JPH08322268A - 三相／単相電圧変換装置 - Google Patents
三相／単相電圧変換装置Info
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- JPH08322268A JPH08322268A JP7127653A JP12765395A JPH08322268A JP H08322268 A JPH08322268 A JP H08322268A JP 7127653 A JP7127653 A JP 7127653A JP 12765395 A JP12765395 A JP 12765395A JP H08322268 A JPH08322268 A JP H08322268A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】三相交流を単相交流に変換する際の変換効率を
向上させると共に、変換装置を小形化・軽量化すること
にある。 【構成】ダイオードを直列した第１，第２直列回路２
１，２２と、ダイオードとＩＧＢＴを逆並列したスイッ
チング回路を直列した第３，第４直列２３，２４とを相
互に並列接続した三相／単相変換装置、或いは同じ構成
のスイッチング回路を直列した第５乃至第８直列回路４
１〜４４を相互に並列接続した三相／単相変換装置の３
つの直列回路のダイオード同士かスイッチング回路同士
の結合点に三相交流電源２の各相を接続し、２つの直列
回路のスイッチング回路同士の結合点に単相交流負荷７
の各端子を接続し、前記変換装置の各ＩＧＢＴを高周波
で動作させて入力三相交流を直接単相交流に変換する
が、後者の構成の三相／単相変換装置は負荷の力率が１
以外の場合にも適用する。
向上させると共に、変換装置を小形化・軽量化すること
にある。 【構成】ダイオードを直列した第１，第２直列回路２
１，２２と、ダイオードとＩＧＢＴを逆並列したスイッ
チング回路を直列した第３，第４直列２３，２４とを相
互に並列接続した三相／単相変換装置、或いは同じ構成
のスイッチング回路を直列した第５乃至第８直列回路４
１〜４４を相互に並列接続した三相／単相変換装置の３
つの直列回路のダイオード同士かスイッチング回路同士
の結合点に三相交流電源２の各相を接続し、２つの直列
回路のスイッチング回路同士の結合点に単相交流負荷７
の各端子を接続し、前記変換装置の各ＩＧＢＴを高周波
で動作させて入力三相交流を直接単相交流に変換する
が、後者の構成の三相／単相変換装置は負荷の力率が１
以外の場合にも適用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電圧制御または電力
制御により三相交流を単相交流に変換して単相交流負荷
へ電力を供給する三相／単相電圧変換装置に関する。
制御により三相交流を単相交流に変換して単相交流負荷
へ電力を供給する三相／単相電圧変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は三相交流を単相交流に変換する三
相／単相電圧変換装置の従来例を示した主回路接続図で
ある。この従来例回路においては、６つのダイオードの
三相ブリッジ接続でなる三相整流器３の交流側には三相
交流電源２に接続する。一方、半導体スイッチ素子とし
てのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と
ダイオードとの逆並列接続でなるスイッチング回路の４
組を単相ブリッジ接続して単相インバータ５を構成し、
その交流側には単相交流負荷７を接続する。これら三相
整流器３の直流側と単相インバータ５の直流側とは直流
中間回路を介して結合されており、この直流中間回路に
は平滑コンデンサ４を接続する。
相／単相電圧変換装置の従来例を示した主回路接続図で
ある。この従来例回路においては、６つのダイオードの
三相ブリッジ接続でなる三相整流器３の交流側には三相
交流電源２に接続する。一方、半導体スイッチ素子とし
てのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と
ダイオードとの逆並列接続でなるスイッチング回路の４
組を単相ブリッジ接続して単相インバータ５を構成し、
その交流側には単相交流負荷７を接続する。これら三相
整流器３の直流側と単相インバータ５の直流側とは直流
中間回路を介して結合されており、この直流中間回路に
は平滑コンデンサ４を接続する。
【０００３】このような回路構成における平滑コンデン
サ４は、三相整流器３が出力する三相交流の整流電圧を
蓄えて平滑する役割を有しており、単相インバータ５は
この平滑コンデンサ４を電源にして、例えばパルス幅変
調制御により、当該単相インバータ５が出力する単相交
流の電圧と周波数を所望値に制御する。ここで直流中間
回路に接続している平滑コンデンサ４は、充分に大きな
静電容量と共に、インバータ電源としてのリップル電流
容量をも備えていなければならない。
サ４は、三相整流器３が出力する三相交流の整流電圧を
蓄えて平滑する役割を有しており、単相インバータ５は
この平滑コンデンサ４を電源にして、例えばパルス幅変
調制御により、当該単相インバータ５が出力する単相交
流の電圧と周波数を所望値に制御する。ここで直流中間
回路に接続している平滑コンデンサ４は、充分に大きな
静電容量と共に、インバータ電源としてのリップル電流
容量をも備えていなければならない。
【０００４】なお、単相インバータ５にはコンデンサと
ダイオードと抵抗とでなるスナバ回路６を接続して、当
該単相インバータ５が動作する際に発生する過大な飛躍
電圧を抑制している。
ダイオードと抵抗とでなるスナバ回路６を接続して、当
該単相インバータ５が動作する際に発生する過大な飛躍
電圧を抑制している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５で既述の従来例回
路は、三相交流を単相交流に変換するにあたって、まず
三相整流器３が三相交流を直流に変換して直流中間回路
へ出力する。直流中間回路に接続している平滑コンデン
サ４は、この直流に含まれるリップル分を吸収・除去す
る。平滑された直流は単相インバータ５で単相交流に変
換される。即ち三相交流を単相交流に変換するにあたっ
て数段階の電力変換動作が必要であるが、電力変換の各
段階毎に損失を発生するので、装置全体の変換効率が低
下してしまう不具合がある。更に、直流中間回路には大
容量の平滑コンデンサ４を接続しなければならないの
で、装置が大形化して重量も大きくなる不都合がある。
また、この平滑コンデンサ４は大容量であることから一
般に電解コンデンサを使用するが、電解コンデンサは寿
命が短く損失も大きい欠点を有する。
路は、三相交流を単相交流に変換するにあたって、まず
三相整流器３が三相交流を直流に変換して直流中間回路
へ出力する。直流中間回路に接続している平滑コンデン
サ４は、この直流に含まれるリップル分を吸収・除去す
る。平滑された直流は単相インバータ５で単相交流に変
換される。即ち三相交流を単相交流に変換するにあたっ
て数段階の電力変換動作が必要であるが、電力変換の各
段階毎に損失を発生するので、装置全体の変換効率が低
下してしまう不具合がある。更に、直流中間回路には大
容量の平滑コンデンサ４を接続しなければならないの
で、装置が大形化して重量も大きくなる不都合がある。
また、この平滑コンデンサ４は大容量であることから一
般に電解コンデンサを使用するが、電解コンデンサは寿
命が短く損失も大きい欠点を有する。
【０００６】そこでこの発明の目的は、三相交流を単相
交流に変換する際の変換効率を向上させると共に、変換
装置を小形化・軽量化することにある。
交流に変換する際の変換効率を向上させると共に、変換
装置を小形化・軽量化することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めにこの発明の三相／単相電圧変換装置は、２つのダイ
オードを直列接続した第１直列回路と、前記とは別の２
つのダイオードを直列接続した第２直列回路と、ダイオ
ードに半導体スイッチ素子を逆並列接続してなるスイッ
チング回路の２組を直列接続した第３直列回路と、前記
とは別の２組のスイッチング回路を直列接続した第４直
列回路とを相互に並列接続し、三相交流電源の第１相を
前記第１直列回路のダイオード同士の結合点に接続し、
前記三相交流電源の第２相を前記第２直列回路のダイオ
ード同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３相
を前記第３直列回路のスイッチング回路同士の結合点に
接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第３直列回路
のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相交
流負荷の他方の端子を前記第４直列回路のスイッチング
回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第１相
と第２相との間と、第２相と第３相との間と、第３相と
第１相との間に別個のコンデンサを接続するものとす
る。
めにこの発明の三相／単相電圧変換装置は、２つのダイ
オードを直列接続した第１直列回路と、前記とは別の２
つのダイオードを直列接続した第２直列回路と、ダイオ
ードに半導体スイッチ素子を逆並列接続してなるスイッ
チング回路の２組を直列接続した第３直列回路と、前記
とは別の２組のスイッチング回路を直列接続した第４直
列回路とを相互に並列接続し、三相交流電源の第１相を
前記第１直列回路のダイオード同士の結合点に接続し、
前記三相交流電源の第２相を前記第２直列回路のダイオ
ード同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３相
を前記第３直列回路のスイッチング回路同士の結合点に
接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第３直列回路
のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相交
流負荷の他方の端子を前記第４直列回路のスイッチング
回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第１相
と第２相との間と、第２相と第３相との間と、第３相と
第１相との間に別個のコンデンサを接続するものとす
る。
【０００８】または、ダイオードに半導体スイッチ素子
を逆並列接続してなるスイッチング回路の２組を直列接
続した第５直列回路と、これとは別の２組のスイッチン
グ回路を直列接続した第６直列回路と、更に別の２組の
スイッチング回路を直列接続した第７直列回路と、更に
別の２組のスイッチング回路を直列接続した第８直列回
路とを相互に並列接続し、三相交流電源の第１相を前記
第５直列回路のスイッチング退路同士の結合点に接続
し、前記三相交流電源の第２相を前記第６直列回路のス
イッチング回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電
源の第３相を前記第７直列回路のスイッチング回路同士
の結合点に接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第
７直列回路のスイッチング回路同士の結合点に接続し、
前記単相交流負荷の他方の端子を前記第８直列回路のス
イッチング回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電
源の第１相と第２相との間と、第２相と第３相との間
と、第３相と第１相との間に別個のコンデンサを接続す
るものとする。
を逆並列接続してなるスイッチング回路の２組を直列接
続した第５直列回路と、これとは別の２組のスイッチン
グ回路を直列接続した第６直列回路と、更に別の２組の
スイッチング回路を直列接続した第７直列回路と、更に
別の２組のスイッチング回路を直列接続した第８直列回
路とを相互に並列接続し、三相交流電源の第１相を前記
第５直列回路のスイッチング退路同士の結合点に接続
し、前記三相交流電源の第２相を前記第６直列回路のス
イッチング回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電
源の第３相を前記第７直列回路のスイッチング回路同士
の結合点に接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第
７直列回路のスイッチング回路同士の結合点に接続し、
前記単相交流負荷の他方の端子を前記第８直列回路のス
イッチング回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電
源の第１相と第２相との間と、第２相と第３相との間
と、第３相と第１相との間に別個のコンデンサを接続す
るものとする。
【０００９】または、ダイオードに半導体スイッチ素子
を逆並列接続してなるスイッチング回路の２組を直列接
続した第５直列回路と、これとは別の２組のスイッチン
グ回路を直列接続した第６直列回路と、更に別の２組の
スイッチング回路を直列接続した第７直列回路と、更に
別の２組のスイッチング回路を直列接続した第８直列回
路とを相互に並列接続し、この並列接続回路にコンデン
サを並列に接続し、三相交流電源の第１相を前記第５直
列回路のスイッチング退路同士の結合点に接続し、前記
三相交流電源の第２相を前記第６直列回路のスイッチン
グ回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３
相を前記第７直列回路のスイッチング回路同士の結合点
に接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第７直列回
路のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相
交流負荷の他方の端子を前記第８直列回路のスイッチン
グ回路同士の結合点に接続するものとする。
を逆並列接続してなるスイッチング回路の２組を直列接
続した第５直列回路と、これとは別の２組のスイッチン
グ回路を直列接続した第６直列回路と、更に別の２組の
スイッチング回路を直列接続した第７直列回路と、更に
別の２組のスイッチング回路を直列接続した第８直列回
路とを相互に並列接続し、この並列接続回路にコンデン
サを並列に接続し、三相交流電源の第１相を前記第５直
列回路のスイッチング退路同士の結合点に接続し、前記
三相交流電源の第２相を前記第６直列回路のスイッチン
グ回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３
相を前記第７直列回路のスイッチング回路同士の結合点
に接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第７直列回
路のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相
交流負荷の他方の端子を前記第８直列回路のスイッチン
グ回路同士の結合点に接続するものとする。
【００１０】
【作用】ダイオードを直列した回路の２組と、ダイオー
ドと半導体スイッチ素子との逆並列接続でなるスイッチ
ング回路を直列した回路の２組とを相互に並列接続して
三相／単相変換装置を構成し、或いは前記と同じ構成の
スイッチング回路を直列した回路の４組を相互に並列接
続して三相／単相変換装置を構成し、これら変換装置の
各半導体スイッチ素子を高周波で動作させることによ
り、入力する三相交流を直接単相交流に変換するが、ダ
イオード直列回路の２組とスイッチング回路の直列回路
の２組とを並列接続した三相／単相変換装置は負荷の力
率が１の場合に適用し、スイッチング回路を直列した回
路の４組を並列接続した三相／単相変換装置は負荷の力
率が１以外の場合にも適用する。
ドと半導体スイッチ素子との逆並列接続でなるスイッチ
ング回路を直列した回路の２組とを相互に並列接続して
三相／単相変換装置を構成し、或いは前記と同じ構成の
スイッチング回路を直列した回路の４組を相互に並列接
続して三相／単相変換装置を構成し、これら変換装置の
各半導体スイッチ素子を高周波で動作させることによ
り、入力する三相交流を直接単相交流に変換するが、ダ
イオード直列回路の２組とスイッチング回路の直列回路
の２組とを並列接続した三相／単相変換装置は負荷の力
率が１の場合に適用し、スイッチング回路を直列した回
路の４組を並列接続した三相／単相変換装置は負荷の力
率が１以外の場合にも適用する。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した主回路接
続図であって、請求項１に対応する。この第１実施例回
路は、ダイオード１１と１２とを直列接続してなる第１
直列回路２１と、ダイオード１３と１４との直列接続で
なる第２直列回路２２と、ダイオードとＩＧＢＴとを逆
並列接続した構成のスイッチング回路１５と１６との直
列接続でなる第３直列回路２３と、同じ構成のスイッチ
ング回路１７と１８との直列接続でなる第４直列回路２
４とを相互に並列接続して構成している。三相交流電源
２の第１相をＲ相，第２相及び第３相をそれぞれＳ相及
びＴ相とすると、例えば三相交流電源２のＲ相を第１直
列回路２１を構成するダイオード１１と１２との結合点
に接続し、Ｓ相は第２直列回路２２を構成するダイオー
ド１３と１４との結合点に接続し、Ｔ相は第３直列回路
２３を構成するスイッチング回路１５と１６との結合点
に接続する。また、単相交流負荷７の一方の端子は第３
直列回路２３を構成するスイッチング回路１５と１６と
の結合点に接続し、他方の端子は第４直列回路２４を構
成するスイッチング回路１７と１８との結合点に接続す
る。
続図であって、請求項１に対応する。この第１実施例回
路は、ダイオード１１と１２とを直列接続してなる第１
直列回路２１と、ダイオード１３と１４との直列接続で
なる第２直列回路２２と、ダイオードとＩＧＢＴとを逆
並列接続した構成のスイッチング回路１５と１６との直
列接続でなる第３直列回路２３と、同じ構成のスイッチ
ング回路１７と１８との直列接続でなる第４直列回路２
４とを相互に並列接続して構成している。三相交流電源
２の第１相をＲ相，第２相及び第３相をそれぞれＳ相及
びＴ相とすると、例えば三相交流電源２のＲ相を第１直
列回路２１を構成するダイオード１１と１２との結合点
に接続し、Ｓ相は第２直列回路２２を構成するダイオー
ド１３と１４との結合点に接続し、Ｔ相は第３直列回路
２３を構成するスイッチング回路１５と１６との結合点
に接続する。また、単相交流負荷７の一方の端子は第３
直列回路２３を構成するスイッチング回路１５と１６と
の結合点に接続し、他方の端子は第４直列回路２４を構
成するスイッチング回路１７と１８との結合点に接続す
る。
【００１２】更に、ダイオードとコンデンサと抵抗とで
なるスナバ回路６を、前述した４組の直列回路２１〜２
４の並列接続回路に並列に接続し、三相交流電源２のＲ
相とＳ相との間にコンデンサ２５を接続し、Ｓ相とＴ相
との間にはコンデンサ２６を接続し、Ｔ相とＲ相との間
にはコンデンサ２７を接続する。図２は図１に図示の第
１実施例回路の各部の動作を表した動作波形図であっ
て、図２(a) は三相交流電源２の線間電圧波形、図２
(b) は三相交流電源２の相電圧波形、図２(c) はダイオ
ード１１の動作、図２(d) はダイオード１３の動作、図
２(e) はスイッチング回路１５の動作、図２(f) はダイ
オード１２の動作、図２(g) はダイオード１４の動作、
図２(h) はスイッチング回路１６の動作、図２(i) は出
力電圧指令信号波形とキャリア信号波形、図２(j) はＴ
相の正負を判別する信号の変化、図２(k) はスイッチン
グ信号の変化、図２(l) はスイッチング回路１７の動作
信号の変化、図２(m) はスイッチング回路１８の動作信
号の変化、図２(n) は三相／単相電圧変換装置の出力電
圧波形、図２(p) は三相／単相電圧変換装置出力電圧の
基本波成分、をそれぞれが表している。
なるスナバ回路６を、前述した４組の直列回路２１〜２
４の並列接続回路に並列に接続し、三相交流電源２のＲ
相とＳ相との間にコンデンサ２５を接続し、Ｓ相とＴ相
との間にはコンデンサ２６を接続し、Ｔ相とＲ相との間
にはコンデンサ２７を接続する。図２は図１に図示の第
１実施例回路の各部の動作を表した動作波形図であっ
て、図２(a) は三相交流電源２の線間電圧波形、図２
(b) は三相交流電源２の相電圧波形、図２(c) はダイオ
ード１１の動作、図２(d) はダイオード１３の動作、図
２(e) はスイッチング回路１５の動作、図２(f) はダイ
オード１２の動作、図２(g) はダイオード１４の動作、
図２(h) はスイッチング回路１６の動作、図２(i) は出
力電圧指令信号波形とキャリア信号波形、図２(j) はＴ
相の正負を判別する信号の変化、図２(k) はスイッチン
グ信号の変化、図２(l) はスイッチング回路１７の動作
信号の変化、図２(m) はスイッチング回路１８の動作信
号の変化、図２(n) は三相／単相電圧変換装置の出力電
圧波形、図２(p) は三相／単相電圧変換装置出力電圧の
基本波成分、をそれぞれが表している。
【００１３】図１の第１実施例回路において、Ｔ相電圧
が負の半周期の期間（図２のｔ1 時点からｔ2 時点まで
の期間）でダイオード１１とダイオード１４が導通状態
（図２(c),(g) 参照）のときにスイッチング回路１７を
オンさせると、三相交流電源２のＲ相→ダイオード１１
→スイッチング回路１７→単相交流負荷７→三相交流電
源２のＴ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデンサ２
７の両端電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加される。次いで
スイッチング回路１７をオフにしてスイッチング回路１
８をオンさせると、三相交流電源２のＴ相→単相交流負
荷７→スイッチング回路１８→ダイオード１４→三相交
流電源２のＳ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデン
サ２６の両端電圧，即ち線間電圧ＶSTが印加される。
が負の半周期の期間（図２のｔ1 時点からｔ2 時点まで
の期間）でダイオード１１とダイオード１４が導通状態
（図２(c),(g) 参照）のときにスイッチング回路１７を
オンさせると、三相交流電源２のＲ相→ダイオード１１
→スイッチング回路１７→単相交流負荷７→三相交流電
源２のＴ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデンサ２
７の両端電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加される。次いで
スイッチング回路１７をオフにしてスイッチング回路１
８をオンさせると、三相交流電源２のＴ相→単相交流負
荷７→スイッチング回路１８→ダイオード１４→三相交
流電源２のＳ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデン
サ２６の両端電圧，即ち線間電圧ＶSTが印加される。
【００１４】以上の動作を繰り返しているうちに、ダイ
オード１１とスイッチング回路１６を構成するダイオー
ドとが導通する状態（図２(c),(h) 参照）に移行する。
このとき、スイッチング回路１６を構成するダイオード
に逆並列接続しているＩＧＢＴも、そのダイオードに同
期してオンする。ここでスイッチング回路１７をオンす
ると、三相交流電源２のＲ相→ダイオード１１→スイッ
チング回路１７→単相交流負荷７→三相交流電源２のＴ
相の経路で、単相交流負荷７にはコンデンサ２７の両端
電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加される。次いでスイッチ
ング回路１７をオフにしてスイッチング回路１８をオン
させると、単相交流負荷７はスイッチング回路１６とス
イッチング回路１８とで短絡されるから、その印加電圧
は零になる。
オード１１とスイッチング回路１６を構成するダイオー
ドとが導通する状態（図２(c),(h) 参照）に移行する。
このとき、スイッチング回路１６を構成するダイオード
に逆並列接続しているＩＧＢＴも、そのダイオードに同
期してオンする。ここでスイッチング回路１７をオンす
ると、三相交流電源２のＲ相→ダイオード１１→スイッ
チング回路１７→単相交流負荷７→三相交流電源２のＴ
相の経路で、単相交流負荷７にはコンデンサ２７の両端
電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加される。次いでスイッチ
ング回路１７をオフにしてスイッチング回路１８をオン
させると、単相交流負荷７はスイッチング回路１６とス
イッチング回路１８とで短絡されるから、その印加電圧
は零になる。
【００１５】以上の動作を繰り返しているうちに、ダイ
オード１３とスイッチング回路１６を構成するダイオー
ドとが導通する状態（図２(d),(h) 参照）に移行する。
ここでスイッチング回路１７をオンにすると、三相交流
電源２のＳ相→ダイオード１３→スイッチング回路１７
→単相交流負荷７→三相交流電源２のＴ相の経路で、単
相交流負荷７にはコンデンサ２６の両端電圧，即ち線間
電圧ＶSTが印加される。次いでスイッチング回路１７を
オフにしてスイッチング回路１８をオンにすると、単相
交流負荷７の印加電圧は零になる。
オード１３とスイッチング回路１６を構成するダイオー
ドとが導通する状態（図２(d),(h) 参照）に移行する。
ここでスイッチング回路１７をオンにすると、三相交流
電源２のＳ相→ダイオード１３→スイッチング回路１７
→単相交流負荷７→三相交流電源２のＴ相の経路で、単
相交流負荷７にはコンデンサ２６の両端電圧，即ち線間
電圧ＶSTが印加される。次いでスイッチング回路１７を
オフにしてスイッチング回路１８をオンにすると、単相
交流負荷７の印加電圧は零になる。
【００１６】以上の動作を繰り返しているうちに、ダイ
オード１３とダイオード１２とが導通している状態（図
２(d),(f) 参照）に移行する。ここでスイッチング回路
１７をオンにすると、三相交流電源２のＳ相→ダイオー
ド１３→スイッチング回路１７→単相交流負荷７→三相
交流電源２のＴ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデ
ンサ２６の両端電圧，即ち線間電圧ＶSTが印加される。
次いでスイッチング回路１７をオフにしてスイッチング
回路１８をオンにすると、三相交流電源２のＴ相→単相
交流負荷７→スイッチング回路１８→ダイオード１２→
三相交流電源２のＲ相の経路で、単相交流負荷７にはコ
ンデンサ２７の両端電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加され
るが、この動作はＴ相電圧が正になる時点（図２のｔ2
時点）まで繰り返される。
オード１３とダイオード１２とが導通している状態（図
２(d),(f) 参照）に移行する。ここでスイッチング回路
１７をオンにすると、三相交流電源２のＳ相→ダイオー
ド１３→スイッチング回路１７→単相交流負荷７→三相
交流電源２のＴ相の経路で、単相交流負荷７にはコンデ
ンサ２６の両端電圧，即ち線間電圧ＶSTが印加される。
次いでスイッチング回路１７をオフにしてスイッチング
回路１８をオンにすると、三相交流電源２のＴ相→単相
交流負荷７→スイッチング回路１８→ダイオード１２→
三相交流電源２のＲ相の経路で、単相交流負荷７にはコ
ンデンサ２７の両端電圧，即ち線間電圧ＶRTが印加され
るが、この動作はＴ相電圧が正になる時点（図２のｔ2
時点）まで繰り返される。
【００１７】次にＴ相電圧が正の半周期になると、前述
した負の半周期の場合と同様に、図２の動作波形図に図
示した順序に従って各ダイオードと各スイッチング回路
が順次導通する状態で、スイッチング回路１７とスイッ
チング回路１８とを交互にオン・オフさせることによ
り、三相交流電源２からの三相交流電圧を単相交流電圧
に変換して単相交流負荷７へ印加させることができる。
した負の半周期の場合と同様に、図２の動作波形図に図
示した順序に従って各ダイオードと各スイッチング回路
が順次導通する状態で、スイッチング回路１７とスイッ
チング回路１８とを交互にオン・オフさせることによ
り、三相交流電源２からの三相交流電圧を単相交流電圧
に変換して単相交流負荷７へ印加させることができる。
【００１８】前述した動作により、三相交流電圧波形は
その一部分が切り取られた形状の出力電圧波形（図２
(n) 参照）となり、これが単相交流負荷７に印加される
のであるが、この波形の基本波成分は図２(p) に図示し
ている正弦波の基本波成分を持つ波形である。それ故、
三相交流電源２が出力する三相交流電圧を、直流中間回
路を経ずに直接単相交流電圧に変換して、単相交流負荷
７へ供給することができる。
その一部分が切り取られた形状の出力電圧波形（図２
(n) 参照）となり、これが単相交流負荷７に印加される
のであるが、この波形の基本波成分は図２(p) に図示し
ている正弦波の基本波成分を持つ波形である。それ故、
三相交流電源２が出力する三相交流電圧を、直流中間回
路を経ずに直接単相交流電圧に変換して、単相交流負荷
７へ供給することができる。
【００１９】前述した動作の際に、三相交流電源２から
各直列回路２１〜２４までの配線が有するインダクタン
スなどに蓄えられたエネルギーによって過大な飛躍電圧
を生じ、この飛躍電圧により各半導体素子が破壊する恐
れがあるので、例えばコンデンサとダイオードと抵抗と
で構成したスナバ回路６を、各直列回路２１〜２４の並
列接続回路に並列に接続することで、前記飛躍電圧を抑
制して各半導体素子の破壊防止を図っている。更に、三
相交流電源２の各相間に接続しているコンデンサ２５，
２６，２７がフィルタの役目をしているので、スイッチ
ング回路１７と１８のオン・オフによる生じる高周波の
リップル電流成分が三相交流電源２へ流出するのを防止
する。
各直列回路２１〜２４までの配線が有するインダクタン
スなどに蓄えられたエネルギーによって過大な飛躍電圧
を生じ、この飛躍電圧により各半導体素子が破壊する恐
れがあるので、例えばコンデンサとダイオードと抵抗と
で構成したスナバ回路６を、各直列回路２１〜２４の並
列接続回路に並列に接続することで、前記飛躍電圧を抑
制して各半導体素子の破壊防止を図っている。更に、三
相交流電源２の各相間に接続しているコンデンサ２５，
２６，２７がフィルタの役目をしているので、スイッチ
ング回路１７と１８のオン・オフによる生じる高周波の
リップル電流成分が三相交流電源２へ流出するのを防止
する。
【００２０】図３は本発明の第２実施例を表した主回路
接続図であって、請求項２に対応しており、負荷の力率
が１以外の場合でも動作が可能である。この第２実施例
回路は、ダイオードとＩＧＢＴとを逆並列接続したスイ
ッチング回路３１と３２とを直列接続してなる第５直列
回路４１と、同じ構成のスイッチング回路３３と３４と
の直列接続でなる第６直列回路４２と、同じ構成のスイ
ッチング回路３５と３６との直列接続でなる第７直列回
路４３と、同じ構成のスイッチング回路３７と３８との
直列接続でなる第８直列回路４４とを相互に並列接続し
て構成している。三相交流電源２のＲ相は第５直列回路
４１を構成するスイッチング回路３１と３２との結合点
に接続し、Ｓ相は第６直列回路４２を構成するスイッチ
ング回路３３と３４との結合点に接続し、Ｔ相は第７直
列回路４３を構成するスイッチング回路３５と３６との
結合点に接続する。また、単相交流負荷７の一方の端子
は第７直列回路４３を構成するスイッチング回路３５と
３６との結合点に接続し、他方の端子は第８直列回路４
４を構成するスイッチング回路３７と３８との結合点に
接続する。更に、図１で既述の第１実施例回路と同様
に、ダイオードとコンデンサと抵抗とでなるスナバ回路
６を、４組の直列回路４１〜４４の並列接続回路に並列
に接続し、三相交流電源２のＲ相とＳ相との間にはコン
デンサ２５を接続し、Ｓ相とＴ相との間にはコンデンサ
２６を接続し、Ｔ相とＲ相との間にはコンデンサ２７を
接続する。
接続図であって、請求項２に対応しており、負荷の力率
が１以外の場合でも動作が可能である。この第２実施例
回路は、ダイオードとＩＧＢＴとを逆並列接続したスイ
ッチング回路３１と３２とを直列接続してなる第５直列
回路４１と、同じ構成のスイッチング回路３３と３４と
の直列接続でなる第６直列回路４２と、同じ構成のスイ
ッチング回路３５と３６との直列接続でなる第７直列回
路４３と、同じ構成のスイッチング回路３７と３８との
直列接続でなる第８直列回路４４とを相互に並列接続し
て構成している。三相交流電源２のＲ相は第５直列回路
４１を構成するスイッチング回路３１と３２との結合点
に接続し、Ｓ相は第６直列回路４２を構成するスイッチ
ング回路３３と３４との結合点に接続し、Ｔ相は第７直
列回路４３を構成するスイッチング回路３５と３６との
結合点に接続する。また、単相交流負荷７の一方の端子
は第７直列回路４３を構成するスイッチング回路３５と
３６との結合点に接続し、他方の端子は第８直列回路４
４を構成するスイッチング回路３７と３８との結合点に
接続する。更に、図１で既述の第１実施例回路と同様
に、ダイオードとコンデンサと抵抗とでなるスナバ回路
６を、４組の直列回路４１〜４４の並列接続回路に並列
に接続し、三相交流電源２のＲ相とＳ相との間にはコン
デンサ２５を接続し、Ｓ相とＴ相との間にはコンデンサ
２６を接続し、Ｔ相とＲ相との間にはコンデンサ２７を
接続する。
【００２１】前述した図１の第１実施例回路で、例えば
ダイオード１１とスイッチング回路１６を構成するダイ
オードとが導通状態にあるときに、スイッチング回路１
７をオンすることにより単相交流負荷７には正の電圧が
印加される。このとき単相交流負荷７が遅れ力率であっ
て、スイッチング回路１７を構成するダイオードを介し
てダイオード１１の方向へ負の電流が流れようとして
も、ダイオード１１がこの電流が流れるのを阻止してし
まう。即ち図１電動機既述の第１実施例回路は、負荷の
力率が１以外のときは適用できない。
ダイオード１１とスイッチング回路１６を構成するダイ
オードとが導通状態にあるときに、スイッチング回路１
７をオンすることにより単相交流負荷７には正の電圧が
印加される。このとき単相交流負荷７が遅れ力率であっ
て、スイッチング回路１７を構成するダイオードを介し
てダイオード１１の方向へ負の電流が流れようとして
も、ダイオード１１がこの電流が流れるのを阻止してし
まう。即ち図１電動機既述の第１実施例回路は、負荷の
力率が１以外のときは適用できない。
【００２２】ところが図３の第２実施例回路では、第１
実施例回路のダイオード１１に対応する位置にスイッチ
ング回路３１を設置しているので、このスイッチング回
路３１を構成しているダイオードが導通している期間中
に、このダイオードに逆並列接続しているＩＧＢＴをオ
ンさせておくことにより、前述と同じ状態で流れる負の
電流は、このＩＧＢＴを経て三相交流電源２のＲ相へ流
れることができるから、単相交流負荷７の力率が１以外
であっても三相／単相の変換が可能になる。なお、スナ
バ回路６と、三相交流電源の各相間に接続しているコン
デンサ２５，２６，及び２７の働きは、図１で既述の第
１実施例回路の場合と同じであるから、これらの動作説
明の記述は省略する。
実施例回路のダイオード１１に対応する位置にスイッチ
ング回路３１を設置しているので、このスイッチング回
路３１を構成しているダイオードが導通している期間中
に、このダイオードに逆並列接続しているＩＧＢＴをオ
ンさせておくことにより、前述と同じ状態で流れる負の
電流は、このＩＧＢＴを経て三相交流電源２のＲ相へ流
れることができるから、単相交流負荷７の力率が１以外
であっても三相／単相の変換が可能になる。なお、スナ
バ回路６と、三相交流電源の各相間に接続しているコン
デンサ２５，２６，及び２７の働きは、図１で既述の第
１実施例回路の場合と同じであるから、これらの動作説
明の記述は省略する。
【００２３】図４は本発明の第３実施例を表した主回路
接続図であって請求項３に対応しており、前述した第２
実施例回路からコンデンサ２５，２６，及び２７を取り
除き、且つスナバ回路６の代わりに同じ位置に並列コン
デンサ４５を接続した構成である。図４の第３実施例回
路は、例えば三相交流電源２と第８直列回路４４を構成
するスイッチング回路３７との間の配線に存在するイン
ダクタンスなどに蓄えられたエネルギーは、当該スイッ
チング回路３７がオフする際に並列コンデンサ４５に吸
収されるので、過大な飛躍電圧の発生を抑制できる。或
いは、スイッチング回路３１を構成するダイオードとス
イッチング回路３６を構成するダイオードとが導通して
いるときは、これらに逆並列接続しているＩＧＢＴもオ
ンしているので、並列コンデンサ４５を三相交流電源２
のＲ相とＴ相との間に接続するのと等価である。これは
三相交流電源２に生じるスイッチング周波数に起因する
高周波リップルを除去するフィルタとして動作すること
になる。
接続図であって請求項３に対応しており、前述した第２
実施例回路からコンデンサ２５，２６，及び２７を取り
除き、且つスナバ回路６の代わりに同じ位置に並列コン
デンサ４５を接続した構成である。図４の第３実施例回
路は、例えば三相交流電源２と第８直列回路４４を構成
するスイッチング回路３７との間の配線に存在するイン
ダクタンスなどに蓄えられたエネルギーは、当該スイッ
チング回路３７がオフする際に並列コンデンサ４５に吸
収されるので、過大な飛躍電圧の発生を抑制できる。或
いは、スイッチング回路３１を構成するダイオードとス
イッチング回路３６を構成するダイオードとが導通して
いるときは、これらに逆並列接続しているＩＧＢＴもオ
ンしているので、並列コンデンサ４５を三相交流電源２
のＲ相とＴ相との間に接続するのと等価である。これは
三相交流電源２に生じるスイッチング周波数に起因する
高周波リップルを除去するフィルタとして動作すること
になる。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、ダイオードを直列し
た回路の２組と、ダイオードと半導体スイッチ素子との
逆並列接続でなるスイッチング回路を直列した回路の２
組とを相互に並列接続して三相／単相変換装置を構成
し、或いは前記と同じ構成のスイッチング回路を直列し
た回路の４組を相互に並列接続して三相／単相変換装置
を構成し、各半導体スイッチ素子を高周波で動作させる
ことにより、入力する三相交流を直接単相交流に変換し
ているので、変換段数が従来よりも削減できる。よって
電力変換の際に発生する損失も減少して、装置の変換効
率を向上できる効果が得られる。更に、三相交流を直接
単相交流に変換するので直流中間回路が削除されるの
で、この直流中間回路に接続する大容量の平滑コンデン
サも不要になり、装置を小形化・軽量化できる効果も合
わせて得られる。
た回路の２組と、ダイオードと半導体スイッチ素子との
逆並列接続でなるスイッチング回路を直列した回路の２
組とを相互に並列接続して三相／単相変換装置を構成
し、或いは前記と同じ構成のスイッチング回路を直列し
た回路の４組を相互に並列接続して三相／単相変換装置
を構成し、各半導体スイッチ素子を高周波で動作させる
ことにより、入力する三相交流を直接単相交流に変換し
ているので、変換段数が従来よりも削減できる。よって
電力変換の際に発生する損失も減少して、装置の変換効
率を向上できる効果が得られる。更に、三相交流を直接
単相交流に変換するので直流中間回路が削除されるの
で、この直流中間回路に接続する大容量の平滑コンデン
サも不要になり、装置を小形化・軽量化できる効果も合
わせて得られる。
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】図１に図示の第１実施例の各部の動作を表した
動作波形図
動作波形図
【図３】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図４】本発明の第３実施例を表した主回路接続図
【図５】三相交流を単相交流に変換する三相／単相電圧
変換装置の従来例を示した主回路接続図
変換装置の従来例を示した主回路接続図
２ 三相交流電源 ３ 三相整流器 ４ 平滑コンデンサ ５ 単相インバータ ６ スナバ回路 ７ 単相交流負荷 １１〜１４ ダイオード １５〜１８ スイッチング回路 ２１ 第１直列回路 ２２ 第２直列回路 ２３ 第３直列回路 ２４ 第４直列回路 ２５〜２７ コンデンサ ３１〜３８ スイッチング回路 ４１ 第５直列回路 ４２ 第６直列回路 ４３ 第７直列回路 ４４ 第８直列回路 ４５ 並列コンデンサ
Claims (3)
- 【請求項１】２つのダイオードを直列接続した第１直列
回路と、前記とは別の２つのダイオードを直列接続した
第２直列回路と、ダイオードに半導体スイッチ素子を逆
並列接続してなるスイッチング回路の２組を直列接続し
た第３直列回路と、前記とは別の２組のスイッチング回
路を直列接続した第４直列回路とを相互に並列接続し、
三相交流電源の第１相を前記第１直列回路のダイオード
同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第２相を前
記第２直列回路のダイオード同士の結合点に接続し、前
記三相交流電源の第３相を前記第３直列回路のスイッチ
ング回路同士の結合点に接続し、単相交流負荷の一方の
端子を前記第３直列回路のスイッチング回路同士の結合
点に接続し、前記単相交流負荷の他方の端子を前記第４
直列回路のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前
記三相交流電源の第１相と第２相との間と、第２相と第
３相との間と、第３相と第１相との間に別個のコンデン
サを接続し、制御回路からの指令に基づいて前記４組の
スイッチング回路を動作させることを特徴とする三相／
単相電圧変換装置。 - 【請求項２】ダイオードに半導体スイッチ素子を逆並列
接続してなるスイッチング回路の２組を直列接続した第
５直列回路と、これとは別の２組のスイッチング回路を
直列接続した第６直列回路と、更に別の２組のスイッチ
ング回路を直列接続した第７直列回路と、更に別の２組
のスイッチング回路を直列接続した第８直列回路とを相
互に並列接続し、三相交流電源の第１相を前記第５直列
回路のスイッチング退路同士の結合点に接続し、前記三
相交流電源の第２相を前記第６直列回路のスイッチング
回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３相
を前記第７直列回路のスイッチング回路同士の結合点に
接続し、単相交流負荷の一方の端子を前記第７直列回路
のスイッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相交
流負荷の他方の端子を前記第８直列回路のスイッチング
回路同士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第１相
と第２相との間と、第２相と第３相との間と、第３相と
第１相との間に別個のコンデンサを接続し、制御回路か
らの指令に基づいて前記８組のスイッチング回路を動作
させることを特徴とする三相／単相電圧変換装置。 - 【請求項３】ダイオードに半導体スイッチ素子を逆並列
接続してなるスイッチング回路の２組を直列接続した第
５直列回路と、これとは別の２組のスイッチング回路を
直列接続した第６直列回路と、更に別の２組のスイッチ
ング回路を直列接続した第７直列回路と、更に別の２組
のスイッチング回路を直列接続した第８直列回路とを相
互に並列接続し、この並列接続回路にコンデンサを並列
に接続し、三相交流電源の第１相を前記第５直列回路の
スイッチング退路同士の結合点に接続し、前記三相交流
電源の第２相を前記第６直列回路のスイッチング回路同
士の結合点に接続し、前記三相交流電源の第３相を前記
第７直列回路のスイッチング回路同士の結合点に接続
し、単相交流負荷の一方の端子を前記第７直列回路のス
イッチング回路同士の結合点に接続し、前記単相交流負
荷の他方の端子を前記第８直列回路のスイッチング回路
同士の結合点に接続し、制御回路からの指令に基づいて
前記８組のスイッチング回路を動作させることを特徴と
する三相／単相電圧変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127653A JPH08322268A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 三相／単相電圧変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7127653A JPH08322268A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 三相／単相電圧変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08322268A true JPH08322268A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14965419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127653A Pending JPH08322268A (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 三相／単相電圧変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08322268A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011004554A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Osaka Gas Co Ltd | 電力変換回路用のスナバ回路及びそれを備えた電力変換回路 |
| CN105991042A (zh) * | 2015-03-03 | 2016-10-05 | 张良华 | 一种单相电力电子变压器及其应用系统 |
| CN108809138A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 西安特锐德智能充电科技有限公司 | 一种兼容三相和单相交流电源的双向acdc电路及其控制方法 |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP7127653A patent/JPH08322268A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011004554A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Osaka Gas Co Ltd | 電力変換回路用のスナバ回路及びそれを備えた電力変換回路 |
| CN105991042A (zh) * | 2015-03-03 | 2016-10-05 | 张良华 | 一种单相电力电子变压器及其应用系统 |
| CN108809138A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 西安特锐德智能充电科技有限公司 | 一种兼容三相和单相交流电源的双向acdc电路及其控制方法 |
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