JPS5970185A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPS5970185A JPS5970185A JP18013282A JP18013282A JPS5970185A JP S5970185 A JPS5970185 A JP S5970185A JP 18013282 A JP18013282 A JP 18013282A JP 18013282 A JP18013282 A JP 18013282A JP S5970185 A JPS5970185 A JP S5970185A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Rectifiers (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は自己消弧形素子と高速ダイオードとを周込た
^効率で経済的な電力変換装置に関する。
^効率で経済的な電力変換装置に関する。
トランジスタやゲートターンオフサイリスタや電界効果
トランジスタ等の自己消弧形素子の発達によりパルス巾
変調(以下PWMという)インバータが広く使用される
ようになってきた。PWMインバータの直流側電圧は一
般には可変する必要がな(へので交流電源を全波整流し
て使用するが、交流電源側[電力を回生ずる必要がある
場合には゛゛インバータ側変換ブリッジとまったく同じ
回路をインバータの交流側に接続してPWM制御により
交流電源に電力を回生する方法が従来用いられて−る0
第1図はこのような従来の交流電源側に電力を回生ずる
ことのできる電力変換装置の回路図を示したものである
。
トランジスタ等の自己消弧形素子の発達によりパルス巾
変調(以下PWMという)インバータが広く使用される
ようになってきた。PWMインバータの直流側電圧は一
般には可変する必要がな(へので交流電源を全波整流し
て使用するが、交流電源側[電力を回生ずる必要がある
場合には゛゛インバータ側変換ブリッジとまったく同じ
回路をインバータの交流側に接続してPWM制御により
交流電源に電力を回生する方法が従来用いられて−る0
第1図はこのような従来の交流電源側に電力を回生ずる
ことのできる電力変換装置の回路図を示したものである
。
なお以下の説明におりては自己消弧形素子としてトラン
ジスタを使用した電力変換装置についてl説明するが、
他の自己消弧形素子を使用した場合も原理的には同様の
動作をおこなう。
ジスタを使用した電力変換装置についてl説明するが、
他の自己消弧形素子を使用した場合も原理的には同様の
動作をおこなう。
交流電源lから高速ヒーーズλと交流リアクトル3を介
してトランジスタブリッジ≠の交流111tl m続端
子に交流電源が供給される。トランジスタブリッジ弘は
、トランジスタFAと高速ダイオード≠bとを並列接続
したアームを複数個組合せて構成されている。第1図の
回路ではtアー11からトランジスタブリッジ弘が構成
されている。トランジスタブリッジ≠の直流側接続端子
からは初期充電用の限流抵抗jを通してコンデンサtを
充電し、充電完了後接点7を閉じてインバータブリッジ
♂により交流に変換して交流電動機りに交流電力を供給
するように構成されている。
してトランジスタブリッジ≠の交流111tl m続端
子に交流電源が供給される。トランジスタブリッジ弘は
、トランジスタFAと高速ダイオード≠bとを並列接続
したアームを複数個組合せて構成されている。第1図の
回路ではtアー11からトランジスタブリッジ弘が構成
されている。トランジスタブリッジ≠の直流側接続端子
からは初期充電用の限流抵抗jを通してコンデンサtを
充電し、充電完了後接点7を閉じてインバータブリッジ
♂により交流に変換して交流電動機りに交流電力を供給
するように構成されている。
一方交流電動機りからのエネルギを回生じて制動をかけ
る場合には、インバータブリッジざが11M変換器とし
て動作し、回生電力はコンデンサtを充電する。コンデ
ンサtの端子電圧が上昇したことを検出してトランジス
タブリッジ弘を逆変換器として動作させ交流電源lに電
力を回生ずる。この場合交流リアクトル3はトランジス
タブリッジ≠をPWM制御する場合の電流変化率を制限
するために用いられる。なおこのようにトランジスタブ
リッジ≠を逆変換器として動作させる場合には、交流電
源lと同期を取ってトランジスタをオンオフさせて力率
がほぼ/になるよう1よ位相で回生運転をおこなう。
る場合には、インバータブリッジざが11M変換器とし
て動作し、回生電力はコンデンサtを充電する。コンデ
ンサtの端子電圧が上昇したことを検出してトランジス
タブリッジ弘を逆変換器として動作させ交流電源lに電
力を回生ずる。この場合交流リアクトル3はトランジス
タブリッジ≠をPWM制御する場合の電流変化率を制限
するために用いられる。なおこのようにトランジスタブ
リッジ≠を逆変換器として動作させる場合には、交流電
源lと同期を取ってトランジスタをオンオフさせて力率
がほぼ/になるよう1よ位相で回生運転をおこなう。
このような、トランジスタブリッジ≠をPWM制御して
使用する場合には、トランジスタ≠aと並列に接続され
るダイオードには高速ダイオードl/−bを使用する必
要がある。これはトランジスタブリッジμ内で直列に4
妾続されたλアームの一方のタイオードに変換電流h1
流れている時他方のトランジスタをオンすると、タイオ
ードが逆方向を回復するまではl・ランジスタの動作に
よりコンデンサtが短絡状態とILす、大きな短絡電流
が流れることになるので損失が大きくなるのを防止する
ためである。筐たダイオードの回復時に大きなサージ電
圧が発生することがあるので、ダイオードの順換電流を
急速に制限する必要があるからである0 〔背景技術の問題点〕 しかし高速ダイオードは整流用ダイオードに比べて(1
0方向′1L圧が20〜30チ程度高いためトランジス
タブリッジ≠が110変換器として動作している場合に
は、タイオードに大半の電流が流れてし1うため変換装
置の効率が低下するという欠点がある。
使用する場合には、トランジスタ≠aと並列に接続され
るダイオードには高速ダイオードl/−bを使用する必
要がある。これはトランジスタブリッジμ内で直列に4
妾続されたλアームの一方のタイオードに変換電流h1
流れている時他方のトランジスタをオンすると、タイオ
ードが逆方向を回復するまではl・ランジスタの動作に
よりコンデンサtが短絡状態とILす、大きな短絡電流
が流れることになるので損失が大きくなるのを防止する
ためである。筐たダイオードの回復時に大きなサージ電
圧が発生することがあるので、ダイオードの順換電流を
急速に制限する必要があるからである0 〔背景技術の問題点〕 しかし高速ダイオードは整流用ダイオードに比べて(1
0方向′1L圧が20〜30チ程度高いためトランジス
タブリッジ≠が110変換器として動作している場合に
は、タイオードに大半の電流が流れてし1うため変換装
置の効率が低下するという欠点がある。
筐たトランジスタブリッジ≠が順変換器として動作して
いる場合にはトランジス1〜をオフしてタイオードブリ
ッジとして動作させる方がスイッチング損失が減少して
効率が向上するが、この回路がコンデンサ人力の整流回
路とIよるためタイオードに流れる電流波形の通電角が
00程度となシヒーク電流が大きくなる0したがってト
ランジスタ4Laの電流容量に比べて高速タイオート4
’bの電流容量を、2〜3倍大きく取る必要がある0と
ころが市販されているトランジスタとダイオードとをベ
アとしたトランジスタモジー−ルではその電流定格がト
ランジスタとダイオードとで同一であるため、第1図に
示した回路にこのトランジスタモジュールを用いる場合
には高速ダイオ−トゲbにさらに並列に高速ダイオード
を追加接続する必要がある。しかし高速ダイオードは前
述し1こように順方向電圧が一2般のダイオードに比べ
て大半く損失が大きいことと、高価であることおよび並
列に接続した場合に電流バランスを考慮する必要等が問
題点として発生する。特に電流バランスの点に関しては
、トランジスタモジー−ル内部に使用されている高速タ
イオードと市販されている単体の尚速ダイオードとでは
特性が合わされていないので、外部に追加接続したダイ
オードにほとんどすべての電流を流すような大きな容量
を持った高速ダイオードを接続する必要がある。したが
って高価な犬容縫の高速ダイオードを使用しなければな
ら1工いため経済的に不利であった0さらに直流側の短
絡事故に備えて高速ヒ4.−ズ、2を用いて保漉するよ
うに構成されて(八るため、A速ダイオード4Lb部の
電流耐量が高速ヒーーズコの電流耐量に比べて大きくな
るように選ぶ必要があるが、モシー−ル形の素子ではリ
ード口出しがボンディング形を使用しているため、この
選択が困Fi[4であるという欠点もあった。
いる場合にはトランジス1〜をオフしてタイオードブリ
ッジとして動作させる方がスイッチング損失が減少して
効率が向上するが、この回路がコンデンサ人力の整流回
路とIよるためタイオードに流れる電流波形の通電角が
00程度となシヒーク電流が大きくなる0したがってト
ランジスタ4Laの電流容量に比べて高速タイオート4
’bの電流容量を、2〜3倍大きく取る必要がある0と
ころが市販されているトランジスタとダイオードとをベ
アとしたトランジスタモジー−ルではその電流定格がト
ランジスタとダイオードとで同一であるため、第1図に
示した回路にこのトランジスタモジュールを用いる場合
には高速ダイオ−トゲbにさらに並列に高速ダイオード
を追加接続する必要がある。しかし高速ダイオードは前
述し1こように順方向電圧が一2般のダイオードに比べ
て大半く損失が大きいことと、高価であることおよび並
列に接続した場合に電流バランスを考慮する必要等が問
題点として発生する。特に電流バランスの点に関しては
、トランジスタモジー−ル内部に使用されている高速タ
イオードと市販されている単体の尚速ダイオードとでは
特性が合わされていないので、外部に追加接続したダイ
オードにほとんどすべての電流を流すような大きな容量
を持った高速ダイオードを接続する必要がある。したが
って高価な犬容縫の高速ダイオードを使用しなければな
ら1工いため経済的に不利であった0さらに直流側の短
絡事故に備えて高速ヒ4.−ズ、2を用いて保漉するよ
うに構成されて(八るため、A速ダイオード4Lb部の
電流耐量が高速ヒーーズコの電流耐量に比べて大きくな
るように選ぶ必要があるが、モシー−ル形の素子ではリ
ード口出しがボンディング形を使用しているため、この
選択が困Fi[4であるという欠点もあった。
〔発明の目的」
この発明の目的は市価な大容量の高速タイオードを必要
とし1.Cい経済的でしかも効率の高い電力変換装置を
提供するにある。
とし1.Cい経済的でしかも効率の高い電力変換装置を
提供するにある。
この発明では上記目的を達成するために、並列接続した
自己消弧形スイッチと高速ダイオードからなるアームを
複数個組合せた第1のブリッジと順方向電圧降下が前記
高速タイオード部り低い能動素子からなるアームを複数
個組合せた第2のブリッジとを有し、前記第1のブリッ
ジの交流側接続端子はそれぞれ交流リアクトルを介して
、i1r記第−のブリッジの交流側接続端子は直接呼ブ
こに1父流リアクトルを介して交流電源に接続され、前
3.C:第1および第λのプリッ・りの直流側接続端子
は共通接続されたことを特徴とする。
自己消弧形スイッチと高速ダイオードからなるアームを
複数個組合せた第1のブリッジと順方向電圧降下が前記
高速タイオード部り低い能動素子からなるアームを複数
個組合せた第2のブリッジとを有し、前記第1のブリッ
ジの交流側接続端子はそれぞれ交流リアクトルを介して
、i1r記第−のブリッジの交流側接続端子は直接呼ブ
こに1父流リアクトルを介して交流電源に接続され、前
3.C:第1および第λのプリッ・りの直流側接続端子
は共通接続されたことを特徴とする。
以下この発明の実施例を図面に基づ込て詳細に説明する
。
。
第4図はこの発明の一実施例を示した回路図である0な
お第1図に示し1こと同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略する。
お第1図に示し1こと同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略する。
トランジスタブリッジグの交流側接続端子は交流リアク
トル3を介して交流電源に接続される。
トル3を介して交流電源に接続される。
またダイオードブリッジ10の交流(1t!l +、!
続端子ハ二直接または交流リアクトルな介して交流電源
lに接続される。なお第2図の実施例では直接に接続さ
れた場合を示して(八る。タイオードブリッジ10f)
直流側はトランジスタブリッジlの直流側と並列に接続
される。トランジスタl/−sと並列に接続されるダイ
オードtよ前述したように高速ダイオードである必要が
あるが、ダイオードブリッジ10を構成するダイオード
は一般の整流用ダイオードが使用できる。これはタイオ
ードブリッジ10を構成するダイオードの逆方向プ)″
−回珈していIL<てもトランジスタ≠8によってコン
デンサtが直接短絡されることはなく必ず交流リアクト
ル3を介して電流供給がおこなわれるからである。この
ため交流電動機りが駆動中の場合には電力はダイオード
ブリッジ10を介してコンデンサ乙に供給される。タイ
オードブリッジloy描成するダイオードの1114方
向’+4L圧降下は高速タイオードμbに比して20〜
30チ程度低いため、高効率運転が可能で、しかも価格
的にも高速タイオード4Lbに比して安価であるため経
済的である。
続端子ハ二直接または交流リアクトルな介して交流電源
lに接続される。なお第2図の実施例では直接に接続さ
れた場合を示して(八る。タイオードブリッジ10f)
直流側はトランジスタブリッジlの直流側と並列に接続
される。トランジスタl/−sと並列に接続されるダイ
オードtよ前述したように高速ダイオードである必要が
あるが、ダイオードブリッジ10を構成するダイオード
は一般の整流用ダイオードが使用できる。これはタイオ
ードブリッジ10を構成するダイオードの逆方向プ)″
−回珈していIL<てもトランジスタ≠8によってコン
デンサtが直接短絡されることはなく必ず交流リアクト
ル3を介して電流供給がおこなわれるからである。この
ため交流電動機りが駆動中の場合には電力はダイオード
ブリッジ10を介してコンデンサ乙に供給される。タイ
オードブリッジloy描成するダイオードの1114方
向’+4L圧降下は高速タイオードμbに比して20〜
30チ程度低いため、高効率運転が可能で、しかも価格
的にも高速タイオード4Lbに比して安価であるため経
済的である。
交流電動機りが回生運転中でコンデンサtの電圧が上昇
すると、ダイオードブリッジ1OvcLrJ、逆電圧が
印加されオフ状態となる。し1こがってこの状態でトラ
ンジスタブリッジ≠をオンオフすることにXシ交流電源
/に電力を回生ずることができる。
すると、ダイオードブリッジ1OvcLrJ、逆電圧が
印加されオフ状態となる。し1こがってこの状態でトラ
ンジスタブリッジ≠をオンオフすることにXシ交流電源
/に電力を回生ずることができる。
一般には交流電動機りの減速中の場合にのみ電力回生を
おこない、しかも回生電力は界磁が一定の場合には電動
イ幾速度にほぼ比例するめで、トランジスタブリッジグ
の電流定格はインバータブリッジgの半分程度で充分で
ある。したがって経済的なブリッジを選定できる。イン
バータブリッジざやコンデンサtの短絡事故の場合には
事故■流はダイオードブリッジ10を通って流れ、為速
ヒーーズ2を溶断するのでダイオードブリッジ10を保
護することができる。
おこない、しかも回生電力は界磁が一定の場合には電動
イ幾速度にほぼ比例するめで、トランジスタブリッジグ
の電流定格はインバータブリッジgの半分程度で充分で
ある。したがって経済的なブリッジを選定できる。イン
バータブリッジざやコンデンサtの短絡事故の場合には
事故■流はダイオードブリッジ10を通って流れ、為速
ヒーーズ2を溶断するのでダイオードブリッジ10を保
護することができる。
従来の回路ではトランジスタブリッジl/−ニモジー−
ル素子を使用し1こ94合にtま【口出し蝕が溶着方式
であったため素子の電流H量が小さく、高速ヒューズコ
でタイオード部を保藤することが困難であったが、この
発明によればこの点も改良される。
ル素子を使用し1こ94合にtま【口出し蝕が溶着方式
であったため素子の電流H量が小さく、高速ヒューズコ
でタイオード部を保藤することが困難であったが、この
発明によればこの点も改良される。
なお第一図に示した実施例ではトランジスタブリッジ≠
の交流側端子にのみ交流リアクトル3を接続したが、ダ
イオードブリッジ10の交流(ji接続端子にも別の交
流リアクトルを接続し、交流リアクトル3とのインダク
メンス分を適当ニ選)ことによフ交流電源/からコンデ
ンサ乙に流入する電流をダイオードブリッジ10とトラ
ンジスタブリッジグのダイオード部に分担させて流すこ
とも可能−である0普た、負荷電動機とし゛て交流電動
機りの代りに直流電動機を用いインバ〜タブリッジr、
¥単相にして両極性の直流電流を流すようにした回路に
もこの発明は適用できるのはいう寸でも′Ifl/1゜
さらにまたダイオードブリッジ10をサイリスタブリッ
ジに置換し、負荷ff1tlの故障をゲートしゃ断に、
j:、!7Lや断するエフ・に構成しても、J″−8〔
発明の効果〕 以上実施例に基づいて詳細に説明上ブこようにこの発明
では、交流電源からの流入電力は、順方向電圧降下が高
速ダイオードよシ低い整流用の能動素子を用いたブリッ
ジを通り、回生電力のみを自己消弧形素子と高速ダイオ
ードとから成るブリッジを通して伝送するように構成し
たので、高効率で経済的な電力変換装置を実現すること
ができると込う利点がある。
の交流側端子にのみ交流リアクトル3を接続したが、ダ
イオードブリッジ10の交流(ji接続端子にも別の交
流リアクトルを接続し、交流リアクトル3とのインダク
メンス分を適当ニ選)ことによフ交流電源/からコンデ
ンサ乙に流入する電流をダイオードブリッジ10とトラ
ンジスタブリッジグのダイオード部に分担させて流すこ
とも可能−である0普た、負荷電動機とし゛て交流電動
機りの代りに直流電動機を用いインバ〜タブリッジr、
¥単相にして両極性の直流電流を流すようにした回路に
もこの発明は適用できるのはいう寸でも′Ifl/1゜
さらにまたダイオードブリッジ10をサイリスタブリッ
ジに置換し、負荷ff1tlの故障をゲートしゃ断に、
j:、!7Lや断するエフ・に構成しても、J″−8〔
発明の効果〕 以上実施例に基づいて詳細に説明上ブこようにこの発明
では、交流電源からの流入電力は、順方向電圧降下が高
速ダイオードよシ低い整流用の能動素子を用いたブリッ
ジを通り、回生電力のみを自己消弧形素子と高速ダイオ
ードとから成るブリッジを通して伝送するように構成し
たので、高効率で経済的な電力変換装置を実現すること
ができると込う利点がある。
第1図は従来の電力変換装置の回路図、第2図はこの発
明の一実施例の回路図である○l・・・交流m源、3・
・・交流リアクトル、グ・・・トランジスタブリッジ(
第1のブリッジ)、≠8・・・トランジスタ(自己消弧
形スイッチ)、≠b・・・高速タイオード、io・・・
ダイオードブリッジ(第2のブリッジ)0 出願人代理人 猪 股 清
明の一実施例の回路図である○l・・・交流m源、3・
・・交流リアクトル、グ・・・トランジスタブリッジ(
第1のブリッジ)、≠8・・・トランジスタ(自己消弧
形スイッチ)、≠b・・・高速タイオード、io・・・
ダイオードブリッジ(第2のブリッジ)0 出願人代理人 猪 股 清
Claims (1)
- 並列接続した自己消弧形スイッチと高速タイオードから
なるアームを複数個組合せた第1のブリッジと、順方向
電圧降下が前記高速ダイオードよシ低い能動素子からな
るアームを複数個組合せた第一のブリッジとを有し、前
記第1のブリッジの交流側接続端子はそれぞれ交流リア
クトルを介して、前記第一のブリッジの交流側接続端子
は直接または交流リアクトルを介して交流電源に接続さ
れ、前記第1お工び第2のブリッジの直流側接続端子は
共通接続されたことを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18013282A JPS5970185A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18013282A JPS5970185A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5970185A true JPS5970185A (ja) | 1984-04-20 |
JPH057950B2 JPH057950B2 (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16077966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18013282A Granted JPS5970185A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5970185A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH10327503A (ja) * | 1997-05-23 | 1998-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | 交流電車用静止型周波数変換装置 |
JP2004173451A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | ハイブリッド式電力変換装置 |
JP2004173449A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | ハイブリッド式電力変換装置 |
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-
1982
- 1982-10-14 JP JP18013282A patent/JPS5970185A/ja active Granted
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