KR101691343B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

전력 변환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101691343B1
KR101691343B1 KR1020167015128A KR20167015128A KR101691343B1 KR 101691343 B1 KR101691343 B1 KR 101691343B1 KR 1020167015128 A KR1020167015128 A KR 1020167015128A KR 20167015128 A KR20167015128 A KR 20167015128A KR 101691343 B1 KR101691343 B1 KR 101691343B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
diode
circuit
inverter
power supply
Prior art date
Application number
KR1020167015128A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160070847A (ko
Inventor
마사후미 이치하라
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20160070847A publication Critical patent/KR20160070847A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101691343B1 publication Critical patent/KR101691343B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/344—Active dissipative snubbers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M2001/344—
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion 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
    • H02M3/145—Conversion 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
    • H02M3/155—Conversion 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
    • H02M3/156—Conversion 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
    • 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
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/062—Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • 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
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

정류 회로 및 인버터를 형성한 주회로를 이용한 구성에 있어서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성과 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성을 실현 가능하게 하는 전력 변환 장치를 얻는다. 정류 회로(3)와 인버터(4)의 양측 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 다이오드(5), 및 다이오드(5)의 애노드 및 정류 회로(3)와, 인버터(4)와의 음측 전력 공급 경로의 사이에 접속된 스위칭 소자(6)를 포함하여 형성된 주회로(100)에 있어서, 양측 전력 공급 경로에 마련된 제1 단자 P와 제2 단자 P1의 사이를 개방하고, 제2 단자 P1과 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)의 접속점에 마련된 제3 단자 PR의 사이에 리액터(13)를 마련함으로써, 승압 초퍼 회로를 구성하도록 했다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERSION DEVICE}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것이다.
교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하고, 정류 후의 직류를 교류로 변환하여 모터를 구동하는 모터 구동용의 전력 변환 장치에 있어서는, 모터 감속시에 있어서의 회생 에너지를 외부 저항에 전류를 흘림으로써 소비하기 위한 브레이크 트랜지스터를 구비하는 구성이 일반적이다. 한편으로, 교류 전원의 전압이 변동하여, 전압 전하가 발생한 경우에도 안정 동작하는 구성이나, 모터의 토크·출력 향상을 가능하게 한 구성이 요구되고 있다.
종래, 전동 파워 스티어링용의 모터를 구동하는 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 승압 동작과 회생 동작을 전환하여 사용 가능한 구성이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1: 일본 특개 2004－166441호 공보
그렇지만, 상기 종래 기술은 스위칭 소자를 포함하는 승압 회로 혹은 회생 전력 소비 회로를 내부에서 전환하여 사용하는 것이 전제가 되어 있어, 전환을 위한 스위칭 소자가 필요하다. 특히, 직류 전압 공급 경로에 마련된 스위칭 소자로서는, 정상(定常)적으로 정격 전류를 흘릴 수 있는 것일 필요가 있기 때문에, 장치의 대형화나 고비용화를 초래한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성과 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성을 배타적으로 혹은 동시에 실현 가능하게 하는 전력 변환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전력 변환 장치는, 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로를 구비한 전력 변환 장치로서, 상기 주회로는, 상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측(positive-side) 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 다이오드와, 상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측(negative-side) 전력 공급 경로와 상기 다이오드의 애노드의 사이에 접속된 스위칭 소자와, 상기 양측 전력 공급 경로상에 마련된 제1 단자와, 상기 제1 단자보다도 상기 정류 회로측의 상기 양측 전력 공급 경로상에 마련되고, 상기 제1 단자와의 사이가 분리된 제2 단자와, 상기 다이오드와 상기 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 제3 단자를 구비하고, 상기 제2 단자와 상기 제3 단자의 사이에 마련된 리액터를 구비하고, 상기 다이오드, 상기 스위칭 소자, 및 상기 리액터에 의해 상기 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 초퍼 회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정류 회로 및 인버터 회로에 의한 구성에 있어서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성으로 할 때에 제1 단자와 제2 단자의 사이를 단락시키는 단락 회로와, 제1 단자와 제3 단자의 사이에 접속하는 저항을 마련하는 것에 대신하여, 제2 단자와 제3 단자의 사이에 접속하는 리액터를 마련함으로써, 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성으로 할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치의 도 1과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 2에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태 2에 따른 전력 변환 장치의 도 7과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시 형태 3에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시 형태 3에 따른 전력 변환 장치의 도 13과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에 대해 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 2는 도 1에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시하는 것처럼, 주회로(100)는 복수의 정류 소자가 풀 브릿지 접속되어 구성되고, 단자 R, S, T를 통해서 교류 전력이 공급되는 정류 회로(3)와, 복수의 스위칭 소자가 풀 브릿지 접속되어 구성되어, 부하를 구동하는 인버터(4)와, 인버터(4)로의 양측 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 다이오드(5)와, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 음측 전력 공급 경로와, 다이오드(5)의 애노드와의 사이에 접속된 스위칭 소자(6)를 구비하고 있다. 스위칭 소자(6)로서는, 예를 들면, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET, IGBT 등으로 구성할 수 있다.
또, 주회로(100)는 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 양측 전력 공급 경로에 마련된 P단자(제1 단자)와, P단자(제1 단자)보다도 정류 회로(3)측의 양측 전력 공급 경로에 마련되고, P단자(제1 단자)와의 사이가 분리된 P1단자(제2 단자)와, 다이오드(5)와 스위칭 소자(6)의 접속점으로부터 인출된 PR단자(제3 단자)와, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 음측 전력 공급 경로에 마련된 N단자를 구비하고 있다. 또한, 주회로(100)에는, 인버터(4) 및 스위칭 소자(6)를 제어하기 위한 제어 수단(7)이 접속되는 단자도 마련되어 있지만, 여기에서는 도시를 생략하고 있다. 또, 도 2에 도시하는 예에서는, P1단자(제2 단자)와 정류 회로(3)의 사이에 돌입전류(inrush current) 방지 회로(9)를 마련한 예를 나타내고 있다. 이 돌입전류 방지 회로(9)에 대해서는 후술한다.
실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치는, 도 1에 도시하는 예에서는, 단자 R, S, T에 교류 전원(1)이 접속되고, 인버터(4)의 부하로서 모터(2)가 접속된 예를 나타내고 있다. 인버터(4)의 입력 단자에는, 인버터(4)로의 직류 전압을 평활하는 평활 콘덴서(8)가 접속된다. 이 평활 콘덴서(8)는, 실제로는 P단자(제1 단자)와 N단자의 사이에 접속되지만, 설명의 편의상, 여기에서는 간략화한 도면을 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는, P단자(제1 단자), P1단자(제2 단자), 및 PR단자(제3 단자)에 외부 소자를 접속함으로써, 모터(2)의 감속시에 있어서의 회생 에너지(회생 전력)를 소비하는 회생 전력 소비 동작, 및 인버터(4)에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작 중 어느 것을 행하는 예에 대해 설명한다.
도 3은 도 2에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시하는 것처럼, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우에는, P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 단락 회로(200)에 의해 접속하고, P1단자(제2 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속한다. 이 브레이크 저항(12)과, 주회로(100)에 포함되는 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)로 브레이크 회로를 구성한다.
여기서, 단락 회로(200)로서는, 동판(銅版)이나 동선(銅線) 등의 금속 도체여도 되고, 역률(力率) 개선용의 직류 리액터여도 된다. 인버터(4)로부터 발생하는 고주파 노이즈를 억제하기 위한 리액터를 접속하는 것도 상정한 것이다. 이 단락 회로(200)의 구성에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
또, 상술한 돌입전류 방지 회로(9)는 교류 전원(1)의 투입시에 있어서 평활 콘덴서(8)로의 돌입전류를 방지하는 기능을 가지고 있고, 충전용 저항(10)과 스위치(11)에 의해 구성되어 있다. 교류 전원(1) 투입시에는 스위치(11)가 개방되어 충전용 저항(10)을 통해서 평활 콘덴서(8)에 예비 충전되고, 그 후 스위치(11)가 닫힘으로써 통상 운전으로 이행한다.
회생 전력 소비 동작에서는, 제어 수단(7)은, 예를 들면, 인버터(4)의 입력간 전압을 감시하고, 이 입력간 전압이 미리 설정한 규정치를 넘었을 경우에, 스위칭 소자(6)를 온 제어하여, 브레이크 저항(12)에 전류를 흘림으로써, 모터(2)의 감속 동작에 의해 발생한 회생 전력을 소비시킨다. 인버터(4)의 입력간 전압이 규정치 이하가 되면, 스위칭 소자(6)를 오프 제어한다. 이것에 의해, 인버터(4)의 입력 직류 전압이 높아짐으로써 과전압 보호 기능이 동작하는 것을 피하게 된다. 또한, 이 제어 수단(7)에 의한 회생 전력 소비 동작은, 기존의 종래 기술이며, 이 회생 전력 소비 동작에 있어서의 스위칭 소자(6)의 제어 수법에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이것에 대해, 도 1에 도시하는 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치에서는, 인버터(4)에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성으로 하고 있다.
도 1에 도시하는 것처럼, 승압 동작을 행하는 경우에는, P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, P1단자(제2 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속한다. 이 리액터(13)와, 주회로(100)에 포함되는 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)로 승압 초퍼 회로를 구성한다.
이 승압 동작에서는, 제어 수단(7)은, 예를 들면, 회생 전력 소비 동작의 경우와 마찬가지로 인버터(4)의 입력 직류 전압을 감시하고, 이 입력간 전압이 미리 설정한 전압치가 되도록, 스위칭 소자(6)를 온 오프 제어하여, 인버터(4)에 공급하는 직류 전력을 승압한다. 또한, 이 제어 수단(7)에 의한 승압 동작은, 기존의 종래 기술이며, 이 승압 동작에 있어서의 스위칭 소자(6)의 제어 수법에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
모터(2)가 예를 들면 U상, V상, W상의 삼상(三相)의 고정자 권선을 가지고, 회전자에 영구자석을 이용한 삼상 전동기인 경우, 회전자가 회전함으로써 영구자석의 자속이 고정자 권선에 쇄교(鎖交)하여 유기 전압이 발생하고, 이 유기 전압과 인버터(4)로부터 출력되는 전압의 전위차에 의해서 고정자 권선에 흐르는 전류에 비례한 토크를 출력한다. 이 모터(2)의 출력 토크는, 고정자 권선에 흐르는 전류와 고정자 권선의 권수의 곱셈치에 비례하기 때문에, 인버터(4)가 출력하는 각 상전류를 증가시킴으로써, 모터(2)의 출력 토크를 증가시킬 수 있지만, 이 경우에는, 모터(2)의 동손(銅損)이나 인버터(4)에서의 도통 손실이 증가하여 고효율화의 저해 요인이 된다.
한편, 고정자 권선을 증가시킴으로써도 모터(2)의 출력 토크를 증가시킬 수 있지만, 이 경우에는, 고정자 권선에 흐르는 전류를 동등하게 하기 위해서 인버터(4)로부터 출력되는 전압을 상승시킬 필요가 있다.
본 실시 형태에 따른 전력 변환 장치에서는, 인버터(4)의 입력 전압을 승압 함으로써, 인버터(4)로부터 출력되는 전압을 상승시킬 수 있으므로, 모터(2)의 고정자 권선의 권수를 증가시킴으로써, 인버터(4)가 출력하는 각 상전류를 증가시키는 일 없이, 즉, 모터(2)의 동손이나 인버터(4)에서의 도통 손실을 거의 증가시키는 일 없이, 모터(2)의 출력 토크를 상승시킬 수 있어, 고효율화에 기여할 수 있다.
또, 인버터(4)의 입력 전압을 승압하여, 인버터(4)로부터 출력되는 각 상전압을 상승시켰을 경우에, 승압 동작을 행하지 않는 구성과 동등한 출력 토크를 얻는 경우에는, 고정자 권선에 흐르는 전류를 줄일 수 있어, 고정자 권선의 선 지름을 소경화(小徑化)할 수 있어, 모터(2)의 소형화, 및 모터까지의 배선 지름의 소경화에 기여할 수 있다.
추가로는, 모터(2)가 필요로 하는 출력 토크에 따라서, 인버터(4)의 입력 전압을 변화시키는, 즉, 승압비를 바꾸도록 하면, 인버터(4)의 출력 전압을 모터(2)가 필요로 하는 출력 토크에 따른 값으로 조정할 수 있다.
또, 예를 들면, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 전압이 저하했을 경우에는, 정류 회로(3)의 출력 전압치도 저하하게 되지만, 그 저하분을 승압에 의해 보상하는 것도 가능해지고, 나아가서는, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 전압치에 대해 폭넓게 대응 가능해진다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치의 도 1과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 5는 도 4에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 6은 도 5에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시하는 것처럼, 주회로(100a)에 있어서 돌입전류 방지 회로(9)가 양측 전력 공급 경로의 P단자(제1 단자)보다도 인버터(4)측에 마련된 구성에 있어서도, 도 6에 도시하는 것처럼, P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 단락 회로(200)에 의해 접속하고, P단자(제1 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속하여 브레이크 회로를 구성함으로써, 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성으로 할 수 있고, 또, 도 4에 도시하는 것처럼, P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, P1단자(제2 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속하여 승압 초퍼 회로를 구성함으로써, 승압 동작을 행하는 구성으로 할 수 있다.
이상 설명한 것처럼, 실시 형태 1에 따른 전력 변환 장치에 의하면, 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로, 모터를 구동하는 인버터, 정류 회로와 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 다이오드, 및 정류 회로와 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로와, 다이오드의 애노드와의 사이에 접속된 스위칭 소자를 포함하여 형성되고, 양측 전력 공급 경로에 마련된 P단자(제1 단자)와, P단자(제1 단자)보다도 정류 회로측의 양측 전력 공급 경로에 마련되고, P단자(제1 단자)와의 사이가 분리된 P1단자(제2 단자)와, 다이오드 및 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 PR단자(제3 단자)를 구비하는 주회로에 있어서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성으로 할 때에 P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 단락시키는 단락 회로와, P단자(제1 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 접속하는 저항을 마련하는 것에 대신하여, P1단자(제2 단자)와 PR단자(제3 단자)의 사이에 접속하는 리액터를 마련함으로써, 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 1에서는, 돌입전류 방지 회로를 정류 회로와 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로에 마련한 구성에 대해 설명했지만, 이 돌입전류 방지 회로를 정류 회로와 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로에 마련한 구성이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
실시 형태 2.
도 7은 실시 형태 2에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 8은 도 7에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 9는 도 8에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 7, 8, 9에 도시하는 예에서는, 주회로(100b)는 다이오드(5)의 애노드가 음측 전력 공급 경로에 접속되고, 스위칭 소자(6)가 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 양측 전력 공급 경로와 다이오드(5)의 캐소드의 사이에 접속된 예를 나타내고 있다.
또, 주회로(100b)는, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 음측 전력 공급 경로에 마련된 N단자(제1 단자)와 N단자(제1 단자)보다도 정류 회로(3)측의 음측 전력 공급 경로에 마련되고, N단자(제1 단자)와의 사이가 분리된 N1단자(제2 단자)와, 다이오드(5)와 스위칭 소자(6)의 접속점으로부터 인출된 NR단자(제3 단자)와, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 양측 전력 공급 경로에 마련된 P단자를 구비하고 있다. 또한, 도 8에 도시하는 예에서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 인버터(4) 및 스위칭 소자(6)를 제어하기 위한 제어 수단(7)이 접속되는 단자의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 8에 도시하는 예에서는, 음측 전력 공급 경로의 N1단자(제2 단자)와 정류 회로(3)의 사이에 돌입전류 방지 회로(9)를 마련한 예를 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는, N단자(제1 단자), N1단자(제2 단자), 및 NR단자(제3 단자)에 외부 소자를 접속함으로써, 모터(2)의 감속시에 있어서의 회생 에너지를 소비하는 회생 전력 소비 동작, 및 인버터(4)에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작 중 어느 것을 행하는 예에 대해 설명한다.
도 9에 도시하는 것처럼, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우에는, N단자(제1 단자)와, N1단자(제2 단자)의 사이를 단락 회로(200)에 의해 접속하고, N단자(제1 단자)와 NR단자(제3 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속한다. 이 브레이크 저항(12)과, 주회로(100b)에 포함되는 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)로 브레이크 회로를 구성한다.
도 9에 도시하는 구성에 있어서도, 실시 형태 1에 있어서 설명한 도 3의 구성과 마찬가지의 회생 전력 소비 동작이 가능하다.
또, 도 7에 도시하는 것처럼, 승압 동작을 행하는 경우에는, N단자(제1 단자)와 N1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, N1단자(제2 단자)와 NR단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속한다. 이 리액터(13)와, 주회로(100b)에 포함되는 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)로 승압 초퍼 회로를 구성한다.
도 7에 도시하는 구성에 있어서도, 실시 형태 1에 있어서 설명한 도 1의 구성과 마찬가지의 승압 동작이 가능하다.
도 10은 실시 형태 2에 따른 전력 변환 장치의 도 7과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 11은 도 10에 도시하는 전력 변환 장치를 구성하는 주회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 또, 도 12는 도 11에 도시하는 구성의 주회로에 있어서, 회생 전력 소비 동작을 행하는 경우의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 11에 도시하는 것처럼, 주회로(100c)에 있어서 돌입전류 방지 회로(9)가 음측 전력 공급 경로의 N단자(제1 단자)보다도 인버터(4)측에 마련된 구성에 있어서도, 도 12에 도시하는 것처럼, N단자(제1 단자)와 N1단자(제2 단자)의 사이를 단락 회로(200)에 의해 접속하고, N단자(제1 단자)와 NR단자(제3 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속하여 브레이크 회로를 구성함으로써, 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성으로 할 수 있고, 또 도 10에 도시하는 것처럼, N단자(제1 단자)와 N1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, N1단자(제2 단자)와 NR단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속하여 승압 초퍼 회로를 구성함으로써, 승압 동작을 행하는 구성으로 할 수 있다.
이상 설명한 것처럼, 실시 형태 2에 따른 전력 변환 장치에 의하면, 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로, 모터를 구동하는 인버터, 정류 회로와 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로에 애노드가 접속된 다이오드, 및 정류 회로와 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로와 다이오드의 캐소드의 사이에 접속된 스위칭 소자를 포함하여 형성되고, 음측 전력 공급 경로에 마련된 N단자(제1 단자)와, N단자(제1 단자)보다도 정류 회로측의 음측 전력 공급 경로에 마련되고, N단자(제1 단자)와의 사이가 분리된 N1단자(제2 단자)와, 다이오드 및 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 NR단자(제3 단자)를 구비하는 주회로에 있어서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 회생 전력 소비 동작을 행하는 구성으로 할 때에 N단자(제1 단자)와 N1단자(제2 단자)의 사이를 단락시키는 단락 회로와, N단자(제1 단자)와 NR단자(제3 단자)와의 사이에 접속하는 저항을 마련하는 것에 대신하여, N1단자(제2 단자)와 NR단자(제3 단자)의 사이에 접속하는 리액터를 마련함으로써, 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 동작을 행하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 2에서는, 돌입전류 방지 회로를 정류 회로와 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로에 마련한 구성에 대해 설명했지만, 이 돌입전류 방지 회로를 정류 회로와 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로에 마련한 구성이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
실시 형태 3.
도 13은 실시 형태 3에 따른 전력 변환 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 13에 도시하는 예에서는, 주회로(100d)는, 실시 형태 1, 2에 있어서 설명한 다이오드(5) 및 스위칭 소자(6)를 대신하여, 인버터(4)로의 양측 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 제1 다이오드(5a) 및 제2 다이오드(5b)와, 제1 다이오드(5a)의 애노드 및 인버터(4)로의 음측 전력 공급 경로의 사이에 접속된 제1 스위칭 소자(6a)와, 인버터(4)로의 음측 전력 공급 경로와 제2 다이오드(5b)의 애노드의 사이에 접속된 제2 스위칭 소자(6b)를 구비하고 있다.
또, 도 13에 도시하는 예에서는, 제1 다이오드(5a)와 제1 스위칭 소자(6a)의 접속점에는, PR1 단자(제3 단자)가 마련되고, 제2 다이오드(5b)와 제2 스위칭 소자(6b)의 접속점에는, PR2 단자(제4 단자)가 마련되어 있다.
또, 도 13에 도시하는 예에서는, 돌입전류 방지 회로(9)가 양측 전력 공급 경로의 P단자(제1 단자)보다도 인버터(4)측에 마련된 구성을 나타내고 있지만, 상술한 실시 형태 1과 마찬가지로, 돌입전류 방지 회로(9)가 양측 전력 공급 경로의 P1단자(제2 단자)보다도 정류 회로(3)측에 마련된 구성이어도 되고, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 음측 전력 공급 경로에 마련한 구성이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
본 실시 형태에서는, 도 13에 도시하는 것처럼, P단자(제1 단자)와 P1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, P단자(제1 단자)와 PR2 단자(제4 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속하여 브레이크 회로를 구성함과 아울러, P1단자(제2 단자)와 PR1 단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속하여 승압 초퍼 회로를 구성함으로써, 회생 전력 소비 동작과 승압 동작을 병용하는 것이 가능하다.
도 14는 실시 형태 3에 따른 전력 변환 장치의 도 13과는 다른 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 14에 도시하는 예에서는, 주회로(100e)는, 제1 다이오드(5a) 및 제2 다이오드(5b)의 애노드가 인버터(4)로의 음측 전력 공급 경로에 접속되고, 제1 스위칭 소자(6a)가 제1 다이오드(5a)의 캐소드 및 인버터(4)로의 양측 전력 공급 경로의 사이에 접속되고, 제2 스위칭 소자(6b)가 인버터(4)로의 양측 전력 공급 경로와 제2 다이오드(5b)의 캐소드의 사이에 접속되어 있다.
또, 도 14에 도시하는 예에서는, 제1 다이오드(5a)와 제1 스위칭 소자(6a)의 접속점에는, NR1 단자(제3 단자)가 마련되고, 제2 다이오드(5b)와 제2 스위칭 소자(6b)의 접속점에는, NR2 단자(제4 단자)가 마련되어 있다.
또, 도 14에 도시하는 예에서는, 돌입전류 방지 회로(9)가 음측 전력 공급 경로의 N단자(제1 단자)보다도 인버터(4)측에 마련된 구성을 나타내고 있지만, 상술한 실시 형태 2와 마찬가지로, 돌입전류 방지 회로(9)가 음측 전력 공급 경로의 N1단자(제2 단자)보다도 정류 회로(3)측에 마련된 구성이어도 되고, 정류 회로(3)와 인버터(4) 사이의 양측 전력 공급 경로에 마련한 구성이어도 되는 것은 말할 필요도 없다.
이 도 14에 도시하는 예에 있어서도, N단자(제1 단자)와 N1단자(제2 단자)의 사이를 개방하고, N단자(제1 단자)와 NR2 단자(제4 단자)의 사이에 브레이크 저항(12)을 접속하여 브레이크 회로를 구성함과 아울러, N1단자(제2 단자)와 NR1 단자(제3 단자)의 사이에 리액터(13)를 접속하여 승압 초퍼 회로를 구성함으로써, 도 13에 도시하는 예와 마찬가지로, 회생 전력 소비 동작과 승압 동작을 병용하는 것이 가능하다.
이상 설명한 것처럼, 실시 형태 3에 따른 전력 변환 장치에 의하면, 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로에 있어서, 외부 소자를 접속함으로써 승압 초퍼 회로와 브레이크 회로를 동시에 구성 가능한 구성으로 했으므로, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터의 회생 전력 소비 동작과 승압 동작을 병용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 주회로를 구성하는 다이오드나 스위칭 소자로서는, 일반적으로는 규소(Si：실리콘)를 재료로 하는 Si계 반도체를 이용하는 것이 주류이지만, 탄화규소(SiC：시리콘카바이드)나 질화 갈륨(GaN), 다이아몬드를 재료로 하는 와이드 밴드 갭(WBG) 반도체를 이용해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
이러한 WBG 반도체에 의해서 형성된 다이오드나 스위칭 소자는, 내(耐)전압성이 높고, 허용 전류 밀도도 높다. 그 때문에, 그것들을 적용함으로써 보다 소형화된 파워 반도체 모듈을 실현할 수 있고, 이들 소형화된 파워 반도체 모듈을 이용함으로써, 전력 변환 장치의 소형화가 가능해진다.
또, 이러한 WBG 반도체에 의해서 형성된 다이오드나 스위칭 소자는, 내열성도 높다. 그 때문에, 전력 변환 장치의 히트 싱크의 방열 핀의 소형화가 가능하므로, 한층 더 소형화가 가능하게 된다.
추가로, 이러한 WBG 반도체에 의해서 형성된 다이오드나 스위칭 소자는, 전력 손실이 낮다. 그 때문에, 다이오드나 스위칭 소자의 고효율화가 가능하고, 나아가서는 파워 반도체 모듈이나 전력 변환 장치의 고효율화가 가능하게 된다.
또한, 파워 반도체 모듈을 구성하는 다이오드나 스위칭 소자의 모두가 WBG 반도체에 의해서 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 상술한 실시 형태에 있어서는, 적어도 승압 초퍼 회로나 브레이크 회로를 구성하는 스위칭 소자가 WBG 반도체에 의해서 형성됨으로써, 고속 스위칭 제어가 가능해져 고정밀한 승압 제어나 회생 전력 소비 동작을 행할 수 있다. 또한, 그 외의 다이오드나 스위칭 소자를 WBG 반도체에 의해서 형성함으로써, 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하고, 추가로는, 인버터를 구성하는 각 스위칭 소자를 WBG 반도체로 구성해도 되고, 이것에 의해 파워 반도체 모듈이나 전력 변환 장치의 한층 더 고효율화를 도모할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또, 상술한 실시 형태에서는, 스위칭 소자로서, 예를 들면, 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET, IGBT를 예로서 들었지만, 통상의 MOSFET보다도 깊은 P층을 가지고, 깊은 P층이 n층과 넓게 접함으로써 저온(low-on) 저항이면서 높은 전압 내력을 가지고, 고효율인 스위칭 소자로서 알려져 있는 슈퍼 접합 구조의 MOSFET(Metal－Oxide－Semiconductor Field－Effect Transistor)나, 절연 게이트 반도체 장치, 바이폴러 트랜지스터 등을 이용해도, 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능하고, 한층 더 저손실화를 실현할 수 있어, 고효율인 파워 반도체 모듈이나 전력 변환 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에 제시한 구성은, 본 발명의 구성의 일례이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 일부를 생략하는 등 변경하여 구성하는 것도 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명은 정류 회로 및 인버터 회로에 의한 구성에 있어서, 장치의 대형화나 고비용화를 초래하는 일 없이, 모터의 회생 전력 소비 동작과 승압 동작을 실현되는 기술로서 유용하고, 특히, 입력 전압에 대해 폭넓게 대응할 필요가 있는 경우나, 입력 전압의 변동의 영향을 고려할 필요가 있는 경우에 적용 가능한 구성으로서 적합하다.
1: 교류 전원, 2: 모터,
3: 정류 회로, 4: 인버터,
5: 다이오드, 5a: 제1 다이오드,
5b: 제2 다이오드, 6: 스위칭 소자,
6a: 제1 스위칭 소자, 6b: 제2 스위칭 소자,
7: 제어 수단, 8: 평활 콘덴서,
9: 돌입전류 방지 회로, 10: 충전용 저항,
11: 스위치, 12: 브레이크 저항,
13: 리액터,
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: 주회로,
200: 단락 회로.

Claims (16)

  1. 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로를 구비한 전력 변환 장치로서,
    상기 주회로는,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측(positive-side) 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 다이오드와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측(negative-side) 전력 공급 경로와 상기 다이오드의 애노드의 사이에 접속된 스위칭 소자와,
    상기 양측 전력 공급 경로상에 마련되어, 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제1 단자와,
    상기 제1 단자보다도 상기 정류 회로측의 상기 양측 전력 공급 경로상에 마련되고, 상기 제1 단자와의 사이가 분리된 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제2 단자와,
    상기 다이오드와 상기 스위칭 소자의 접속점으로부터, 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제3 단자를 구비하고,
    상기 주회로의 외부에 마련된 외부 소자로서, 상기 제2 단자와 상기 제3 단자의 사이에 마련된 리액터를 구비하고,
    상기 다이오드, 상기 스위칭 소자, 및 상기 리액터에 의해 상기 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 초퍼 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로를 구비한 전력 변환 장치로서,
    상기 주회로는,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로에 캐소드가 접속된 제1 다이오드 및 제2 다이오드와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로와, 상기 제1 다이오드의 애노드와의 사이에 접속된 제1 스위칭 소자와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로와 상기 제2 다이오드의 애노드의 사이에 접속된 제2 스위칭 소자와,
    상기 양측 전력 공급 경로상에 마련된 제1 단자와,
    상기 제1 단자보다도 상기 정류 회로측의 상기 양측 전력 공급 경로상에 마련되고, 상기 제1 단자와의 사이가 분리된 제2 단자와,
    상기 제1 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 제3 단자와,
    상기 제2 다이오드와 상기 제2 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 제4 단자를 구비하고,
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자의 사이에 마련된 리액터와,
    상기 제1 단자와 상기 제4 단자의 사이에 마련된 저항을 구비하고,
    상기 제1 다이오드, 상기 제1 스위칭 소자, 및 상기 리액터에 의해 상기 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 초퍼 회로를 구성하고, 상기 제2 다이오드, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 저항에 의해 상기 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 브레이크 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 인버터로의 직류 전압을 평활하는 평활 콘덴서로의 돌입전류 방지 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 양측 전력 공급 경로의 상기 제2 단자보다도 상기 정류 회로측에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 양측 전력 공급 경로의 상기 제1 단자보다도 상기 인버터측에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 음측 전력 공급 경로에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 다이오드 및 상기 스위칭 소자 중, 적어도 상기 스위칭 소자가 와이드 밴드 갭 반도체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 와이드 밴드 갭 반도체는, 탄화규소, 질화 갈륨계 재료 또는 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로를 구비한 전력 변환 장치로서,
    상기 주회로는,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로에 애노드가 접속된 다이오드와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로와, 상기 다이오드의 캐소드와의 사이에 접속된 스위칭 소자와,
    상기 음측 전력 공급 경로상에 마련되어, 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제1 단자와,
    상기 제1 단자보다도 상기 정류 회로측의 상기 음측 전력 공급 경로상에 마련되고, 상기 제1 단자와의 사이가 분리된 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제2 단자와,
    상기 다이오드와 상기 스위칭 소자의 접속점으로부터, 외부 소자가 접속 가능하도록 인출된 제3 단자를 구비하고,
    상기 주회로의 외부에 마련된 외부 소자로서, 상기 제2 단자와 상기 제3 단자의 사이에 마련된 리액터를 구비하고,
    상기 다이오드, 상기 스위칭 소자, 및 상기 리액터에 의해 상기 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 초퍼 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 교류 전원으로부터 공급되는 교류를 정류하는 정류 회로와 모터를 구동하는 인버터를 포함하여 형성된 주회로를 구비한 전력 변환 장치로서,
    상기 주회로는,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 음측 전력 공급 경로에 애노드가 접속된 제1 다이오드 및 제2 다이오드와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로와 상기 제1 다이오드의 캐소드의 사이에 접속된 제1 스위칭 소자와,
    상기 정류 회로와 상기 인버터 사이의 양측 전력 공급 경로와 상기 제2 다이오드의 캐소드의 사이에 접속된 제2 스위칭 소자와,
    상기 음측 전력 공급 경로상에 마련된 제1 단자와,
    상기 제1 단자보다도 상기 정류 회로측의 상기 음측 전력 공급 경로상에 마련되고, 상기 제1 단자와의 사이가 분리된 제2 단자와,
    상기 제1 다이오드와 상기 제1 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 제3 단자와,
    상기 제2 다이오드와 상기 제2 스위칭 소자의 접속점으로부터 인출된 제4 단자를 구비하고,
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자의 사이에 마련된 리액터와,
    상기 제1 단자와 상기 제4 단자의 사이에 마련된 저항을 구비하고,
    상기 제1 다이오드, 상기 제1 스위칭 소자, 및 상기 리액터에 의해 상기 인버터에 공급하는 직류 전력을 승압하는 승압 초퍼 회로를 구성하고, 상기 제2 다이오드, 상기 제2 스위칭 소자, 및 상기 저항에 의해 상기 모터로부터의 회생 전력을 소비하는 브레이크 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 인버터로의 직류 전압을 평활하는 평활 콘덴서로의 돌입전류 방지 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 음측 전력 공급 경로의 상기 제2 단자보다도 상기 정류 회로측에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 음측 전력 공급 경로의 상기 제1 단자보다도 상기 인버터측에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 주회로는, 상기 돌입전류 방지 회로가 상기 양측 전력 공급 경로에 마련된 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 다이오드, 상기 제2 다이오드, 상기 제1 스위칭 소자, 및 상기 제2 스위칭 소자 중, 적어도 상기 제2 스위칭 소자가 와이드 밴드 갭 반도체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 와이드 밴드 갭 반도체는, 탄화규소, 질화 갈륨계 재료 또는 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
KR1020167015128A 2013-12-26 2013-12-26 전력 변환 장치 KR101691343B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/084896 WO2015097815A1 (ja) 2013-12-26 2013-12-26 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160070847A KR20160070847A (ko) 2016-06-20
KR101691343B1 true KR101691343B1 (ko) 2016-12-29

Family

ID=52574639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167015128A KR101691343B1 (ko) 2013-12-26 2013-12-26 전력 변환 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9680389B2 (ko)
JP (1) JP5611496B1 (ko)
KR (1) KR101691343B1 (ko)
CN (1) CN105850025B (ko)
DE (1) DE112013007659T5 (ko)
RU (1) RU2615170C1 (ko)
TW (1) TWI521854B (ko)
WO (1) WO2015097815A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5933873B1 (ja) * 2015-01-19 2016-06-15 三菱電機株式会社 回生コンバータ
WO2017098836A1 (ja) * 2015-12-09 2017-06-15 富士電機株式会社 電力変換装置
ES2875448T3 (es) * 2016-08-11 2021-11-10 Siemens Energy AS Sistema y método de distribución de energía
DE112016007157T5 (de) * 2016-08-19 2019-05-02 Mitsubishi Electric Corporation Leistungswandler-Vorrichtung
WO2018078837A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 三菱電機株式会社 電動機駆動装置
CN107393736A (zh) * 2017-09-11 2017-11-24 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种具有可靠供电的高压断路器电机操动机构
US11258345B2 (en) * 2017-12-19 2022-02-22 Vestas Wind Systems A/S Method for operating a plurality of chopper circuits
US10483869B1 (en) * 2018-07-13 2019-11-19 Stmicroelectronics Ltd Power conversion circuit having inrush current limiting resistor bypass
US11923798B2 (en) * 2019-02-07 2024-03-05 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Drive system with inverter and electric motor, and method for operating a drive system
JP6993596B2 (ja) * 2020-03-31 2022-01-13 ダイキン工業株式会社 駆動装置
JP7452315B2 (ja) 2020-07-31 2024-03-19 富士電機株式会社 電力変換装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006005981A (ja) 2004-06-15 2006-01-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
CN102354984A (zh) 2011-10-11 2012-02-15 辽宁省电力有限公司 一种基于boost斩波技术的变频稳压控制系统及方法
JP2012182867A (ja) 2011-02-28 2012-09-20 Denso Corp 電源装置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0318285A (ja) * 1989-06-14 1991-01-25 Mitsubishi Electric Corp インバータ装置
JP3205755B2 (ja) 1991-10-29 2001-09-04 新日本製鐵株式会社 バッテリ電源における電動機の電力回生方法
JP2599181Y2 (ja) * 1993-04-19 1999-08-30 東洋電機製造株式会社 電圧形インバ−タ装置
JPH07256147A (ja) * 1994-03-18 1995-10-09 Hitachi Koki Co Ltd 遠心機用モータの制御装置
JPH08168250A (ja) 1994-12-13 1996-06-25 Toshiba Corp 電力変換装置
FR2735296B1 (fr) * 1995-06-08 1997-08-22 Sgs Thomson Microelectronics Circuit et procede de commande d'un limiteur d'appel de courant dans un convertisseur de puissance
JPH10174456A (ja) 1996-12-05 1998-06-26 Hitachi Ltd インバータ付き空気調和機
DE19739553A1 (de) 1997-09-09 1999-03-11 Siemens Ag Vorladeschaltung für einen am Ausgang eines netzgeführten Stromrichters angeschlossenen Kondensator
JP3678582B2 (ja) 1998-04-28 2005-08-03 株式会社指月電機製作所 電力変換装置および該装置の回生用付加装置
JP4284478B2 (ja) * 1998-12-28 2009-06-24 株式会社安川電機 インバータ装置
US6426885B1 (en) * 1999-10-06 2002-07-30 Hitachi, Ltd. Inverter device and motor driving device provided with inrush current prevention circuit
JP3451480B2 (ja) * 2000-02-22 2003-09-29 住友重機械工業株式会社 射出成形機
DE10156694B4 (de) 2001-11-17 2005-10-13 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung
WO2004012325A1 (ja) * 2002-07-30 2004-02-05 Daikin Industries, Ltd. Ａｃ／ａｃ電力変換のための電力モジュール
JP2004166441A (ja) 2002-11-15 2004-06-10 Toyoda Mach Works Ltd 電動パワーステアリング装置
KR100488528B1 (ko) * 2003-05-16 2005-05-11 삼성전자주식회사 모터전원공급장치
JP4418259B2 (ja) * 2004-02-27 2010-02-17 株式会社日立製作所 電動ブレーキ装置
JP4069945B2 (ja) * 2006-01-05 2008-04-02 ダイキン工業株式会社 整流回路及び三相整流装置
JP5186829B2 (ja) * 2007-08-07 2013-04-24 ダイキン工業株式会社 直接形電力変換装置
FR2928056B1 (fr) * 2008-02-21 2010-02-19 Schneider Toshiba Inverter Dispositif de protection d'un variateur de vitesse contre les surintensites.
JP5260090B2 (ja) 2008-03-10 2013-08-14 株式会社日立産機システム 電力変換装置
ES2709773T3 (es) * 2008-09-01 2019-04-17 Mitsubishi Electric Corp Circuito convertidor y aparato de control de accionamiento de motor, acondicionador de aire, refrigerador y cocina de calentamiento por inducción equipados con el circuito
DE102009054971A1 (de) 2009-12-18 2011-06-22 LTi DRiVES GmbH, 35633 Generator-Netzeinspeiseschaltung
DK2372892T3 (da) * 2010-03-30 2013-06-10 Michael Koch Gmbh Indretning og fremgangsmåde til mellemlagring af elektrisk bremseenergi fra en motor, der drives på en vekselretter
DE112010005771T5 (de) * 2010-07-28 2013-05-02 Mitsubishi Electric Corporation Zerhackervorrichtung
WO2012046534A1 (ja) * 2010-10-06 2012-04-12 三菱電機株式会社 電源装置
RU2449458C1 (ru) * 2010-10-18 2012-04-27 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) Устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока
DE102011011329B4 (de) 2010-11-05 2018-02-08 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Hochsetzsteller
US8779710B2 (en) * 2012-12-14 2014-07-15 Mitsubishi Electric Corporation Inverter device
JP2014138532A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006005981A (ja) 2004-06-15 2006-01-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
JP2012182867A (ja) 2011-02-28 2012-09-20 Denso Corp 電源装置
CN102354984A (zh) 2011-10-11 2012-02-15 辽宁省电力有限公司 一种基于boost斩波技术的变频稳压控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5611496B1 (ja) 2014-10-22
US20160285382A1 (en) 2016-09-29
CN105850025A (zh) 2016-08-10
KR20160070847A (ko) 2016-06-20
TWI521854B (zh) 2016-02-11
WO2015097815A1 (ja) 2015-07-02
CN105850025B (zh) 2018-02-09
DE112013007659T5 (de) 2016-08-11
RU2615170C1 (ru) 2017-04-04
JPWO2015097815A1 (ja) 2017-03-23
TW201526510A (zh) 2015-07-01
US9680389B2 (en) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101691343B1 (ko) 전력 변환 장치
JP6513303B2 (ja) 電力用半導体モジュールおよび電力変換装置
US7622825B2 (en) Wide-voltage-range converter
KR101720915B1 (ko) 회생 컨버터
JP5851267B2 (ja) インバータ及び車両制御装置
JP5049392B2 (ja) 整流器装置および整流器装置を備えたジェネレータ
WO2015015721A1 (ja) 半導体装置、および電力変換装置
WO2016207969A1 (ja) 充電共用インバータ
US10270366B2 (en) Device and method for generating a negative voltage for a high side switch in an inverter
JPWO2016009556A1 (ja) 車両用補助電源装置
JP6847310B2 (ja) 電力変換装置
JP5420080B2 (ja) 電力変換装置
JP5407744B2 (ja) 交流−直流変換装置
JP5653258B2 (ja) 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
JP6838297B2 (ja) 電力変換装置
JP2020039221A (ja) 電力変換装置及び電気車
WO2024070456A1 (ja) 電気回路
US10848049B2 (en) Main conversion circuit, power conversion device, and moving body
JP6359137B2 (ja) 車両用補助電源装置
JP2011024326A (ja) 電力変換装置
JP2016116307A (ja) 電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant