JPS6244073A - 交流電源装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、電源とは絶縁されていて波形歪みの少ない
交流を出力する交流電源装置に関する０〔従来技術とそ
の問題点〕 無停電電源装置などの電子機器には、高調波成分が含ま
れておらず、しかも電源とは絶縁されている交流電力を
必要とすることが多い。このような交流電力を出力する
装置としては、交流電源を整流する整流器と、この整流
器が出力する直流を交流に変換するインバータとで構成
されるインバータ装置を使用するのが一般的であるが、
絶縁のために交流電源側、あるいはインバータ出力側に
絶縁用変圧器を挿入する。しかし電源側・出力側いずれ
の交流も商用周波数であることから、この変圧器が大形
かつ高価になるという欠点を有する。

またインバータが出力する交流の高調波を極力減少させ
るため正こパルス幅変調方式のインバータを使用する必
要がある。

〔発明の目的〕

この発明は、電源と絶縁されしかも高調波成分が含まれ
ていない交流電力を小形で出力させることができる交流
電源装置を提供することを目的とする０ （発明の要点〕 この発明は、動作周波数が高い半導体スイッチ素子で構
成されているインバータにより直流電源を高周波数の交
流電力に変換して絶縁用の変圧器に入力させる。半導体
スイッチ素子を組合わせて得られる整流器を互いに逆並
列接続することで他動式変換器を構成し、この他励式変
換器の交流入力端子に上述の変圧器で絶縁された交流電
力を入力させ、整流器を構成している半導体スイッチ素
子を位相制御することにより一方の整流器からは正の電
圧を、他方の整流器からは負の電圧を出力するようにし
て、高調波成分の少い交流電力を得ようとするものであ
る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す主回路接続図である。こ
の第１図において、トランジスタと、このトランジスタ
に逆並列接続されたダイオードとでなる並列回路をブリ
ッジ接続することでトランジスタインバータ１１を形成
させ、これらのトランジスタを高速で順次オン・オフ動
作させることにより、トランジスタインバータ１１は直
流電源１０からの直流電力をきわめて高い周波数の交流
電力に変換する。

この高周波数交流電力を変圧器１２の１次側に与えるこ
とにより、これの２次側からは絶縁された交流電力が出
力されるのであるが、前述したようにこの交流電力の周
波数は商用周波数に比してきわめて高く、従って変圧器
１２は商用周波数用の変圧器よりもはるかに小形・軽量
のものにすることができる。

符号１５は正の電圧を出力するための整流器であり、符
号１６は負の電圧を出力するための整流器であって、そ
れぞれの整流器は、半導体スイッチ素子としてのサイリ
スタをブリッジ接続することによって構成されている。

これらの整流器１５と１６はトランジスタインバータ１
１の出力電圧を転流電圧とする他励式変換器であって、
トランジスタインバータ１１が出力する高い周波数の方
形波を位相制御することによりこの整流器１５．１６の
出力電圧が制御され、フィルタコンデンサ１７により高
調波が除去され出力端子１８に波形歪みのない交流があ
られれる。

変圧器１２とフィルタコンデンサ１７を小形化しようと
するには、トランジスタインバータ１１の出力周波数を
高くするのがもつとも有効な手段である。それ故インバ
ータ１１の出力周波数を、整流器１５と１６を構成して
いる半導体スイッチ素子としてのサイリスタのターンオ
フ時間が問題にならない程度で十分に高い値にしておけ
ば、出力端子１８に接続される負荷が誘導性負荷であっ
て、無効１！流を流す必要がある場合でも、これら整流
器１５．１６を逆変換領域での運転ｌこより無効電流が
供給できる。よって変圧器１２やフィルタコンデンサ１
７を小形会軽量にすることができる０ 前述したように、整流器１５は正電圧を、整流器１６は
負電圧を出力するので、これらの整流器で交流電圧すな
わち正の半波と負の半波とを交互（こ供給することがで
きる。この正の半波から負の半波へ、あるいは負の半波
から正の半波への切換え方法には２５を類あって、第１
の方法は正の半波が出力されている期間は負の半波側は
阻止されており、負の半波が出力されている期間は正の
半波側が阻止されるような方法である。しかしこの方法
では無効電力を負荷に供給するのが困難になることから
、出力電流方向を検出して動作させる方法と併用するこ
とになる。

第２の方法は正電圧出力用の整流器１５と負電圧出力用
の整流器１６とを同時に動作させ、この両整流器１５と
１６との間に循環電流を流しておく方法である。第１図
に示す実施例回路はこの第２の方法の場合であって、上
述の循環電流は整流器１５に直列にｗｃ続されたりアク
ドル１３と、整流器１６に直列接続されたりアクドル１
４とにより過大にならないよう抑制される。

第２図は本発明の第２の実施例を示す主回路接続図であ
って、直流電源１０とトランジスタインバータ１１とは
＠１図の場合と同じである。この第２の実施例において
は、絶縁用の変圧器２２はセンタタップ付きとしている
ので、正の電圧を出力する整流器２５と負の電圧を出力
する整流器２６はいずれもそのアーム数を第１図の場合
に比して半減することができるので、装置の寸法・重量
・コストを節減できる。なお符号２３と２４は循環電流
抑制用のりアクドルであり、符号２７は出力から高調波
成分を除去するためのフィルタリアクトル、符号１８は
出力端子である。

第３図は第１図に示す実施例回路での各部の波形をあら
れした動作波形図であって、第３図（イ）はトランジス
タインバータ１１の出力波形、第３図（ロ）は両整流６
１５．１６の出力波形、第３図（ハ）は出力端子１８に
あられれる波形をそれぞれがあられしている。

スナわちトランジスタインバータ１１が出力する高周波
数の方形波を（８ｇ３図（イ）参照）両整流器１５．１
６のサイリスタで位相制御しく第３図（ロ）参照）、こ
れの高調波をフィルタコンデンサ１７で除去することに
より、波形歪みのない正弦波を得る（第３図ｅ号参照）
ことができる。

なお、第１図と第２図に図示の実施例回路で得られる交
流は単相であるが、正電圧を出力する整流器と負電圧を
出力する整流器とを組合わせて構成される他励変換器を
３組と、これの電源側にあって絶縁目的で使用される変
圧器を３組使用することにより３相交流を得ることがで
きる。また絶縁用の変圧器は１組のみきし、他励変換器
を３組使用して３相交流を出力させることもできる。

上述の説明のように構成された本発明にもとづく交流電
源装置の出力端子１８を他の交流電源たとえば商用の電
力系統に接続すれば、当該交流電源装置を整流器として
動作させることができるが、この場合商用電力系統から
とる電流波形は正弦波であって、高調波が非常に少ない
整流器にすることができる。なおこのような整流器はイ
ンバータと他励変換器との中間にある変圧器を省略する
こともできる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、直流をインバータにより高い周波数
の交流に変換し、この高周波数交流を変圧器で絶縁した
のちに整流器の逆並列接続で構成される他励変換器に供
給し、この他励変換器が前記インバータからの交流出力
を位相制御し、さらにフィルタコンデンサにより高調波
を除去するようにしている。それ故この又流電源装置か
らは電源とは絶縁され、かつ波形歪みの少ない交流が得
られるのであるが、インバータの出力周波数が十分に高
いので絶縁用の変圧器やフィルタ用のコンデンサを小形
にできることから、当該交流電源装置を小形・軽量かつ
低コストにすることができる。

さらにこの交流電源装置の出力側を他の交流電力系統１
こ接続することで高調波がきわめて少ない整流器として
使用できる利点もあわせて有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す主回路接続図であり、第
２図は本発明の第２の実施例を示す主回路接続図、第３
図は第１図に示す実施例回路での各部の波形をあられし
た動作波形図である。 １０　・直流電源、１１　・トランジスタインバータ、
１２．２２・・・変圧器、１３，１４，２３．２４・・
リアクトル、１５，１６，２５．２６・・・整流器、１
７．２７・・・フィルタコンデンサ、１８・・・出力端
子０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）直流を交流に変換するインバータと、このインバー
   タの出力側に接続される変圧器と、この変圧器の出力側
   に接続される半導体スイッチ素子の組み合わせで得られ
   る２組の整流器を相互に逆並列接続して構成される他励
   式変換器と、この他励式変換器の出力側に接続されるフ
   ィルタとで構成された交流電源装置。