JPH09294381A - Input/output non-insulating power converter - Google Patents
Input/output non-insulating power converterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流から直流に変
換し、その直流を交流に変換する入出力非絶縁型電力変
換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input / output non-insulated power conversion device for converting AC into DC and converting the DC into AC.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ミマツデータシステム発行の「電磁環境
工学情報ＥＭＣ」のＮｏ．８６ １９９５年６月号６２
頁表２にあるように、交流から直流へ変換する順変換器
（コンバータ）の交流入力フィルタのコンデンサは、交
流の線間に入れるのが一般的である。また、昭和６３年
１０月２５日電気書院発行の「無停電電源装置（ＵＰ
Ｓ，ＣＶＣＦ）しくみと種類と使い方」（著者 地副順
人）の８８頁 図７・２８にあるように、直流から交流
へ変換する逆変換器（インバータ）の交流出力フィルタ
のコンデンサは、交流の線間に入れるのが一般的であ
る。これらのことから、交流入力から直流へ変換する順
変換器と、その直流を再度交流出力に変換する逆変換器
とから成る従来のシステムは、図５のようになる。交流
電源１からの交流電力をコンデンサ２０の両端の直流出
力へ変換する順変換器は、トランジスタ８〜１３とダイ
オード１４〜１９から成る電圧型のフルブリッジ回路
に、交流入力にはコンデンサ４３〜４５とリアクトル５
〜７から成るフィルタと直流出力には平滑のためのコン
デンサ２０が接続されている。トランジスタ８〜１３
は、交流電源１の周波数（例えば、５０Ｈｚ）より高い
キャリア周波数（例えば、１０ｋＨｚ）でＰＷＭ制御さ
れ、入力電流を正弦波に保ち、入力力率を１に保ちなが
ら、直流出力を一定にしている。この時、トランジスタ
８〜１３とダイオード１４〜１９から成る電圧型のフル
ブリッジ回路は、そのキャリア周波数の成分（トランジ
スタ８〜１３のスイッチングによって発生するキャリア
周波数の成分＝方形波）を交流入力の線間に発生させ、
また、直流の負側に対する交流入力の各線に発生させ
る。交流電源１とフルブリッジ回路との間のコンデンサ
４３〜４５とリアクトル５〜７から成るフィルタは、こ
のキャリア周波数成分を吸収して交流電源１へはキャリ
ア周波数の影響が伝わらないようにしている。前記順変
換器の直流出力を負荷装置４１への交流電力に変換する
逆変換器は、トランジスタ２３〜２８とダイオード２９
〜３４から成る電圧型のフルブリッジ回路に、交流出力
にはリアクトル３５〜３７とコンデンサ４６〜４８とか
ら成るフィルタが接続されている。トランジスタ２３〜
２８は、交流出力の周波数（例えば、５０Ｈｚ）より高
いキャリア周波数（例えば、１０ｋＨｚ）でＰＷＭ制御
され、出力電圧を一定の正弦波に保っている。この時、
トランジスタ２３〜２８とダイオード２９〜３４から成
る電圧型のフルブリッジ回路は、そのキャリア周波数の
成分（トランジスタ２３〜２８のスイッチングによって
発生するキャリア周波数の成分＝方形波）を交流出力の
線間に発生させ、また、直流の負側に対する交流出力の
各線に発生させる。フルブリッジ回路と負荷装置４１と
の間のリアクトル３５〜３７とコンデンサ４６〜４８か
ら成るフィルタは、このキャリア周波数成分を吸収して
負荷装置４１へはキャリア周波数の影響が伝わらないよ
うにしている。2. Description of the Related Art No. 1 of "Electromagnetic Environmental Engineering Information EMC" issued by Mimatsu Data Systems. 86 June 1995 62
As shown in Table 2 of the table, the capacitor of the AC input filter of the forward converter (converter) for converting AC to DC is generally inserted between the AC lines. In addition, "Uninterruptible power supply (UP
S, CVCF) Mechanism, Kind and Usage "(Author Jyuji Junto), page 88. As shown in Fig. 7 ・ 28, the capacitor of the AC output filter of the inverse converter (inverter) that converts DC to AC is AC It is common to put it between the lines. From these facts, a conventional system including a forward converter for converting an AC input into a DC and an inverse converter for converting the DC into an AC output again is as shown in FIG. The forward converter that converts the AC power from the AC power supply 1 to the DC output across the capacitor 20 is a voltage type full bridge circuit composed of the transistors 8 to 13 and the diodes 14 to 19, and the capacitors 43 to 45 are connected to the AC input. And reactor 5
A smoothing capacitor 20 is connected to the filter composed of 7 to 7 and the DC output. Transistors 8-13
Is PWM-controlled at a carrier frequency (for example, 10 kHz) higher than the frequency of the AC power supply 1 (for example, 50 Hz), keeping the input current a sine wave and keeping the input power factor at 1 while keeping the DC output constant. . At this time, in the voltage-type full-bridge circuit composed of the transistors 8 to 13 and the diodes 14 to 19, the carrier frequency component (carrier frequency component generated by switching of the transistors 8 to 13 = square wave) is connected to the AC input line. In between,
Also, it is generated in each line of AC input for the negative side of DC. A filter including capacitors 43 to 45 and reactors 5 to 7 between the AC power supply 1 and the full bridge circuit absorbs the carrier frequency component so that the influence of the carrier frequency is not transmitted to the AC power supply 1. The inverse converter that converts the DC output of the forward converter into AC power to the load device 41 includes transistors 23 to 28 and a diode 29.
The voltage-type full bridge circuit composed of .about.34 is connected to the AC output by a filter composed of reactors 35 to 37 and capacitors 46 to 48. Transistor 23-
28 is PWM-controlled at a carrier frequency (for example, 10 kHz) higher than the frequency of the AC output (for example, 50 Hz), and keeps the output voltage at a constant sine wave. This time,
The voltage-type full-bridge circuit including the transistors 23 to 28 and the diodes 29 to 34 generates a carrier frequency component (carrier frequency component generated by switching of the transistors 23 to 28 = square wave) between the AC output lines. Also, it is generated in each line of the AC output for the negative side of the DC. The filter including the reactors 35 to 37 and the capacitors 46 to 48 between the full bridge circuit and the load device 41 absorbs this carrier frequency component so that the influence of the carrier frequency is not transmitted to the load device 41.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による電
力変換器では、交流入力の線間及び交流出力の線間にお
けるキャリア周波数成分、また、直流の負側に対する交
流入力及び交流出力の各線におけるキャリア周波数成分
は除去されるものの、交流入力のある一線に対する直流
のある一線の電位には、順変換器のキャリア周波数によ
る変動があり、さらに直流のある一線に対する交流出力
のある一線の電位には、逆変換器のキャリア周波数によ
る変動がある。したがって、交流入力のある一線に対す
る交流出力のある一線の電位には、順変換器のキャリア
周波数と逆変換器のキャリア周波数による変動がある。
このようなシステムの入力の一線が接地され、出力にノ
イズフィルタなどの対地間にコンデンサが接続される
と、過大な漏洩電流が流れる。漏電遮断器が設置されて
いれば、この過大な漏洩電流によってトリップされるこ
とになるほか、接地線に高周波が流れることによって、
周辺機器の誤動作など様々な障害が予想される。In the power converter according to the prior art described above, the carrier frequency components between the lines of the AC input and between the lines of the AC output, and the carriers in the lines of the AC input and the AC output with respect to the negative side of the DC. Although the frequency component is removed, the potential of the DC line with respect to the AC input line has a fluctuation due to the carrier frequency of the forward converter, and the AC line potential of the AC line with respect to the DC line has There is a variation due to the carrier frequency of the inverse converter. Therefore, the potential of the line having the AC output with respect to the line having the AC input varies depending on the carrier frequency of the forward converter and the carrier frequency of the inverse converter.
If one input wire of such a system is grounded and a capacitor such as a noise filter is connected between the output and the ground, an excessive leakage current flows. If an earth leakage breaker is installed, it will be tripped by this excessive leakage current, and high frequency will flow to the ground wire,
Various failures such as malfunction of peripheral devices are expected.
【０００４】本発明の課題は、上述した事情に鑑み、順
変換器及び逆変換器のフルブリッジ回路によって発生す
るキャリア周波数の成分を吸収し、変換器各部の対地電
位を安定化するに好適な入出力非絶縁型電力変換装置を
提供することにある。In view of the above-mentioned circumstances, the object of the present invention is suitable for absorbing the carrier frequency component generated by the full bridge circuit of the forward converter and the inverse converter and stabilizing the ground potential of each part of the converter. It is to provide an input / output non-isolated power conversion device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、コンデンサとリアクトルからなる交流入力フィルタ
のコンデンサの中性点及びリアクトルとコンデンサから
なる交流出力フィルタのコンデンサの中性点をそれぞれ
直流回路の一線と接続する。また、コンデンサとリアク
トルからなる交流入力フィルタのコンデンサの中性点及
びリアクトルとコンデンサからなる交流出力フィルタの
コンデンサの中性点をそれぞれ直流回路に並列に接続し
た２直列のコンデンサの中間点と接続する。また、コン
デンサとリアクトルからなる交流入力フィルタのコンデ
ンサの中性点とリアクトルとコンデンサからなる交流出
力フィルタのコンデンサの中性点を接続する。In order to solve the above problems, a neutral point of a capacitor of an AC input filter composed of a capacitor and a reactor and a neutral point of a capacitor of an AC output filter composed of a reactor and a capacitor are respectively set in a DC circuit. Connect with one line. Further, the neutral point of the capacitor of the AC input filter composed of the capacitor and the reactor and the neutral point of the capacitor of the AC output filter composed of the reactor and the capacitor are respectively connected to the intermediate points of the two series capacitors connected in parallel to the DC circuit. . Also, the neutral point of the capacitor of the AC input filter composed of the capacitor and the reactor and the neutral point of the capacitor of the AC output filter composed of the reactor and the capacitor are connected.
【０００６】本発明は、交流入力のある一線に対する直
流のある一線の電位は、交流入力周波数による変動があ
るだけになり、また、直流のある一線に対する交流出力
のある一線の電位は、交流出力周波数による変動がある
だけになり、したがって、交流入力のある一線に対する
交流出力のある一線の電位は、入出力の交流の周波数に
よる変動があるだけになる。これは、順変換器のキャリ
ア周波数成分と逆変換器のキャリア周波数成分によって
発生する変換器各部の電位変動を解消することになり、
変換器各部の対地電位を安定化する。According to the present invention, the potential of a direct current line with respect to a single line having an AC input is changed only by the AC input frequency, and the potential of a single line having an AC output with respect to a direct current line is an AC output. Therefore, the potential of the line having the AC output with respect to the line having the AC input varies only with the frequency of the input / output AC. This eliminates potential fluctuations in each part of the converter caused by the carrier frequency component of the forward converter and the carrier frequency component of the inverse converter.
Stabilizes the ground potential of each part of the converter.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は、本発明の一実施形態による入出
力非絶縁型電力変換装置を示す。入出力非絶縁型電力変
換装置は、トランジスタ８〜１３とダイオード１４〜１
９から成る電圧型の三相フルブリッジ回路（順変換器）
と、そのフルブリッジ回路の交流側と交流電源１との間
の各線に接続されたリアクトル５〜７と、前記フルブリ
ッジ回路の直流側に接続された平滑のためのコンデンサ
２０と、コンデンサ２０に接続されたトランジスタ２３
〜２８とダイオード２９〜３４から成るもう一つの電圧
型のフルブリッジ回路（逆変換器）と、そのフルブリッ
ジ回路の交流側と負荷装置４１との間の各線に接続され
たリアクトル３５〜３７からなり、交流電源１とリアク
トル５〜７間にスター接続したコンデンサ２〜４を接続
し、さらに、このスター接続したコンデンサ２〜４の中
性点とコンデンサ２０の負側を接続する。また、負荷装
置４１とリアクトル３５〜３７間にスター接続したコン
デンサ３８〜４０を接続し、さらに、このスター接続し
たコンデンサ３８〜４０の中性点とコンデンサ２０の負
側を接続する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an input / output non-isolated power converter according to an embodiment of the present invention. The input / output non-isolated power conversion device includes transistors 8 to 13 and diodes 14 to 1
Voltage type three-phase full bridge circuit consisting of 9 (forward converter)
The reactors 5 to 7 connected to each line between the AC side of the full bridge circuit and the AC power source 1, the smoothing capacitor 20 connected to the DC side of the full bridge circuit, and the capacitor 20. Connected transistor 23
From another voltage type full bridge circuit (inverse converter) consisting of ~ 28 and diodes 29 to 34, and reactors 35 to 37 connected to each line between the AC side of the full bridge circuit and the load device 41. Therefore, the star-connected capacitors 2 to 4 are connected between the AC power source 1 and the reactors 5 to 7, and the neutral point of the star-connected capacitors 2 to 4 and the negative side of the capacitor 20 are connected. Further, star-connected capacitors 38 to 40 are connected between the load device 41 and the reactors 35 to 37, and the neutral point of the star-connected capacitors 38 to 40 and the negative side of the capacitor 20 are connected.
【０００８】通常、トランジスタ８〜１３は、交流電源
１の周波数（例えば、５０Ｈｚ）より高いキャリア周波
数（例えば、１０ｋＨｚ）でＰＷＭ制御され、入力電流
を正弦波に保ち、入力力率を１に保ちながら、直流出力
を一定にしている。この時、トランジスタ８〜１３とダ
イオード１４〜１９から成る電圧型のフルブリッジ回路
（順変換器）は、そのキャリア周波数の成分を交流入力
の線間に発生させ、また、直流の負側に対する交流入力
の各線に発生させる。本実施形態では、このキャリア周
波数の成分をフルブリッジ回路（順変換器）−直流のコ
ンデンサ２０−コンデンサ２〜４とリアクトル５〜７か
ら成るフィルタの閉回路に流し、コンデンサ２〜４とリ
アクトル５〜７から成るフィルタが交流入力の線間のキ
ャリア周波数成分を吸収し、同時に、直流の負側に対す
る交流入力の各線のキャリア周波数成分を吸収する。こ
のように、キャリア周波数成分を吸収することにより、
順変換器の交流入力のある一線に対する直流のある一線
の電位は、交流入力周波数による変動があるだけにな
る。また、トランジスタ２３〜２８は、交流出力の周波
数（例えば、５０Ｈｚ）より高いキャリア周波数（例え
ば、１０ｋＨｚ）でＰＷＭ制御され、出力電圧を一定の
正弦波に保っている。この時、トランジスタ２３〜２８
とダイオード２９〜３４から成る電圧型のフルブリッジ
回路（逆変換器）は、そのキャリア周波数の成分を交流
出力の線間に発生させ、また、直流の負側に対する交流
出力の各線に発生させる。本実施形態では、このキャリ
ア周波数の成分をフルブリッジ回路（逆変換器）−直流
のコンデンサ２０−コンデンサ３８〜４０とリアクトル
３５〜３７から成るフィルタの閉回路に流し、コンデン
サ３８〜４０とリアクトル３５〜３７から成るフィルタ
が交流出力の線間のキャリア周波数成分を吸収し、同時
に、直流の負側に対する交流出力の各線のキャリア周波
数成分を吸収する。このように、キャリア周波数成分を
吸収することにより、直流のある一線に対する逆変換器
の交流出力のある一線の電位は、交流出力周波数による
変動があるだけになる。これにより、本実施形態では、
順変換器の交流入力のある一線に対する逆変換器の交流
出力のある一線の電位は、入出力の交流の周波数による
変動があるだけになる。Usually, the transistors 8 to 13 are PWM-controlled at a carrier frequency (for example, 10 kHz) higher than the frequency of the AC power source 1 (for example, 50 Hz) to keep the input current as a sine wave and the input power factor as 1. However, the DC output is kept constant. At this time, the voltage-type full bridge circuit (forward converter) composed of the transistors 8 to 13 and the diodes 14 to 19 generates the component of the carrier frequency between the lines of the AC input, and the AC to the negative side of the DC. Generate for each line of input. In this embodiment, this carrier frequency component is passed through a closed circuit of a filter including a full bridge circuit (forward converter) -DC capacitor 20-capacitors 2 to 4 and reactors 5 to 7, and capacitors 2 to 4 and reactor 5 are connected. The filter consisting of ~ 7 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC input and at the same time absorbs the carrier frequency component of each line of the AC input to the negative side of the DC. In this way, by absorbing the carrier frequency component,
The potential of the line with DC to the line with AC input of the forward converter only varies with the AC input frequency. The transistors 23 to 28 are PWM-controlled at a carrier frequency (for example, 10 kHz) higher than the frequency of the AC output (for example, 50 Hz) to keep the output voltage at a constant sine wave. At this time, the transistors 23 to 28
The voltage type full bridge circuit (inverse converter) including the diodes 29 to 34 generates the carrier frequency component between the lines of the AC output and also the line of the AC output for the negative side of the DC. In the present embodiment, this carrier frequency component is caused to flow through a closed circuit of a filter composed of a full bridge circuit (inverse converter) -DC capacitor 20-capacitors 38-40 and reactors 35-37, and capacitors 38-40 and reactor 35. The filter composed of 37 to 37 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC output and simultaneously absorbs the carrier frequency component of each line of the AC output with respect to the negative side of the DC. In this way, by absorbing the carrier frequency component, the potential of the line having the AC output of the inverse converter with respect to the line having the DC varies only with the AC output frequency. Thereby, in the present embodiment,
The potential of the line having the AC output of the inverse converter with respect to the line having the AC input of the forward converter only varies depending on the frequency of the input / output AC.
【０００９】この結果、本実施形態によれば、順変換器
のキャリア周波数成分と逆変換器のキャリア周波数成分
によって発生する変換器各部の電位変動を解消すること
ができ、変換器各部の対地電位を安定化することができ
る。また、キャリア周波数成分によって発生する順変換
器の交流入力のある一線に対する逆変換器の交流出力の
ある一線の電位変動を解消することにより、入力の一線
が接地され、出力にノイズフィルタなどの対地間にコン
デンサが接続された電力変換器において、過大な漏洩電
流が流れることがなくなり、漏電遮断器をキャリア周波
数成分によってトリップすることがなく、また、周辺機
器の誤動作などの障害を抑止することができる。As a result, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the potential fluctuation of each part of the converter caused by the carrier frequency component of the forward converter and the carrier frequency component of the inverse converter, and the ground potential of each part of the converter. Can be stabilized. Also, by eliminating the potential fluctuation of the line with the AC output of the inverse converter generated by the carrier frequency component with respect to the line with the AC input of the forward converter, the line of the input is grounded and the output is connected to the ground such as a noise filter. In a power converter with a capacitor connected between them, excessive leakage current will not flow, the leakage breaker will not trip due to the carrier frequency component, and faults such as malfunction of peripheral equipment can be suppressed. it can.
【００１０】図２は、本発明の他の実施形態を示す。基
本的な構成は、図１と同じであり、交流電源１からの交
流電力を一旦直流に変換して、再度交流に変換して負荷
装置４１へ交流電力を供給する非絶縁型の電力変換装置
である。図１では、直流平滑のためのコンデンサがコン
デンサ２０だけであったのに対し、図２では、２直列の
コンデンサ２１、２２として、交流電源１側のコンデン
サ２〜４の中性点と２直列コンデンサ２１、２２の中間
点とを接続し、さらに、交流出力側のコンデンサ３８〜
４０の中性点と２直列コンデンサ２１、２２の中間点と
を接続する。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as that of FIG. 1, and is a non-insulated power converter that converts the AC power from the AC power supply 1 into DC, converts it into AC again, and supplies AC power to the load device 41. Is. In FIG. 1, the capacitor for DC smoothing is only the capacitor 20, whereas in FIG. 2, two series capacitors 21, 22 are used as the neutral points of the capacitors 2 to 4 on the AC power supply 1 side and the two series. The capacitor 38 is connected to the intermediate point of the capacitors 21 and 22, and further, the capacitors 38 on the AC output side
The neutral point of 40 and the midpoint of the two series capacitors 21 and 22 are connected.
【００１１】本実施形態においても、トランジスタ８〜
１３とダイオード１４〜１９から成るフルブリッジ回路
が発生させるキャリア周波数の成分について、コンデン
サ２〜４とリアクトル５〜７から成るフィルタは、交流
入力の線間のキャリア周波数成分を吸収すると共に、直
流の中間点に対する交流入力の各線のキャリア周波数成
分を吸収する。また、トランジスタ２３〜２８とダイオ
ード２９〜３４から成るフルブリッジ回路が発生させる
キャリア周波数の成分について、リアクトル３５〜３７
とコンデンサ３８〜４０から成るフィルタは、交流出力
の線間のキャリア周波数成分を吸収すると共に、直流の
中間点に対する交流出力の各線のキャリア周波数成分を
吸収する。Also in this embodiment, the transistors 8 to 8
Regarding the component of the carrier frequency generated by the full bridge circuit composed of 13 and the diodes 14 to 19, the filter composed of the capacitors 2 to 4 and the reactors 5 to 7 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC input and Absorb the carrier frequency component of each line of the AC input to the midpoint. Further, regarding the component of the carrier frequency generated by the full bridge circuit composed of the transistors 23 to 28 and the diodes 29 to 34, the reactors 35 to 37.
The filter including the capacitors 38 to 40 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC output and the carrier frequency component of each line of the AC output with respect to the midpoint of the DC.
【００１２】この結果、本実施形態によっても、図１の
実施形態と同様に、変換器各部の対地電位を安定化する
ことができる。また、本実施形態では、コンデンサ２〜
４とコンデンサ３８〜４０の個々のコンデンサの両端に
印加される電圧は、交流電圧になるので、コンデンサの
設計・製作が容易になる。（因に、図１では、コンデン
サ２〜４とコンデンサ３８〜４０の個々のコンデンサの
両端に印加される電圧は、直流と交流が合成されたもの
になる。）As a result, according to this embodiment, the ground potential of each part of the converter can be stabilized as in the embodiment of FIG. Further, in this embodiment, the capacitors 2 to
The voltage applied to both ends of the capacitor 4 and the capacitors 38 to 40 is an AC voltage, which facilitates the design and manufacture of the capacitors. (By the way, in FIG. 1, the voltage applied to both ends of each of the capacitors 2 to 4 and the capacitors 38 to 40 is a combination of direct current and alternating current.)
【００１３】図３は、本発明の他の実施形態を示す。基
本的な構成は、図１と同じであり、交流電源１からの交
流電力を一旦直流に変換して、再度交流に変換して負荷
装置４１へ交流電力を供給する非絶縁型の電力変換装置
である。図１では、交流入力にスター接続されたコンデ
ンサ２〜４の中性点及び交流出力にスター接続されたコ
ンデンサ３８〜４０の中性点がそれぞれ直流のコンデン
サ２０の負側と接続されるのに対し、図３では、交流入
力にスター接続されたコンデンサ２〜４の中性点と交流
出力にスター接続されたコンデンサ３８〜４０の中性点
を接続する。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as that of FIG. 1, and is a non-insulated power converter that converts the AC power from the AC power supply 1 into DC, converts it into AC again, and supplies AC power to the load device 41. Is. In FIG. 1, the neutral points of the capacitors 2 to 4 star-connected to the AC input and the neutral points of the capacitors 38 to 40 star-connected to the AC output are connected to the negative side of the DC capacitor 20, respectively. On the other hand, in FIG. 3, the neutral points of the capacitors 2 to 4 star-connected to the AC input and the neutral points of the capacitors 38 to 40 star-connected to the AC output are connected.
【００１４】本実施形態においても、トランジスタ８〜
１３とダイオード１４〜１９から成るフルブリッジ回路
が発生させるキャリア周波数の成分について、コンデン
サ２〜４とリアクトル５〜７から成るフィルタは、交流
入力の線間のキャリア周波数成分を吸収すると共に、交
流出力の中性点に対する交流入力の各線のキャリア周波
数成分を吸収する。また、トランジスタ２３〜２８とダ
イオード２９〜３４から成るフルブリッジ回路が発生さ
せるキャリア周波数の成分について、リアクトル３５〜
３７とコンデンサ３８〜４０から成るフィルタは、交流
出力の線間のキャリア周波数成分を吸収すると共に、交
流入力の中性点に対する交流出力の各線のキャリア周波
数成分を吸収する。Also in this embodiment, the transistors 8 to 8 are connected.
Regarding the component of the carrier frequency generated by the full bridge circuit composed of 13 and the diodes 14 to 19, the filter composed of the capacitors 2 to 4 and the reactors 5 to 7 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC input and outputs the AC output. Absorb the carrier frequency component of each line of the AC input with respect to the neutral point. Further, regarding the component of the carrier frequency generated by the full bridge circuit including the transistors 23 to 28 and the diodes 29 to 34, the reactors 35 to 35 are included.
The filter composed of 37 and capacitors 38 to 40 absorbs the carrier frequency component between the lines of the AC output and also absorbs the carrier frequency component of each line of the AC output with respect to the neutral point of the AC input.
【００１５】この結果、本実施形態によっても、図１の
実施形態と同様に、順変換器のキャリア周波数と逆変換
器のキャリア周波数によって発生する、順変換器の交流
入力のある一線に対する逆変換器の交流出力のある一線
の電位変動を解消することができ、変換器各部の対地電
位を安定化することができる。また、本実施形態では、
コンデンサ２〜４とコンデンサ３８〜４０の個々のコン
デンサに流れる電流は、交流の線間に流れる電流と、ト
ランジスタ８〜１３とダイオード１４〜１９から成るフ
ルブリッジ回路が発生させるキャリア周波数の成分とト
ランジスタ２３〜２８とダイオード２９〜３４から成る
フルブリッジ回路が発生させるキャリア周波数の成分と
の差によって流れる電流との和になり、図１よりもコン
デンサ２〜４とコンデンサ３８〜４０に流れる電流が小
さくなる。したがって、コンデンサ２〜４とコンデンサ
３８〜４０を小容量化、小型化することができる。As a result, also in the present embodiment, as in the embodiment of FIG. 1, the inverse conversion is performed for a line having an AC input of the forward converter, which is generated by the carrier frequency of the forward converter and the carrier frequency of the inverse converter. It is possible to eliminate the potential fluctuation of the one-line AC output of the converter, and to stabilize the ground potential of each part of the converter. In the present embodiment,
The current flowing in each of the capacitors 2 to 4 and the capacitors 38 to 40 is the current flowing between the alternating current lines, the carrier frequency component generated by the full bridge circuit including the transistors 8 to 13 and the diodes 14 to 19, and the transistors. 23-28 and the current flowing due to the difference between the carrier frequency components generated by the full-bridge circuit composed of diodes 29-34, and the currents flowing through capacitors 2-4 and capacitors 38-40 are smaller than in FIG. Become. Therefore, the capacitors 2 to 4 and the capacitors 38 to 40 can be downsized and downsized.
【００１６】図４は、本発明の他の実施形態を示す。基
本的な構成は、図１と同じであり、交流電源１からの交
流電力を一旦直流に変換して、再度交流に変換して負荷
装置４１へ交流電力を供給する非絶縁型の電力変換装置
である。本実施形態は、図１の構成に蓄電池４２を追加
して、コンデンサ２０に並列に接続した構成である。本
実施形態において、交流電源１の正常時には、トランジ
スタ８〜１３がＰＷＭ制御されてコンデンサ２０の両端
に直流電圧を発生させ、蓄電池４２を充電する。また、
交流電源１の停電時には、トランジスタ８〜１３をオフ
させ、蓄電池４２からコンデンサ２０の両端電圧を確保
する。したがって、トランジスタ２３〜２８とダイオー
ド２９〜３４から成るフルブリッジ回路は、交流電源１
の有無に拘らず、動作が可能であり、負荷装置４１に安
定した交流電力を供給する。このように、本実施形態の
電力変換装置は無停電電源装置として動作する。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as that of FIG. 1, and is a non-insulated power converter that converts the AC power from the AC power supply 1 into DC, converts it into AC again, and supplies AC power to the load device 41. Is. The present embodiment has a configuration in which a storage battery 42 is added to the configuration of FIG. 1 and is connected in parallel to the capacitor 20. In the present embodiment, when the AC power supply 1 is normal, the transistors 8 to 13 are PWM-controlled to generate a DC voltage across the capacitor 20 to charge the storage battery 42. Also,
When the AC power supply 1 fails, the transistors 8 to 13 are turned off to secure the voltage across the capacitor 20 from the storage battery 42. Therefore, the full-bridge circuit composed of the transistors 23 to 28 and the diodes 29 to 34 is used in the AC power source 1
Despite the presence or absence of the above, the operation is possible, and stable AC power is supplied to the load device 41. In this way, the power converter of this embodiment operates as an uninterruptible power supply.
【００１７】ところで、蓄電池４２は、コンデンサ２０
に比較してはるかに大きな部品であるため、部品自体の
対地間の浮遊容量が大きい。さらに、大電力の無停電電
源装置の場合には蓄電池容量が大きくなり、安全上の問
題から蓄電池を専用室に設置する場合もある。この場
合、電力変換装置と蓄電池との間の配線が長くなるの
で、ますます対地間の浮遊容量が大きくなる。従来回路
で無停電電源装置を構成した場合には、直流回路の対地
間電圧変動が高周波で発生しているので、前記浮遊容量
による漏洩電流が大きくなる。しかし、本実施形態によ
れば、直流回路の対地間電圧変動が電源周波でしか発生
しないので、直流回路の浮遊容量が大きくなっても、過
大な漏洩電流が流れることはない。すなわち、無停電電
源装置のように直流回路の浮遊容量が大きい場合、発明
の効果が顕著になる。By the way, the storage battery 42 is connected to the capacitor 20.
Since it is a much larger component, the stray capacitance between the component itself and the ground is large. Further, in the case of a high-power uninterruptible power supply, the storage battery capacity becomes large, and the storage battery may be installed in a dedicated room for safety reasons. In this case, the wiring between the power converter and the storage battery becomes long, so that the stray capacitance between the ground and the ground becomes even larger. When the uninterruptible power supply is configured by the conventional circuit, the voltage fluctuation between the DC circuit and the ground occurs at a high frequency, so that the leakage current due to the stray capacitance increases. However, according to the present embodiment, the voltage fluctuation between the DC circuit and the ground occurs only at the power supply frequency, so that an excessive leakage current does not flow even if the stray capacitance of the DC circuit increases. That is, when the stray capacitance of the DC circuit is large as in the uninterruptible power supply, the effect of the invention becomes remarkable.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
順変換器のキャリア周波数成分と逆変換器のキャリア周
波数成分によって発生する変換器各部の電位変動を解消
することができ、変換器各部の対地電位を安定化するこ
とができる。また、キャリア周波数成分によって発生す
る順変換器の交流入力のある一線に対する逆変換器の交
流出力のある一線の電位変動を解消することにより、入
力の一線が接地され、出力にノイズフィルタなどの対地
間にコンデンサが接続された電力変換器において、過大
な漏洩電流が流れることがなくなり、漏電遮断器をキャ
リア周波数成分によってトリップすることがなく、ま
た、周辺機器の誤動作などの障害を抑止することができ
る。また、直流のコンデンサを２直列のコンデンサとし
た電力変換器に適用することにより、キャリア周波数成
分を吸収するコンデンサの設計・製作を容易にすること
ができる。また、交流入力にスター接続されたコンデン
サの中性点と交流出力にスター接続されたコンデンサの
中性点を接続することにより、キャリア周波数成分を吸
収するコンデンサを小容量化、小型化することができ
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to eliminate the potential fluctuation of each part of the converter generated by the carrier frequency component of the forward converter and the carrier frequency component of the inverse converter, and to stabilize the ground potential of each part of the converter. Also, by eliminating the potential fluctuation of the line with the AC output of the inverse converter generated by the carrier frequency component with respect to the line with the AC input of the forward converter, the line of the input is grounded and the output is connected to the ground such as a noise filter. In a power converter with a capacitor connected between them, excessive leakage current will not flow, the leakage breaker will not trip due to the carrier frequency component, and faults such as malfunction of peripheral equipment can be suppressed. it can. Further, by applying the DC converter to a power converter in which two series capacitors are used, it is possible to easily design and manufacture a capacitor that absorbs a carrier frequency component. By connecting the neutral point of the capacitor star-connected to the AC input and the neutral point of the capacitor star-connected to the AC output, it is possible to reduce the capacity and size of the capacitor that absorbs the carrier frequency component. it can.
【図１】本発明の一実施形態による入出力非絶縁型電力
変換装置FIG. 1 is an input / output non-isolated power conversion device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施形態FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施形態FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
【図４】本発明の他の実施形態FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.
【図５】従来技術による非絶縁型電力変換装置FIG. 5 Non-isolated power converter according to the prior art
１ 交流電源 ２〜４ コンデンサ ５〜７ リアクトル ８〜１３ トランジスタ １４〜１９ ダイオード ２０〜２２ コンデンサ ２３〜２８ トランジスタ ２９〜３４ ダイオード ３５〜３７ リアクトル ３８〜４０ コンデンサ ４１ 負荷装置 ４２ 蓄電池 1 AC power supply 2-4 Capacitor 5-7 Reactor 8-13 Transistor 14-19 Diode 20-20 Capacitor 23-28 Transistor 29-34 Diode 35-37 Reactor 38-40 Capacitor 41 Load device 42 Storage battery
Claims (4)
の直流を交流に変換する逆変換器とからなる入出力非絶
縁型電力変換装置において、コンデンサとリアクトルか
らなる交流入力フィルタのコンデンサの中性点及びリア
クトルとコンデンサからなる交流出力フィルタのコンデ
ンサの中性点をそれぞれ直流回路の一線と接続すること
を特徴とする入出力非絶縁型電力変換装置。1. An input / output non-insulated power converter comprising a forward converter for converting AC to DC and an inverse converter for converting the DC to AC, and a capacitor of an AC input filter including a capacitor and a reactor. An input / output non-isolated power conversion device characterized in that a neutral point and a neutral point of a capacitor of an AC output filter including a reactor and a capacitor are connected to a line of a DC circuit, respectively.
の直流を交流に変換する逆変換器とからなる入出力非絶
縁型電力変換装置において、コンデンサとリアクトルか
らなる交流入力フィルタのコンデンサの中性点及びリア
クトルとコンデンサからなる交流出力フィルタのコンデ
ンサの中性点をそれぞれ直流回路に並列に接続した２直
列のコンデンサの中間点と接続することを特徴とする入
出力非絶縁型電力変換装置。2. An input / output non-insulated power converter comprising a forward converter for converting AC to DC and an inverse converter for converting the DC to AC, and a capacitor of an AC input filter including a capacitor and a reactor. An input / output non-isolated power conversion device characterized in that a neutral point and a neutral point of a capacitor of an AC output filter including a reactor and a capacitor are respectively connected to an intermediate point of two series capacitors connected in parallel to a DC circuit. .
の直流を交流に変換する逆変換器とからなる入出力非絶
縁型電力変換装置において、コンデンサとリアクトルか
らなる交流入力フィルタのコンデンサの中性点とリアク
トルとコンデンサからなる交流出力フィルタのコンデン
サの中性点を接続することを特徴とする入出力非絶縁型
電力変換装置。3. An input / output non-insulated power conversion device comprising a forward converter for converting AC to DC and an inverse converter for converting the DC to AC, and a capacitor of an AC input filter including a capacitor and a reactor. An input / output non-isolated power conversion device characterized by connecting a neutral point and a neutral point of a capacitor of an AC output filter including a reactor and a capacitor.
の直流回路に接続された直流電力貯蔵装置と、前記直流
電力貯蔵装置と並列に接続され、直流を交流に変換する
逆変換器とからなる入出力非絶縁型電力変換装置におい
て、コンデンサとリアクトルからなる交流入力フィルタ
のコンデンサの中性点及びリアクトルとコンデンサから
なる交流出力フィルタのコンデンサの中性点を直流回路
の一線と接続することを特徴とする入出力非絶縁型電力
変換装置。4. A forward converter for converting AC to DC, a DC power storage device connected to the DC circuit thereof, and an inverse converter connected in parallel with the DC power storage device for converting DC to AC. In the input / output non-insulated power converter consisting of, connect the neutral point of the capacitor of the AC input filter consisting of the capacitor and the reactor and the neutral point of the capacitor of the AC output filter consisting of the reactor and the capacitor to one line of the DC circuit. An input / output non-isolated power converter characterized by.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8129079A JPH09294381A (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Input/output non-insulating power converter |
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