JPH08289555A - 3相整流器 - Google Patents

3相整流器

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JPH08289555A
JPH08289555A JP8958695A JP8958695A JPH08289555A JP H08289555 A JPH08289555 A JP H08289555A JP 8958695 A JP8958695 A JP 8958695A JP 8958695 A JP8958695 A JP 8958695A JP H08289555 A JPH08289555 A JP H08289555A
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JP
Japan
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phase
rectifier
input
phase rectifier
circuit
Prior art date
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Application number
JP8958695A
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English (en)
Inventor
Masao Wada
正雄 和田
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Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 3相交流から直流定電圧を得る整流器におい
て、3相交流入力力率を1とし、交流入力電流の高調波
発生を抑制し、3相交流より降圧の定電圧を得ることを
目的とする。さらに、その制御スイッチ数を少なくする
ことも目的とする。 【構成】 3相交流より取り出した3組の単相交流を、
対応する3個の単相整流回路で各々直流電圧に整流して
合流させる3相整流器である。そして、前記3個の単相
整流回路の各々が、単相全波ダイオード整流器と、チョ
ッパスイッチと、該チョッパスイッチと直列に接続され
る直流平滑リアクトルと、直流平滑コンデンサと、前記
チョッパスイッチと前記直流平滑リアクトル間に設けら
れたフリーホイールダイオードとを備えている構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、3相交流から直流電
圧に変換する3相整流器に関する。
【0002】
【従来の技術】3相交流から直流定電圧を得る方式とし
ては、従来、図7に示すような、3相交流の各アームに
サイリスタを用いて位相制御により一定電圧を得る方式
が一般的であった。この方式の欠点は、サイリスタ等の
位相制御による、入力力率の低下と交流入力部における
高調波電流の発生である。また図8に示すようなダイオ
ード構成の3相全波整流器とチョッパ回路を組み合わせ
た3相降圧型チョッパ整流器においても、同様に入力力
率の低下と交流入力部における高調波電流の発生があ
る。
【0003】上記欠点を補う方法としては、3相交流
を、6個のスイッチからなるブリッジ回路を用いて高周
波正弦波PWM(Pulse Width Modulation)制御を行う
ことにより整流する方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の高周波
正弦波PWM変調制御は、一般的には昇圧型チョッパの
応用であり、降圧ができない、スイッチが6個も必要と
なる等の欠点があった。
【0005】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、3相交流から直流定電圧を得る整流
器において、3相交流入力力率を1とし、交流入力電流
の高調波発生を抑制し、3相交流より降圧の定電圧を得
ることを目的とする。さらに、その制御スイッチ数を少
なくすることも目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】ダイオード構成の3相全
波整流器とチョッパ回路を組み合わせた3相降圧型チョ
ッパ整流器(図8)は、3相交流を一旦3相全波整流
し、直流フィルタ−により平滑直流化を行い、その後降
圧チョッパにより定電圧直流電力を得るものであった。
図9に各部の電圧波形及び交流入力波形を示す。このよ
うにこの3相降圧型チョッパ整流器においては、ダイオ
ード構成の3相全波整流器の直後の直流リアクトルのた
めに交流入力電流は第5、7等の低次高調波を含む方形
波状となってしまう。また、ダイオード構成の3相全波
整流回路の場合、理論的に交流入力力率は0.955遅
れとなり1とすることができない。
【0007】そこで本発明の発明者は上記課題を解決す
る手段を鋭意研究した結果、3相から3組の単相交流を
取り出して、各々の単相交流に対して個別にそれぞれ、
ダイオード構成の単相全波整流回路により全波整流を行
うと共にチョッパ回路により電圧波形と同期した正弦波
PWM制御を行うことにより交流入力電流の正弦波化と
高力率化および降圧整流を行った後、この3組の出力を
合流させるという方法を考えつくに至った。
【0008】すなわち、上記課題を解決するため、請求
項1記載の3相整流器(1)においては、3相交流より
取り出した3組の単相交流を、対応する3個の単相整流
回路(1a、1b,1c)で各々直流電圧に整流して合
流させる3相整流器であって、前記3個の単相整流回路
の各々が、単相全波ダイオード整流器(41、42、4
3)と、チョッパスイッチ(51、52、53)と、該
チョッパスイッチと直列に接続される直流平滑リアクト
ル(81、82、83)と、直流平滑コンデンサ(9
0)と、前記チョッパスイッチと前記直流平滑リアクト
ル間に設けられたフリーホイールダイオード(71、7
2、73)と、を備えている構成とした。
【0009】請求項2記載の3相整流器においては、請
求項1記載の3相整流器において、前記直流平滑コンデ
ンサ(90)が、前記3個の単相整流回路(1a、1
b、1c)に共用されている構成とした。
【0010】
【作用】請求項1記載の3相整流器においては、3相交
流より取り出された3組の単相交流は、個別にそれぞ
れ、対応する単相整流回路の備える単相全波ダイオード
整流器により整流されると共にチョッパスイッチによっ
て電圧波形と同期した正弦波PWM制御が行われる。従
って、各々の単相整流回路の交流入力部において高力率
化を行うことができ、また、交流入力電流を高調波を含
まない正弦波とすることができる。
【0011】また、チョッパスイッチによる降圧作用
と、直流平滑リアクトルと直流平滑コンデンサの直流フ
ィルター作用および、フリーホイールダイオードの電流
循環作用により、前記単相整流回路の出力は、入力より
降圧された直流定電圧とすることができる。この出力電
圧は、ゼロから交流入力電圧の平均値までの設定が可能
であり、3相整流器の出力目標電圧と等しく設定され
る。
【0012】このように整流された3個の単相整流回路
の降圧定電圧は、合流して本3相整流器の出力となる従
って、本3相整流器は、合計3個という少ない制御スイ
ッチ数で、3相交流入力力率が1で、交流入力電流の高
調波発生が少なく、3相交流より降圧の任意の定電圧を
得ることのできる3相整流器とすることができる。
【0013】また、本3相整流器は、入力電圧より出力
電圧を下げる降圧形のため、コンデンサへの突入電流は
制御スイッチによるソフトスタートで防止でき、昇圧形
PWM整流器においては必要な突入電流防止回路が不要
となる。
【0014】請求項2記載の3相整流器においては、請
求項1記載の3相整流器において、前記直流平滑コンデ
ンサが、前記3個の単相整流回路に共用されているの
で、少ないコストで請求項1記載の3相整流器と同様な
作用の得られる3相整流器となる。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係る3相整
流器の実施例について説明する。
【0016】図1に示すのは本発明に係る3相整流器の
実施例の回路図である。
【0017】本実施例の3相整流器は、3相交流電源2
の各アーム(U、V、W)より、3組の単相交流(U−
V、V−W、W−U)を取り出し、単相交流U−Vを単
相全波ダイオード整流器41より始まる単相整流回路1
aで整流し、単相交流V−Wを単相全波ダイオード整流
器42より始まる単相整流回路1bで整流し、単相交流
W−Uを単相全波ダイオード整流器43より始まる単相
整流回路1cで整流し、整流した各々を合流させること
により、3相交流の整流を行うものである。
【0018】前記単相整流回路1aは、単相全波ダイオ
ード整流器41と、チョッパスイッチ51と、このチョ
ッパスイッチ51と直列に接続される直流平滑リアクト
ル81と、直流平滑コンデンサ90と、前記チョッパス
イッチ51と前記直流平滑リアクトル81との間に設け
られたフリーホイールダイオード71とを備えており、
また、前記チョッパスイッチ51の直後には逆電圧防止
ダイオード61を備えている。
【0019】また、前記単相整流回路1bは同様に、単
相全波ダイオード整流器42と、チョッパスイッチ52
と、このチョッパスイッチ52と直列に接続される直流
平滑リアクトル82と、直流平滑コンデンサ90と、前
記チョッパスイッチ52と前記直流平滑リアクトル82
の間に設けられたフリーホイールダイオード72とを備
えており、また、前記チョッパスイッチ52の直後には
逆電圧防止ダイオード62を備えている。
【0020】また、前記単相整流回路1cは同様に、単
相全波ダイオード整流器43と、チョッパスイッチ53
と、このチョッパスイッチ53と直列に接続される直流
平滑リアクトル83と、直流平滑コンデンサ90と、前
記チョッパスイッチ53と前記直流平滑リアクトル83
の間に設けられたフリーホイールダイオード73とを備
えており、また、前記チョッパスイッチ53の直後には
逆電圧防止ダイオード63を備えている。
【0021】ここで、単相全波ダイオード整流器41、
42、43はダイオード構成の単相ブリッジ整流回路で
ある。また、チョッパスイッチ51、52、53は、正
弦波PWM制御の断続操作を行うスイッチ部であり、ト
ランジスタ、GTOサイリスタ等の高速半導体スイッチ
を用いている。
【0022】直流平滑リアクトル81と直流平滑コンデ
ンサ90、直流平滑リアクトル82と直流平滑コンデン
サ90、および、直流平滑リアクトル83と90は直流
フィルターを構成しており、また、フリーホイールダイ
オード71、72、73は、チョッパスイッチがOFF
の間にも直流平滑リアクトル81、82、83に電流を
循環させる働きをする。
【0023】なお、本実施例において、直流平滑コンデ
ンサ90は、前記3個の単相整流回路1a、1b、1c
で共用している。
【0024】以下、単相整流回路1aの機能について述
べる。
【0025】単相交流入力U−Vは、単相全波ダイオー
ド整流器41において全波整流されると共に、チョッパ
スイッチ51において電圧波形と同期した正弦波PWM
制御が行われる。
【0026】図2に単相全波整流回路を、図3にその単
相全波整流回路の交流入力電圧波形および交流入力電流
波形を示し、また、図4に単相全波整流回路にチョッパ
回路(チョッパスイッチ、逆電圧防止ダイオード、およ
びフリーホイールダイオード、交流入力フィルター)を
付加した形である本実施例中の単相整流回路を、図5に
その単相整流回路の交流入力電圧波形と、チョッパスイ
ッチにおけるPWM制御に用いるPWM制御波、および
結果としての交流入力電流波形を示す。
【0027】図3に示す交流入力電流は高調波を含んだ
方形波状となるが、図4の交流入力電流は、チョッパス
イッチにおいて正弦波PWM制御を行うことにより、力
率1の正弦波交流電流となる。
【0028】このように、チョッパスイッチ51におけ
る正弦波PWM制御により、単相整流回路1aの交流入
力部U−Vにおける、交流入力電流の高力率化、正弦波
化が行われる。
【0029】また、チョッパスイッチ51による降圧作
用と、直流平滑リアクトル81と直流平滑コンデンサ9
0の直流フィルター作用および、フリーホイールダイオ
ード71の電流循環作用により、単相整流回路1aの出
力は、入力より降圧された直流定電圧となる。以上が、
単相整流回路1aの機能である。
【0030】単相整流回路1b、1cにおいても、上記
と同様に、交流入力部において交流入力電流の高力率化
と正弦波化が行われ、出力は、入力より降圧された直流
定電圧となり、単相整流回路1a、単相整流回路1b、
単相整流回路1cの出力が合流して、負荷3に供給され
る。
【0031】この際、単相整流回路1a、単相整流回路
1b、および単相整流回路1cの出力目標電圧はすべ
て、負荷3への出力目標電圧に等しく置かれ、上記出力
目標電圧に合わせて、チョッパスイッチ51、チョッパ
スイッチ52およびチョッパスイッチ53における正弦
波PWM制御(チョッパ操作)が行われている。
【0032】上記各単相整流回路の出力電圧、そして最
終的な3相整流器の出力電圧は、ゼロから交流入力電圧
の平均値までの設定が可能である。
【0033】上記のように、本実施例の3相整流器にお
いては、合計3個という少ない制御スイッチ数で、3相
交流より降圧の任意の定電圧を得ることができ、また、
3相交流入力力率を1とし、交流入力電流を高調波を含
まない正弦波とすることができる。
【0034】また、本実施例の3相整流器は、入力電圧
より出力電圧を下げる降圧形のため、コンデンサへの突
入電流は制御スイッチによるソフトスタートで防止で
き、昇圧形PWM整流器においては必要な突入電流防止
回路は不要である。
【0035】また、本実施例の3相整流器においては、
直流平滑コンデンサ90を3個の単相整流回路で共用し
ており、低コストである。
【0036】なお、本実施例においては、直流平滑コン
デンサ90を3個の単相整流回路で共用したが、図6に
示すように、各々の単相整流回路に個別に、直流平滑コ
ンデンサ91、直流平滑コンデンサ92、直流平滑コン
デンサ93を設けてもよい。また、本実施例において
は、各単相整流回路においてチョッパスイッチの直後に
逆電圧ダイオードを設けたが、チョッパスイッチに逆電
圧防止能力がある場合には逆電圧防止ダイオードは省略
することができる。
【0037】
【発明の効果】請求項1記載の3相整流器においては、
各単相整流回路の交流入力部において高力率化を行うこ
とができ、交流入力電流を高調波を含まない正弦波とす
ることができる。また、前記単相整流回路の出力は、入
力より降圧された任意の直流定電圧とすることができ、
3相整流器の出力目標電圧と等しく設定され、このよう
に整流された3個の単相整流回路の降圧定電圧は、合流
して本3相整流器の出力となる。従って、本3相整流器
は、合計3個という少ない制御スイッチ数で、3相交流
入力力率が1で、交流入力電流の高調波発生が少なく、
3相交流より降圧の任意の定電圧を得ることのできる3
相整流器とすることができる。
【0038】また、本3相整流器は、入力電圧より出力
電圧を下げる降圧形のため、コンデンサへの突入電流は
制御スイッチによるソフトスタートで防止でき、昇圧形
PWM整流器においては必要な突入電流防止回路が不要
となる。
【0039】請求項2記載の3相整流器においては、請
求項1記載の3相整流器において前記直流平滑コンデン
サが、前記3個の単相整流回路に共用されており、少な
いコストで請求項1記載の3相整流器と同様な効果の得
られる3相整流器となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例である3相整流器の回路図で
ある。
【図2】単相全波整流回路の回路図である。
【図3】図2の回路の交流入力電圧波形と交流入力電流
波形を示す図である。
【図4】本実施例中の単相整流回路の回路図である。
【図5】図4の回路の交流入力電圧波形とPWM制御波
形および交流入力電流波形を示す図である。
【図6】本実施例の3相整流器において、3個の単相整
流回路ごとに直流平滑コンデンサを設けた場合の回路図
である。
【図7】従来の3相整流器の一例(サイリスタによる3
相ブリッジ整流器)の回路図である。
【図8】従来の3相降圧型チョッパ整流器の回路図であ
る。
【図9】従来の3相降圧型チョッパ整流器の各部の電圧
波形及び交流入力波形である。
【符号の説明】
1 3相整流器 1a 単相整流回路 1b 単相整流回路 1c 単相整流回路 41 単相全波ダイオード整流器 42 単相全波ダイオード整流器 43 単相全波ダイオード整流器 51 チョッパスイッチ 52 チョッパスイッチ 53 チョッパスイッチ 71 フリーホイールダイオード 72 フリーホイールダイオード 73 フリーホイールダイオード 81 直流平滑リアクトル 82 直流平滑リアクトル 83 直流平滑リアクトル 90 直流平滑コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3相交流より取り出した3組の単相交流
    を、対応する3個の単相整流回路で各々直流電圧に整流
    して合流させる3相整流器であって、 前記3個の単相整流回路の各々が、単相全波ダイオード
    整流器と、チョッパスイッチと、該チョッパスイッチと
    直列に接続される直流平滑リアクトルと、直流平滑コン
    デンサと、前記チョッパスイッチと前記直流平滑リアク
    トル間に設けられたフリーホイールダイオードと、を備
    えていることを特徴とする3相整流器。
  2. 【請求項2】前記直流平滑コンデンサが、前記3個の単
    相整流回路に共用されていることを特徴とする、請求項
    1記載の3相整流器。
JP8958695A 1995-04-14 1995-04-14 3相整流器 Pending JPH08289555A (ja)

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Cited By (3)

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