JPH1042564A - Ａｃ−ｄｃ変換装置 - Google Patents
Ａｃ−ｄｃ変換装置Info
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- JPH1042564A JPH1042564A JP18753096A JP18753096A JPH1042564A JP H1042564 A JPH1042564 A JP H1042564A JP 18753096 A JP18753096 A JP 18753096A JP 18753096 A JP18753096 A JP 18753096A JP H1042564 A JPH1042564 A JP H1042564A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、スイッチング素子の数を削減
でき、かつ交流各相の電流波形制御が可能となる安価な
ＡＣ−ＤＣ変換装置を提供するにある。 【解決手段】本発明は、スイッチ３１，３２，３３とコ
ンデンサ３４，３５，３６との直列回路で構成された３
組のアームからなり、各アームのスイッチ３１，３２，
３３とコンデンサ３４，３５，３６との接続点に三相交
流電源１の各相が接続された三相フルブリッジ回路３
と、この三相フルブリッジ回路３に接続されたトランス
４と、このトランス４に接続されたスイッチング回路５
と、このスイッチング回路５と直流電源７とに接続され
たローパスフィルタ６とにより構成されたことを特徴と
するものである。
でき、かつ交流各相の電流波形制御が可能となる安価な
ＡＣ−ＤＣ変換装置を提供するにある。 【解決手段】本発明は、スイッチ３１，３２，３３とコ
ンデンサ３４，３５，３６との直列回路で構成された３
組のアームからなり、各アームのスイッチ３１，３２，
３３とコンデンサ３４，３５，３６との接続点に三相交
流電源１の各相が接続された三相フルブリッジ回路３
と、この三相フルブリッジ回路３に接続されたトランス
４と、このトランス４に接続されたスイッチング回路５
と、このスイッチング回路５と直流電源７とに接続され
たローパスフィルタ６とにより構成されたことを特徴と
するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波トランスを
用いたＡＣ−ＤＣ変換装置に関するものである。
用いたＡＣ−ＤＣ変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、高周波トランスを用いたＡＣ−
ＤＣ双方向コンバータの従来例を示すものである。図５
に示すようにこの従来例においては、三相交流電源１の
３つの電源端子１１、１２、１３にそれぞれ対応して接
続されたインダクタ２１、２２、２３及びコンデンサ２
４、２５、２６よりなるローパスフィルタ２と、このロ
ーパスフィルタ２に接続され図５中に示すような双方向
スイッチ３１、３２、３３、３７、３８、３９を用いた
三相フリブリッジ回路３と、この三相フリブリッジ回路
３に接続された巻線４１、４２、４３よりなる高周波ト
ランス４と、このトランス４に接続されたスイッチング
素子５１、５２よりなるスイッチング回路５と、このス
イッチング回路５に接続されたインダクタ６１及びコン
デンサ６２よりなるローパスフィルタ６と、直流電源７
とにより構成される。
ＤＣ双方向コンバータの従来例を示すものである。図５
に示すようにこの従来例においては、三相交流電源１の
３つの電源端子１１、１２、１３にそれぞれ対応して接
続されたインダクタ２１、２２、２３及びコンデンサ２
４、２５、２６よりなるローパスフィルタ２と、このロ
ーパスフィルタ２に接続され図５中に示すような双方向
スイッチ３１、３２、３３、３７、３８、３９を用いた
三相フリブリッジ回路３と、この三相フリブリッジ回路
３に接続された巻線４１、４２、４３よりなる高周波ト
ランス４と、このトランス４に接続されたスイッチング
素子５１、５２よりなるスイッチング回路５と、このス
イッチング回路５に接続されたインダクタ６１及びコン
デンサ６２よりなるローパスフィルタ６と、直流電源７
とにより構成される。
【０００３】図６に、スイッチ３１、３２、３３、３
７、３８、３９およびスイッチング素子５１、５２の駆
動電圧波形およびトランス４の巻線電圧の一例を示す。
このように、電圧が正負の相の二つの組（この例では、
交流電圧１１′と１２′および１１′と１３′）につい
て、１スイッチング周期の前半と後半でプッシュプル動
作させる。
７、３８、３９およびスイッチング素子５１、５２の駆
動電圧波形およびトランス４の巻線電圧の一例を示す。
このように、電圧が正負の相の二つの組（この例では、
交流電圧１１′と１２′および１１′と１３′）につい
て、１スイッチング周期の前半と後半でプッシュプル動
作させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来例において
は、三相フルブリッジ回路３に６個の双方向スイッチ３
１、３２、３３、３７、３８、３９すなわち１２個のス
イッチング素子と、スイッチング回路５に最低でも２個
のスイッチング素子５１、５２を必要とするため、安価
な装置を構成するのが難しいという欠点があった。
は、三相フルブリッジ回路３に６個の双方向スイッチ３
１、３２、３３、３７、３８、３９すなわち１２個のス
イッチング素子と、スイッチング回路５に最低でも２個
のスイッチング素子５１、５２を必要とするため、安価
な装置を構成するのが難しいという欠点があった。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、スイッチング素子の数を削減でき、かつ交流各相の
電流波形制御が可能となる安価なＡＣ−ＤＣ変換装置を
提供することを目的とする。
で、スイッチング素子の数を削減でき、かつ交流各相の
電流波形制御が可能となる安価なＡＣ−ＤＣ変換装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のＡＣ−ＤＣ変換装置は、スイッチとコンデン
サとの直列回路で構成された３組のアームからなり各ア
ームのスイッチとコンデンサとの接続点に三相交流電源
の各相が接続された三相フルブリッジ回路と、この三相
フルブリッジ回路に接続されたトランスと、このトラン
スに接続されたスイッチング回路と、このスイッチング
回路と直流電源とに接続されたローパスフィルタとによ
り構成されたことを特徴とするものである。
に本発明のＡＣ−ＤＣ変換装置は、スイッチとコンデン
サとの直列回路で構成された３組のアームからなり各ア
ームのスイッチとコンデンサとの接続点に三相交流電源
の各相が接続された三相フルブリッジ回路と、この三相
フルブリッジ回路に接続されたトランスと、このトラン
スに接続されたスイッチング回路と、このスイッチング
回路と直流電源とに接続されたローパスフィルタとによ
り構成されたことを特徴とするものである。
【０００７】また本発明のＡＣ−ＤＣ変換装置は、前記
スイッチング回路が前記トランスに巻かれたセンタータ
ップ構成の巻線の両端端子および中央端子に各々の一端
が接続され各々の他端を共通端子とする３つのスイッチ
により構成され、前記巻線の中央端子および前記スイッ
チの共通端子にローパスフィルタを介して直流電源が接
続されたことを特徴とするものである。
スイッチング回路が前記トランスに巻かれたセンタータ
ップ構成の巻線の両端端子および中央端子に各々の一端
が接続され各々の他端を共通端子とする３つのスイッチ
により構成され、前記巻線の中央端子および前記スイッ
チの共通端子にローパスフィルタを介して直流電源が接
続されたことを特徴とするものである。
【０００８】したがって本発明においては、従来例にお
ける三相フルブリッジ回路における半数のスイッチング
素子の代わりにコンデンサを用いて構成するため、使用
するスイッチング素子の数を削減できる。
ける三相フルブリッジ回路における半数のスイッチング
素子の代わりにコンデンサを用いて構成するため、使用
するスイッチング素子の数を削減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態例を詳細に説明する。図１は、本発明における請
求項１に記載の発明の一実施形態例を示す回路構成図で
ある。図１に示すように本実施形態例は、三相交流電源
１の３つの電源端子１１、１２、１３にそれぞれ対応し
て接続されるインダクタ２１、２２、２３からなるロー
パスフィルタ２と、このインダクタ２１、２２、２３に
それぞれ接続されるスイッチ３１、３２、３３およびコ
ンデンサ３４、３５、３６からなる三相フルブリッジ回
路３と、この三相フルブリッジ回路３に接続される巻線
４１、４２、４３よりなる高周波トランス４と、この高
周波トランス４に接続されるスイッチング素子５１、５
２からなるスイッチング回路５と、このスイッチング回
路５と直流電源７とに接続されるインダクタ６１とコン
デンサ６２からなるローパスフィルタ６とにより構成さ
れるものである。ここで、スイッチ３１、３２、３３
は、図１中に示すような２つのスイッチング素子により
構成された双方向スイッチである。
の形態例を詳細に説明する。図１は、本発明における請
求項１に記載の発明の一実施形態例を示す回路構成図で
ある。図１に示すように本実施形態例は、三相交流電源
１の３つの電源端子１１、１２、１３にそれぞれ対応し
て接続されるインダクタ２１、２２、２３からなるロー
パスフィルタ２と、このインダクタ２１、２２、２３に
それぞれ接続されるスイッチ３１、３２、３３およびコ
ンデンサ３４、３５、３６からなる三相フルブリッジ回
路３と、この三相フルブリッジ回路３に接続される巻線
４１、４２、４３よりなる高周波トランス４と、この高
周波トランス４に接続されるスイッチング素子５１、５
２からなるスイッチング回路５と、このスイッチング回
路５と直流電源７とに接続されるインダクタ６１とコン
デンサ６２からなるローパスフィルタ６とにより構成さ
れるものである。ここで、スイッチ３１、３２、３３
は、図１中に示すような２つのスイッチング素子により
構成された双方向スイッチである。
【００１０】図２に、スイッチ３１、３２、３３とスイ
ッチング素子５１、５２の駆動電圧波形およびトランス
４の巻線電圧の例を示す。１１′、１２′、１３′は三
相交流電源１の３つの電源端子１１、１２、１３からそ
れぞれ対応して供給される交流電圧である。図１の回路
においては、図２に示すように、スイッチ３１、３２、
３３を順次オンしていく。ここで、オンする順序やオフ
期間は自由に設定できるが、図２の例１に示すように均
等なスイッチングシーケンスとするとインダクタ６１の
電流リプルを低減できる。さらに、図２の例２に示すよ
うに、電圧の絶対値が最も高い相のオン期間を分割し
て、トランス４の巻線に正負の電圧を交互に発生させる
スイッチングシーケンスとすると、トランス４における
磁束密度の振幅を低減することができる。各々のオン期
間には、三相交流電源１の位相によりトランス４の巻線
電圧が正の場合にはスイッチング素子５２をトランス４
の巻線電圧が負の場合にはスイッチング素子５１をオフ
させる。ここで、トランス４の偏励磁を防止するため、
１スイッチング周期におけるトランス４の巻線の電圧時
間積の正負それぞれが等しくなるよう、すなわちトラン
ス４の巻線の平均値が零になるように、スイッチ３１、
３２、３３のオン期間を制御する必要がある。
ッチング素子５１、５２の駆動電圧波形およびトランス
４の巻線電圧の例を示す。１１′、１２′、１３′は三
相交流電源１の３つの電源端子１１、１２、１３からそ
れぞれ対応して供給される交流電圧である。図１の回路
においては、図２に示すように、スイッチ３１、３２、
３３を順次オンしていく。ここで、オンする順序やオフ
期間は自由に設定できるが、図２の例１に示すように均
等なスイッチングシーケンスとするとインダクタ６１の
電流リプルを低減できる。さらに、図２の例２に示すよ
うに、電圧の絶対値が最も高い相のオン期間を分割し
て、トランス４の巻線に正負の電圧を交互に発生させる
スイッチングシーケンスとすると、トランス４における
磁束密度の振幅を低減することができる。各々のオン期
間には、三相交流電源１の位相によりトランス４の巻線
電圧が正の場合にはスイッチング素子５２をトランス４
の巻線電圧が負の場合にはスイッチング素子５１をオフ
させる。ここで、トランス４の偏励磁を防止するため、
１スイッチング周期におけるトランス４の巻線の電圧時
間積の正負それぞれが等しくなるよう、すなわちトラン
ス４の巻線の平均値が零になるように、スイッチ３１、
３２、３３のオン期間を制御する必要がある。
【００１１】図３は、本発明における請求項２に記載の
発明の一実施形態例を示す回路構成図である。図３に示
すように本実施形態例は、三相交流電源１にそれぞれ接
続されるインダクタ２１、２２、２３からなるローパス
フィルタ２と、このインダクタ２１、２２、２３にそれ
ぞれ接続されるスイッチ３１、３２、３３およびコンデ
ンサ３４、３５、３６からなる三相フルブリッジ回路３
と、この三相フルブリッジ回路３に接続される巻線４
１、４２、４３よりなる高周波トランス４と、この高周
波トランス４に接続されるスイッチ５３、５４およびス
イッチング素子５５からなるスイッチング回路５と、こ
のスイッチング回路５と直流電源７とに接続されるイン
ダクタ６１とコンデンサ６２からなるローパスフィルタ
６とにより構成されるものである。ここで、スイッチ３
１、３２、３３およびスイッチ５３、５４は、図３中に
示すような二つのスイッチング素子により構成された双
方向スイッチである。
発明の一実施形態例を示す回路構成図である。図３に示
すように本実施形態例は、三相交流電源１にそれぞれ接
続されるインダクタ２１、２２、２３からなるローパス
フィルタ２と、このインダクタ２１、２２、２３にそれ
ぞれ接続されるスイッチ３１、３２、３３およびコンデ
ンサ３４、３５、３６からなる三相フルブリッジ回路３
と、この三相フルブリッジ回路３に接続される巻線４
１、４２、４３よりなる高周波トランス４と、この高周
波トランス４に接続されるスイッチ５３、５４およびス
イッチング素子５５からなるスイッチング回路５と、こ
のスイッチング回路５と直流電源７とに接続されるイン
ダクタ６１とコンデンサ６２からなるローパスフィルタ
６とにより構成されるものである。ここで、スイッチ３
１、３２、３３およびスイッチ５３、５４は、図３中に
示すような二つのスイッチング素子により構成された双
方向スイッチである。
【００１２】図４に、スイッチ３１、３２、３３、５
３、５４とスイッチング素子５５の駆動電圧波形および
トランス４の巻線電圧の一例を示す。１１′、１２′、
１３′は三相交流電源１の３つの電源端子１１、１２、
１３からそれぞれ対応して供給される交流電圧である。
図３の回路においては、図４に示すように、スイッチ３
１、３２、３３を順次オンしていく。図１の実施形態例
と同様に、オンする順序やオフ期間等のスイッチングシ
ーケンスは自由にできる。各々のオン期間には、交流電
源１の位相により、トランス４の巻線電圧が正の場合に
はスイッチ５３を、トランス４の巻線電圧が負の場合に
はスイッチ５４をオンさせる。スイッチ３１、３２、３
３がすべてオフの期間には、スイッチング素子５５をオ
ンさせる。これにより、このオフ期間にトランス４に１
スイッチング周期における正負の電圧時間積が等しくな
るようなリセット電圧が発生するため、トランス４が飽
和することはない。このリセットは、スイッチング素子
５５およびトランス４における寄生容量により生じる共
振を利用したものである。このようなトランス４の励磁
電流のリセットが必要となるが、三相交流の励磁差分の
みをリセットさせればよいので、トランス４の利用効率
の低下は少ない。
３、５４とスイッチング素子５５の駆動電圧波形および
トランス４の巻線電圧の一例を示す。１１′、１２′、
１３′は三相交流電源１の３つの電源端子１１、１２、
１３からそれぞれ対応して供給される交流電圧である。
図３の回路においては、図４に示すように、スイッチ３
１、３２、３３を順次オンしていく。図１の実施形態例
と同様に、オンする順序やオフ期間等のスイッチングシ
ーケンスは自由にできる。各々のオン期間には、交流電
源１の位相により、トランス４の巻線電圧が正の場合に
はスイッチ５３を、トランス４の巻線電圧が負の場合に
はスイッチ５４をオンさせる。スイッチ３１、３２、３
３がすべてオフの期間には、スイッチング素子５５をオ
ンさせる。これにより、このオフ期間にトランス４に１
スイッチング周期における正負の電圧時間積が等しくな
るようなリセット電圧が発生するため、トランス４が飽
和することはない。このリセットは、スイッチング素子
５５およびトランス４における寄生容量により生じる共
振を利用したものである。このようなトランス４の励磁
電流のリセットが必要となるが、三相交流の励磁差分の
みをリセットさせればよいので、トランス４の利用効率
の低下は少ない。
【００１３】本実施形態例においては、図１の実施形態
例で述べたようなスイッチ３１、３２、３３のオン期間
を電圧時間積が零になるように制御する必要はなく、交
流側に流れる電流は各相に接続されたスイッチ３１、３
２、３３のオン期間にほぼ比例するため容易に正弦波形
等に制御することができる。したがって、高力率な整流
装置およびインバータとして、あるいはアクティブ・フ
ィルタとして用いる場合、その電流波形制御が容易とな
る。
例で述べたようなスイッチ３１、３２、３３のオン期間
を電圧時間積が零になるように制御する必要はなく、交
流側に流れる電流は各相に接続されたスイッチ３１、３
２、３３のオン期間にほぼ比例するため容易に正弦波形
等に制御することができる。したがって、高力率な整流
装置およびインバータとして、あるいはアクティブ・フ
ィルタとして用いる場合、その電流波形制御が容易とな
る。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
周波トランスを用いたＡＣ−ＤＣ変換装置において、ス
イッチとコンデンサとの直列回路で構成された３組のア
ームからなる三相フリブリッジ回路を用いて構成するこ
とにより、使用するスイッチング素子の数を削減できる
ため、安価なＡＣ−ＤＣ変換装置を構成することができ
る。
周波トランスを用いたＡＣ−ＤＣ変換装置において、ス
イッチとコンデンサとの直列回路で構成された３組のア
ームからなる三相フリブリッジ回路を用いて構成するこ
とにより、使用するスイッチング素子の数を削減できる
ため、安価なＡＣ−ＤＣ変換装置を構成することができ
る。
【００１５】また、直流側のスイッチング部をトランス
のリセットが可能な構成とすることにより、交流各相の
電流波形制御が可能となるため、高周波電流を抑制する
ための高力率な整流装置およびインバータあるいはアク
ティブ・フィルタとして用いることができる。
のリセットが可能な構成とすることにより、交流各相の
電流波形制御が可能となるため、高周波電流を抑制する
ための高力率な整流装置およびインバータあるいはアク
ティブ・フィルタとして用いることができる。
【図１】本発明の請求項１の一実施形態例を示す回路構
成図である。
成図である。
【図２】図１の実施形態例に係わるスイッチ素子の駆動
電圧波形およびトランスの巻線電圧の例を示す波形図で
ある。
電圧波形およびトランスの巻線電圧の例を示す波形図で
ある。
【図３】本発明の請求項２の一実施形態例を示す回路構
成図である。
成図である。
【図４】図３の実施形態例に係わるスイッチ素子の駆動
電圧波形およびトランスの巻線電圧の一例を示す波形図
である。
電圧波形およびトランスの巻線電圧の一例を示す波形図
である。
【図５】従来の高周波トランスを用いたＡＣ−ＤＣ双方
向コンバータを示す回路構成図である。
向コンバータを示す回路構成図である。
【図６】図５のスイッチ素子の駆動電圧波形およびトラ
ンスの巻線電圧の一例を示す波形図である。
ンスの巻線電圧の一例を示す波形図である。
１ 三相交流電源 １１ 電源端子 １２ 電源端子 １３ 電源端子 ２ ローパスフィルタ ２１ インダクタ ２２ インダクタ ２３ インダクタ ２４ コンデンサ ２５ コンデンサ ２６ コンデンサ ３ 三相フルブリッジ回路 ３１ 双方向スイッチ ３２ 双方向スイッチ ３３ 双方向スイッチ ３４ コンデンサ ３５ コンデンサ ３６ コンデンサ ３７ 双方向スイッチ ３８ 双方向スイッチ ３９ 双方向スイッチ ４ トランス ４１ 巻線 ４２ 巻線 ４３ 巻線 ５ スイッチング回路 ５１ スイッチング素子 ５２ スイッチング素子 ５３ 双方向スイッチ ５４ 双方向スイッチ ５５ スイッチング素子 ６ ローパスフィルタ ６１ インダクタ ６２ コンデサ ７ 直流電源
Claims (2)
- 【請求項１】 スイッチとコンデンサとの直列回路で構
成された３組のアームからなり各アームのスイッチとコ
ンデンサとの接続点に三相交流電源の各相が接続された
三相フルブリッジ回路と、 この三相フルブリッジ回路に接続されたトランスと、 このトランスに接続されたスイッチング回路と、 このスイッチング回路と直流電源とに接続されたローパ
スフィルタとにより構成されたことを特徴とするＡＣ−
ＤＣ変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のＡＣ−ＤＣ変換装置にお
いて、 スイッチング回路がトランスに巻かれたセンタータップ
構成の巻線の両端端子および中央端子に各々の一端が接
続され各々の他端を共通端子とする３つのスイッチによ
り構成され、 前記巻線の中央端子および前記スイッチの共通端子にロ
ーパスフィルタを介して直流電源が接続されたことを特
徴とするＡＣ−ＤＣ変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18753096A JPH1042564A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Ａｃ−ｄｃ変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18753096A JPH1042564A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Ａｃ−ｄｃ変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1042564A true JPH1042564A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16207705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18753096A Pending JPH1042564A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | Ａｃ−ｄｃ変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1042564A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233155A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Sanken Electric Co Ltd | ３相交流−直流変換装置 |
| WO2007115384A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Universidade Federal De Santa Catarina | Three-phase ac-dc converte with high-frequency insulation by single stage |
| CN109756145A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-05-14 | 施耐德电气It公司 | Dc-ac双向转换器 |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP18753096A patent/JPH1042564A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002233155A (ja) * | 2001-01-31 | 2002-08-16 | Sanken Electric Co Ltd | ３相交流−直流変換装置 |
| WO2007115384A1 (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Universidade Federal De Santa Catarina | Three-phase ac-dc converte with high-frequency insulation by single stage |
| CN109756145A (zh) * | 2017-11-03 | 2019-05-14 | 施耐德电气It公司 | Dc-ac双向转换器 |
| CN109756145B (zh) * | 2017-11-03 | 2024-03-19 | 施耐德电气It公司 | Dc-ac双向转换器 |
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