフブリッジ
接続した単相高周波インバータ、1次側と2次側にセン
タータップを備えた高周波トランス、2つの双方向スイ
ッチング素子をハーフブリッジ接続したセンタータップ
式の単相整流回路および平滑用コンデンサによって構成
したSMRコンバータであって、前記単相高周波インバ
ータとセンタータップ式の単相整流回路におけるそれぞ
れの双方向スイッチング素子を交互にオン・オフ制御す
ると共に、前記単相高周波インバータを構成する双方向
スイッチング素子群と前記センタータップ式の単相整流
回路を構成する双方向スイッチング素子群との間におけ
るスイッチング動作にタイムラグを設けて位相制御する
ようにした。
SMRコンバータは、交流入力回路に設けた昇圧用リア
クタ、2つの双方向スイッチング素子をハーフブリッジ
接続した単相高周波インバータ、1次側と2次側にセン
タータップを備えた高周波トランス、2つの双方向スイ
ッチング素子をハーフブリッジ接続したセンタータップ
式の単相整流回路および平滑用コンデンサによって構成
したSMRコンバータであって、前記単相高周波インバ
ータとセンタータップ式の単相整流回路におけるそれぞ
れの双方向スイッチング素子を交互にオン・オフ制御す
ると共に、前記単相高周波インバータを構成する双方向
スイッチング素子群と前記センタータップ式の単相整流
回路を構成する双方向スイッチング素子群との間におけ
るスイッチング動作にタイムラグを設けて位相制御する
ようにした。
【0005】
【作用】単相高周波インバータを構成する双方向スイッ
チング素子1または2がオンの期間に、単相整流回路を
構成する双方向スイッチング素子3と4が交互にオン・
オフとなるように、上述した2組の双方向スイッチング
素子群は位相制御される。図4と図5から明らかなよう
に、双方向スイッチング素子1と2は動作状態1と2お
よび動作状態3と4の期間だけそれぞれオンとなるが、
双方向スイッチング素子3と4はそれぞれ動作状態4と
1および動作状態2と3の期間だけオンとなるように位
相制御され、2組の双方向スイッチング素子群のスイッ
チング動作の間に設けたタイムラグを制御することによ
って入力電圧を正弦波に近づける。
チング素子1または2がオンの期間に、単相整流回路を
構成する双方向スイッチング素子3と4が交互にオン・
オフとなるように、上述した2組の双方向スイッチング
素子群は位相制御される。図4と図5から明らかなよう
に、双方向スイッチング素子1と2は動作状態1と2お
よび動作状態3と4の期間だけそれぞれオンとなるが、
双方向スイッチング素子3と4はそれぞれ動作状態4と
1および動作状態2と3の期間だけオンとなるように位
相制御され、2組の双方向スイッチング素子群のスイッ
チング動作の間に設けたタイムラグを制御することによ
って入力電圧を正弦波に近づける。
【0006】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図1は、この発明による位相制御SMRコ
ンバータの回路構成を示すブロック図である。図1にお
いて、交流入力は昇圧用リアクタ6を介して2つの双方
向スイッチング素子1と2より成る単相高周波インバー
タ8に入力し、商用交流電力を高周波電力に変換する。
この高周波電力は1次側と2次側にそれぞれセンタータ
ップを有する高周波トランス5に入力し、高周波絶縁・
電圧変換したうえで2つの双方向スイッチング素子3と
4をハーフブリッジ接続したセンタータップ式の単相整
流回路9に入力する。この単相整流回路9に入力した高
周波電力は直流変換され、平滑用コンデンサ7を介して
直流電力を出力する。
ら説明する。図1は、この発明による位相制御SMRコ
ンバータの回路構成を示すブロック図である。図1にお
いて、交流入力は昇圧用リアクタ6を介して2つの双方
向スイッチング素子1と2より成る単相高周波インバー
タ8に入力し、商用交流電力を高周波電力に変換する。
この高周波電力は1次側と2次側にそれぞれセンタータ
ップを有する高周波トランス5に入力し、高周波絶縁・
電圧変換したうえで2つの双方向スイッチング素子3と
4をハーフブリッジ接続したセンタータップ式の単相整
流回路9に入力する。この単相整流回路9に入力した高
周波電力は直流変換され、平滑用コンデンサ7を介して
直流電力を出力する。
【0007】次に、単相高周波インバータ8を構成する
双方向スイッチング素子1と2、およびセンタータップ
式の単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素子
3と4の位相制御方法について説明する。図2と図3
は、双方向スイッチング素子1と2および双方向スイッ
チング素子3と4のそれぞれ動作状態と、この動作状態
に伴う単相高周波インバータ8における入力電圧eB お
よび高周波トランス5の1次側電圧eT と1次側電流i
T の関係を示す波形図である。また、図4と図5は上述
したスイッチング素子の動作状態に対応するSMRコン
バータの等価回路図である。
双方向スイッチング素子1と2、およびセンタータップ
式の単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素子
3と4の位相制御方法について説明する。図2と図3
は、双方向スイッチング素子1と2および双方向スイッ
チング素子3と4のそれぞれ動作状態と、この動作状態
に伴う単相高周波インバータ8における入力電圧eB お
よび高周波トランス5の1次側電圧eT と1次側電流i
T の関係を示す波形図である。また、図4と図5は上述
したスイッチング素子の動作状態に対応するSMRコン
バータの等価回路図である。
【0008】図2において、スイッチングの基準となる
キャリアのパルス幅を入力電圧波形の基本成分に相当す
る信号波で変調すると、双方向スイッチング素子1と2
および双方向スイッチング素子3と4はそれぞれ4つの
動作状態においてオン・オフ制御されることが判る。単
相高周波インバータ8を構成する双方向スイッチング素
子1と2は交互にオン・オフ制御されるが、それぞれの
双方向スイッチング素子がオンとなるのは動作状態が1
と2の場合、および動作状態が3と4の場合である。一
方、単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素子
3と4も交互にオン・オフ制御されるが、それぞれの双
方向スイッチング素子がオンとなるのは動作状態が1と
4の場合、および動作状態が2と3の場合である。即
ち、双方向スイッチング素子1と2の動作状態と双方向
スイッチング素子3と4の動作状態の間には常にタイム
ラグが存在するように位相制御され、このタイムラグを
制御することによって入力電流iを正弦波形に近づけ、
出力電圧EO を任意の直流電圧値にする。上述した図2
に関する説明は入力電流i≧0の場合における双方向ス
イッチング素子群の動作特性を示すものであって、この
場合におけるSMRコンバータの等価回路図を図4に示
す。また、入力電流i<0の場合における双方向スイッ
チング素子群の動作特性は図3に示す通りであり、この
場合におけるSMRコンバータの等価回路図は図5に示
す通りである。なお、図4と図5から明らかなように、
4つの双方向スイッチング素子1,2および3と4は、
それぞれの双方向スイッチング素子を構成するスイッチ
ング素子S1 とS1 ′、S2 とS2 ′およびSC1と
SC1′、およびSC2とSC2′は動作状態に応じてオンも
しくはオフとなり、オンとなった一方のスイッチング素
子とオフ状態にある他方のスイッチング素子の並列ダイ
オードを介して双方向スイッチング素子は導通状態とな
る。
キャリアのパルス幅を入力電圧波形の基本成分に相当す
る信号波で変調すると、双方向スイッチング素子1と2
および双方向スイッチング素子3と4はそれぞれ4つの
動作状態においてオン・オフ制御されることが判る。単
相高周波インバータ8を構成する双方向スイッチング素
子1と2は交互にオン・オフ制御されるが、それぞれの
双方向スイッチング素子がオンとなるのは動作状態が1
と2の場合、および動作状態が3と4の場合である。一
方、単相整流回路9を構成する双方向スイッチング素子
3と4も交互にオン・オフ制御されるが、それぞれの双
方向スイッチング素子がオンとなるのは動作状態が1と
4の場合、および動作状態が2と3の場合である。即
ち、双方向スイッチング素子1と2の動作状態と双方向
スイッチング素子3と4の動作状態の間には常にタイム
ラグが存在するように位相制御され、このタイムラグを
制御することによって入力電流iを正弦波形に近づけ、
出力電圧EO を任意の直流電圧値にする。上述した図2
に関する説明は入力電流i≧0の場合における双方向ス
イッチング素子群の動作特性を示すものであって、この
場合におけるSMRコンバータの等価回路図を図4に示
す。また、入力電流i<0の場合における双方向スイッ
チング素子群の動作特性は図3に示す通りであり、この
場合におけるSMRコンバータの等価回路図は図5に示
す通りである。なお、図4と図5から明らかなように、
4つの双方向スイッチング素子1,2および3と4は、
それぞれの双方向スイッチング素子を構成するスイッチ
ング素子S1 とS1 ′、S2 とS2 ′およびSC1と
SC1′、およびSC2とSC2′は動作状態に応じてオンも
しくはオフとなり、オンとなった一方のスイッチング素
子とオフ状態にある他方のスイッチング素子の並列ダイ
オードを介して双方向スイッチング素子は導通状態とな
る。
【0009】なお、上述した2組の双方向スイッチング
素子群はIGBT,パワートランジスタ,MOSFET
等で構成することが可能である。
素子群はIGBT,パワートランジスタ,MOSFET
等で構成することが可能である。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による位
相制御SMRコンバータは、商用周波数の交流から高周
波交流に変換し、これを高周波トランスで絶縁・電圧変
換したうえで整流平滑して直流出力を得るものであり、
回路構成が簡単で小形化を図ることができる。従って、
回路を構成する部品数を低減できるばかりでなく、変換
回路を構成するスイッチング素子やダイオードの数も少
ないので、それぞれの定常損失を低減でき、変換効率の
向上を図ることが可能である。また、2組の双方向スイ
ッチング素子群のスイッチング動作にタイムラグが生ず
るように位相制御することにより、入力電流を正弦波形
に近づけ入力力率を1とすることができる。また、出力
電圧を任意の一定直流電圧にできる。
相制御SMRコンバータは、商用周波数の交流から高周
波交流に変換し、これを高周波トランスで絶縁・電圧変
換したうえで整流平滑して直流出力を得るものであり、
回路構成が簡単で小形化を図ることができる。従って、
回路を構成する部品数を低減できるばかりでなく、変換
回路を構成するスイッチング素子やダイオードの数も少
ないので、それぞれの定常損失を低減でき、変換効率の
向上を図ることが可能である。また、2組の双方向スイ
ッチング素子群のスイッチング動作にタイムラグが生ず
るように位相制御することにより、入力電流を正弦波形
に近づけ入力力率を1とすることができる。また、出力
電圧を任意の一定直流電圧にできる。
【図1】この発明による実施例を示す位相制御SMRコ
ンバータのブロック図。
ンバータのブロック図。
【図2】スイッチング素子の動作状態を示す波形図。
【図3】スイッチング素子の動作状態を示す波形図。
【図4】等価回路図。
【図5】等価回路図。
【図6】従来のSMRコンバータのブロック図。
1,2,3,4 双方向スイッチング素子 5 高周波トランス 6 昇圧用リアクタ 7 平滑用コンデンサ 8 単相高周波インバータ 9 センタータップ式の単相整流回路
Claims (1)
- 【請求項1】 交流入力回路に設けた昇圧用リアクタ
と、2つの双方向スイッチング素子(1)と(2)をハ
ーフブリッジ接続した単相高周波インバータと、 1次側と2次側にセンタータップを備えた高周波トラン
スと、2つの双方向スイッチング素子(3)と(4)を
ハーフブリッジ接続したセンタータップ式の単相整流回
路と、平滑用コンデンサとによって構成したSMRコン
バータであって、 前記単相高周波インバータを構成する双方向スイッチン
グ素子(1)と(2)を交互にオン・オフ制御すると共
に、前記単相整流回路を構成する双方向スイッチング素
子(3)と(4)を交互にオン・オフ制御し、さらに、
前記単相高周波インバータを構成する双方向スイッチン
グ素子群のオン・オフ制御と前記単相整流回路を構成す
る双方向スイッチング素子群のオン・オフ制御との間に
タイムラグを設けて位相制御することを特徴とする位相
制御SMRコンバータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7056558A JPH08228484A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 位相制御smrコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7056558A JPH08228484A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 位相制御smrコンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08228484A true JPH08228484A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=13030454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7056558A Pending JPH08228484A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 位相制御smrコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08228484A (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-02-21 JP JP7056558A patent/JPH08228484A/ja active Pending
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