JPS58151879A - 交直変換回路の制御回路 - Google Patents

交直変換回路の制御回路

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JPS58151879A
JPS58151879A JP57033067A JP3306782A JPS58151879A JP S58151879 A JPS58151879 A JP S58151879A JP 57033067 A JP57033067 A JP 57033067A JP 3306782 A JP3306782 A JP 3306782A JP S58151879 A JPS58151879 A JP S58151879A
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JP
Japan
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circuit
phase
potential
semiconductor switch
control circuit
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JP57033067A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Nomura
野村 年弘
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58151879A publication Critical patent/JPS58151879A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

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  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ζO発@杜、多相の交流電源をシリコンダイオード勢の
半導体素子でIEIIlシて直流に変換し。
必費に応じて直流側の余剰エネルギーを交11に逆変換
する仁とがで龜る可逆O交直変換回路に関す為。
従来、この種の変換amとしては、可逆Oナイシスタ変
換回路が一般的に使用されている。
ζOナイリスタ変変換絡路、411KI流電動機O可責
遮這転に好適であゐが、制御−路が複雑で0、また直流
電圧が余波msi電圧近くまで上昇す1と転流失敗の危
険があるため直流電圧を充分像滅して使用する必IIが
0.I!って低力率で運転しな轄ればな61に%A。
管次、第1図に示すように、変換回路の主回路−成にト
ランジスタt−使用した場合、逆変換を行うKはパルス
暢変@(PWM)等の豪雑な制御回路を適用しなければ
ならず、tイリスタfR用した場合とは逆に直流電圧が
交流の余液11#1電圧よシ充分高くないと逆変換を円
滑に遁成し得ない等の難点がある。
なお、実際の回路構成において、各半導体素子は制御1
路からのオン・オフfI号を伝送すゐ際にフォトカブ′
y勢で絶縁する必l!がある。また、 tsia路のエ
ネルギーを抵抗で消費させて慇履する方式も多用されて
いる。
しかしながら、前述した従来の変換回路は制御(ロ)路
が複雑となシ、製造コストが増大する難点が1)ゐ。
そこで1本発明者は、前述した従来O交直変換回路の問
題点を克服すべく種々検討を重ね九結果、整流ダイオー
ドにそれでれ回虫用の半導体スイッチを並列に接続し九
三相全波11流用ダイオードブリッジ回路からなる交直
変換回路にttI/%て、この変換回路o5eg側に供
給される三相交流電源に対し、前記変換(ロ)路omt
lt正Il!i側に接続される各半導体スイッチを交流
電源電圧の各相電位が最高の時にそれぞれオン状態とな
るよう構成し、一方前記羨換回路の直流負極側に接続さ
れる各半導体スイッチを交流電源電圧の各相電位が最低
の時にそれぞれオン状−となゐよ5#II成することに
より、簡単tk回路構成でしかも三相交流電源電圧を特
殊攻絶縁伝送回路を設ける仁となく半導体スイッチO制
御を達成することができ、前記問題点を解消し得ること
を央龜止めた。
従って2本発明の目的は、半導体スイッチで主回路構成
された交直変換回路において、半導体スイッチの制御回
路の簡略化をWAシ、変換閘路0可逆制御を有効に達成
すると共に製造:IストO低減を図ることができる交直
変換回路0制御回路を提供するにある。
前記Oa的を達成する丸め5本発−においては、+導体
スイッチで主回路構成してなる交直変換回路において、
直流正極側に接続される半導体スイッチを交流電機電圧
の各相電位の略最高の時にそれぞれオン動作し、直流負
@IIK接続される半導体スイッチを交流電源電圧O各
相電位の略最低の時にそれぞれオン動作するよう構成し
九制御園路を設けることを特徴とすゐ。
前記の制御回路において、各半導体スイッチをオン・オ
フ動作する信号は、交流電源ラインをそれぞれ保護抵抗
を介して複数の=ンパレータK1m続し、各−ンパレー
タの比較電位出力に基づいて各相電位の略最高tiは略
最低の時を判別しながら得るようにすれば好適である。
オ九、交直 変換回路の直流側に電流検出抵抗を介して
過電流検出回路を設叶、直流側から交流側へ逆流する過
電流を検出した際に直流負極側に接続される半導体スイ
ッチを一括してオフ状態となるよう構成すれば好適であ
る。
次に、本発−に係る交直変換回路の制御回路の実施例に
つき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
馬/mam本発@制御回路を適用するため交直変換回路
の主回路の構成を示す、すなわち。
第1EIIC示す回路は、従来の三相全波整流用ダイオ
ードブリッジを構成する!1概ダイオードD1〜D6に
、それぞれ回虫用の半導体スイッチ(トランジスタ)T
1〜T番を並列Km絖した構成から唸る。なお、前記ダ
イオードブリッジ回路の三相交流電源之インにはそれぞ
れ交流リアタトルムCLが接続され、を九直流出カシイ
ンに祉電流検出抵抗R1および平滑コンデンサCIを介
して直流電動機DCMが負荷として接続される。しかる
に、第1図において、参照符号10は前記半導体スイッ
チT1〜T6を制御する丸めの制御回路であゐ。
従来、この種の回路において、牛導体スイッチ〒零〜T
、を制御するためには、制御回路10内士は非常に複雑
な制御が行われている0例えds”相の電流を制御する
大めに、半導体スイッチT、とT4のオンーオフ状@t
V関係をパルス幅変調等を応用して制御し、その電流の
電源電圧に対する位相と大きさを1ilIIlallで
きるようにしている。S相およびT相についても同様に
制御できるようにし、三相の電流を同時に位相と大きさ
を制御すれtf、 を力を交流→直流または直流→交流
に自由に移動させることができる。
しかしながら、このような複雑な制御によれば、前述の
゛ように、直流電圧が交流の全波整流電圧より充分高く
ないと(ioN数十−)逆変換が円滑にできず、しかも
パルス幅変調による高周波スイッチングにより半導体ス
イッチ等のスイッチング損失が増大する難点がある。
そζで、本発明において、第115i0に示す制御回路
IOは、半導体スイッチT1の制御回路として、第一図
に示す回路を好適に使用することができる。なお、jI
J図には、半導体スイッチT1のみを制御する回路を示
したが、同一の制御回路を半導体スイッチT!〜T、4
全てに適用できる。tた2%に第2図に示す制御回路轄
、半導体スイッチT1〜T、の制御に好適である。すな
わち、第一図に示す回路は、三相交流電源2インとそれ
ぞれ接続されるラインに保賎抵抗λl、λコ、λJt接
続し、これらの三相ツインt−一対のコンパレータλ弘
、コjの入力端に接続し、これらのコンパレータ2ぴ、
コ!の出力をムNDX子−27Gf、介して半導体スイ
ッチT1の駆動部(ベース端子)に供給するよう構成し
たものである。この場合、一方のコ/ノくレータJ参は
、R相2インとSsツインに接続され、8相の電位が8
相の電位よシも高い時に出力(高レベル)を出すよう構
成し、また他方Oコンパレータ、2!は%R@ラインと
T相うインに接続され、R相の電位がT相の電位よシも
高い時に出力(高レベル)を出すよう構成する。
従って、半導体スイッチT1はR相の電位が最高の時に
オン状態となる。同様にして、半導体スイッチT2につ
いて拡、8相の電位が最高の時にオフ状態となるよう設
定すると共に、半導体スイッチT、については、T相の
電位が最高の時にオン状態となるよう設定する。
これに対し、牛導体スイッチT4〜Ti#t、前記半碍
体スイッチT1〜T、の場合と反対に、次のような動作
条件を設定する。すなわち、半導体スイッチT4はR相
の電位が最低の時にオン状態となり、また半導体スイッ
チTsは8相の電位が最低の時にオン状態となシ、さら
に半導体スイッチT6はT相の電位が最低の時にオン状
態となるよう設定する。
なお、第2図に示す回路構成から明らかな過り、各半導
体スイッチT1〜T6を制御するための制御回路はそれ
ぞれ独立しておシ、シかも保論抵抗コl〜、2J祉充分
高抵抗とすることができるので、従来のように7オトカ
プ2勢による絶縁信号伝送手段を使用することなく、三
相電源ラインと各半導体スイッチT1〜T6とを直接接
続することができる。また、第1図に示す主回路構成か
らなる交直変換回路では、半導体スイッチT4〜で6の
エミッタ端子は同一電位に接続されているので、各制御
回路は相互に絶縁する必要はなく、保鰺抵抗のaSにつ
きさらに簡略化することが可能である。
そζで、第3図は、前記半導体スイッチT4〜T4のa
制御回路を単一化し、過電流保線回路を付加した実施例
を示す、すなわち、第3図において、参照符号31−1
1は保@抵抗、74t〜J6d’sンパレ−1,J 7
〜J FaNOT@子、参〇−4IコはAND素子、ダ
Jは過電流検出回路を示す。しかるに、前記過電流検出
回路参J紘、第7図にも示すように、電流検出抵抗R1
の電圧降下で過電流を検出するよう構成され。
過電流を検出した際に半導体スイッチT4〜で・をオフ
状態にするよりその出力ラインがAND素子#0−41
’λに接続される。第J13に示す制御回路の動作を説
明すれば、R相の電位が最低の時は、;ンバレータJダ
の出力は為レベルとなゐと共に;ンパレータJ1)出力
は低レベルとなLこれに伴いNOT素子Jデの出力ツイ
ンは高レベルとなシ、この結果ムND素子#Oは出力状
態となシ、牛導体スイッチT4をオン状態とすることが
できる。同様にして、8相の電位が最低の時は半導体ス
イッチTsをオン状緒とし、またT相の電位が最低の時
は半導体スイッチT6をオン状態とすることができる。
前述した実施例から明らかなように、本発明によれば簡
単なl!IIJ#!1回路で半導体スイッチT1〜T、
をオン・オフ制御することができる。この場合の電源電
圧波形と半導体スイッチT1〜T、のオン・オフ動作は
、第参図に示すようになる。この結果、交直変換回路の
出力電圧線。
第参図において破線で示すように、三相電源電圧の最大
の線間電圧のみ選別して負荷に供給される三相全波整流
波形となる。しかし、平滑コンデンサC1に現われる出
力電圧は、交流リアクトルACLと平滑コンデンサC1
との関係から実線で示すように平坦となる。なお、この
ように構成される交直変換回路は、半導体スイッチT1
〜T6の効果により可逆の整flIL器となる。
また、この種の交直変換回路において祉、電源電圧の急
峻な低下等による半導体スイッチT、〜T、に流れる過
大電流に対し半導体スイッチT、〜T、を保護すること
は重要であるが、これは第3図に示すような簡単な回路
によシ夾蝙することができる。なお、この樵の過11流
の立上シを抑制した9、平滑コンデンサに流れるリプル
電流を抑制するために、交流リアクトルは有効に作用す
る。
さらに、本発明の実施例回路に使用するコンパレータは
、電位の最高または最低を正確に判別する必要はなく、
交流リアクトルの限流効果によシ、電位がある程度高い
かまたはある程度以下であるという程度の判定でも充分
実用となる。
前述し九種々の利点を有する制御回路を備えた交直変換
回路線、直流出力電圧と交流電圧の間に大小関係の制約
条件があった亀のに対し、出力電圧の可変能力は失われ
るが、交流電圧と直流電圧の大小関係は固定され、制御
の煩雑さを除去することができる。この結果、変換回路
の運転力率は略lに固定され石、を九、抵抗勢によル直
流回路エネルギーを消費してい丸ものに対しては、省エ
ネルギー効果を発揮すると共に小形軽量化が達成できる
以上1本5#i例の好適な実施例について説明したが1
本発明は頻繁に加減速する電動機の九め゛の直流電源等
のように、エネルギーの回生をなし得る直流電源に好適
に応用することができると共に%その他事発明の指押を
逸脱しない範囲内において樵々の設計変更をなし得るこ
と紘勿論である。
【図面の簡単な説明】
#!/図は本発明に係る制御回路を着用し得る図、第3
図は本発明制御回路の別の実施例を示す要部回路図、第
参図は本発明制御回路による交直変換回路の動作波形図
である。 IO・・・制御回路     D1〜D6・・・整流ダ
イオードT、〜T6・・・半導体スイッチ ムCL・・
・交流リアクトルR1・・・電流検出抵抗  C1・・
・平滑コンデンサDCM・・・直流電動機  、2/、
JJ、Jj・・・保護抵抗λグ、λj・・・コンパレー
タ Jj 、JJ、JJ・・・保sm抗J参、31.J
4・・・コンパレータ J7.Jr、Jり・・・NOT素子 参〇、参l、弘コ・・・AND素子 μJ・・・過電流検出回路 特許出願人 富士電機製造株式会社 FIG、I FIG、2 F I G、 3 ムn

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  半導体スイッチで主關路構成してなる交直変
    換回路において、直流正極側に線銃される半導体スイッ
    チを交流電源電圧o4相電位の略最高の時にそれぞれオ
    ン動作し、直流負極側に接続される半導体スイッチを交
    流電源電圧の各相電位の略最低の時にそれぞれオン動作
    するよう構成し九制御回路を設けゐことを**とする交
    直変換關路O制御回路。
  2. (2)  特許請求の範S第1項記載の制御回路におい
    て、各半導体スイッチをオン・オフ動作する信号は、交
    流電IIラインをそれぞれ保■抵抗を介して複数のコン
    パレータK11l続し、各コンパレータの比較電位出力
    に基づいて各相電位の略最高オたは略最低の時を判断し
    なから得ゐことからなる交直変換回路O制御−路。
  3. (3)%許請求の範囲第1項壕九はjllJ項記1!0
    制御(9)路において、交1変換回路01[*側に電流
    検出抵抗を介して過電流検出−路を設け。 直流側から交流側へ逆流する過電流を検出し九−に直流
    負極側に接続される半導体スイッチを一括してオフ状態
    とするよう構成してなる交直変換回路の制御囲路。
JP57033067A 1982-03-04 1982-03-04 交直変換回路の制御回路 Pending JPS58151879A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59175384A (ja) * 1983-03-24 1984-10-04 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 回生用整流回路の点弧方法
JPS60190176A (ja) * 1984-03-09 1985-09-27 Mitsubishi Electric Corp 電力回生装置
JPS61285085A (ja) * 1985-06-10 1986-12-15 Sansha Electric Mfg Co Ltd 交流電動機の制御装置
WO2019087944A1 (ja) * 2017-11-02 2019-05-09 住友重機械工業株式会社 コンバータ、インバータ装置、電力変換装置および分散電源型のコンベア搬送システム

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