JPH0775459B2 - Power converter - Google Patents
Power converterInfo
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- JPH0775459B2 JPH0775459B2 JP62281056A JP28105687A JPH0775459B2 JP H0775459 B2 JPH0775459 B2 JP H0775459B2 JP 62281056 A JP62281056 A JP 62281056A JP 28105687 A JP28105687 A JP 28105687A JP H0775459 B2 JPH0775459 B2 JP H0775459B2
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Description
この発明はバッテリによる無停電電源の機能を有し交流
−交流の電力変換を行う電力変換器に関するものであ
る。The present invention relates to a power converter that has a function of an uninterruptible power supply using a battery and performs AC-AC power conversion.
第8図は例えば、富士時報Vol58,No11(1985年発行)68
4ページに示された従来の電力変換器を示す充電回路構
成図であり、図において、1は交流入力電源、2はこの
交流入力電源1に接続された第1のダイオード整流器、
3は前記第1のダイオード整流器2の出力側に接続され
たコンデンサ、4は前記第1のダイオード整流器2の出
力側に接続されたチョッパ、5及び6は前記チョッパ4
の出力側に接続されたリアクトル及びコンデンサ、7は
このコンデンサ6に並列に接続されたバッテリ、8は前
記バッテリ7及びコンデンサ6に接続された第1のイン
バータ、9は前記第1のインバータ8の出力側に接続さ
れた第1の変圧器、10はこの第1の変圧器9の出力側に
接続された第2のダイオード整流器、11及び12は前記第
2のダイオード整流器10の出力側に接続されたリアクト
ル及びコンデンサ、13は前記コンデンサ12に接続された
第2のインバータ、14及び15は前記第2のインバータ13
の出力側に接続されたリアクトル及びコンデンサ、16は
コンデンサ15に接続された交流負荷である。 次に動作について説明する。まず、交流入力電源1の交
流電圧は第1のダイオード整流器2によって整流され、
コンデンサ3により平滑化されて直流電圧を得ている。
チョッパ4は直流−直流の電力変換を行うもので、その
直流出力はフィルタとして作用するリアクトル5および
コンデンサ6を介してバッテリ7の電圧を制御してい
る。次に第1のインバータ8は、いわゆる電圧形のイン
バータであり、前記バッテリ7の直流電圧を交流電圧に
変換し、第1の変圧器9を介して第2のダイオード整流
器10によって再び直流電圧に変換する。この第2のダイ
オー整流器10の直流出力電圧はフィルタとして作用する
リアクトル11及びコンデンサ12によって平滑化される。
そして、第2のインバータ13によって前記コンデンサ12
の直流電圧を交流電圧に変換し、フィルタとして作用す
るリアクトル14及びコンデンサ15を介して交流負荷16に
交流電力を供給している。ここで、上記第1の変圧器9
は交流入力電源1と交流負荷16間を絶縁する機能を有し
ている。またチョッパ4,第1及び第2のインバータ8及
び13のスイッチング素子としてパワーMOSFETが使用さ
れ、高周波でスイッチング動作されることにより、フィ
ルタとして作用するリアクトル5,11,14とコンデンサ6,1
2,15及び第1の変圧器9を小型化している。また第2の
インバータ13はPWM制御を行うことにより、波形歪の小
さい交流出力電圧を交流負荷16に供給している。 そして、定常運転時にチョッパ4は第1のダイオード整
流器2を介してバッテリ7を充電しつつ、第1及び第2
のインバータ8,13を介して交流負荷16に電力を供給する
ように動作する。また交流入力電源1が停電した時には
チョッパ4は動作を停止し、バッテリ7から第1及び第
2のインバータ8,13を介して交流負荷16に電力を供給す
るように動作する。Figure 8 shows, for example, Fuji Bulletin Vol58, No11 (issued in 1985) 68.
It is a charging circuit block diagram which shows the conventional power converter shown on page 4, In the figure, 1 is an AC input power supply, 2 is a 1st diode rectifier connected to this AC input power supply 1,
3 is a capacitor connected to the output side of the first diode rectifier 2, 4 is a chopper connected to the output side of the first diode rectifier 2, and 5 and 6 are the chopper 4
Of the reactor and a capacitor connected to the output side of the battery, 7 is a battery connected in parallel to the capacitor 6, 8 is a first inverter connected to the battery 7 and the capacitor 6, and 9 is a battery of the first inverter 8. A first transformer connected to the output side, 10 is a second diode rectifier connected to the output side of the first transformer 9, and 11 and 12 are connected to the output side of the second diode rectifier 10. A reactor and a capacitor, 13 is a second inverter connected to the capacitor 12, and 14 and 15 are the second inverter 13
Is a reactor and a capacitor connected to the output side of the capacitor, and 16 is an AC load connected to the capacitor 15. Next, the operation will be described. First, the AC voltage of the AC input power supply 1 is rectified by the first diode rectifier 2,
It is smoothed by the capacitor 3 to obtain a DC voltage.
The chopper 4 performs DC-DC power conversion, and its DC output controls the voltage of the battery 7 via the reactor 5 and the capacitor 6 that act as a filter. Next, the first inverter 8 is a so-called voltage type inverter, which converts the DC voltage of the battery 7 into an AC voltage, and converts the DC voltage into a DC voltage again by the second diode rectifier 10 via the first transformer 9. Convert. The DC output voltage of the second Diode rectifier 10 is smoothed by the reactor 11 and the capacitor 12 which act as a filter.
Then, the second inverter 13 causes the capacitor 12
AC voltage is converted into AC voltage, and AC power is supplied to the AC load 16 via the reactor 14 and the capacitor 15 which act as a filter. Here, the first transformer 9
Has a function of insulating between the AC input power supply 1 and the AC load 16. A power MOSFET is used as a switching element of the chopper 4, the first and second inverters 8 and 13, and the reactors 5, 11, 14 and the capacitors 6, 1 acting as a filter are operated by switching operation at high frequency.
2, 15 and the first transformer 9 are downsized. Further, the second inverter 13 performs PWM control to supply an AC output voltage with a small waveform distortion to the AC load 16. Then, during steady operation, the chopper 4 charges the battery 7 via the first diode rectifier 2 while
It operates so as to supply power to the AC load 16 via the inverters 8 and 13. When the AC input power supply 1 fails, the chopper 4 stops operating and operates to supply power from the battery 7 to the AC load 16 via the first and second inverters 8 and 13.
従来の電力変換器は以上のように構成されているので、
交流入力電源の電流の歪が大きいこと、また、チョッパ
4の電力容量が大きくなること、定常運転時には多数の
電力変換器を介して交流電力を得ているために効率が低
下し、また、フィルタの構成数が多いなどの問題点があ
った。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、交流入力電源の電流歪を低減し、かつ力率を
1にでき、また電力変圧器の変換効率を向上できるとと
もに、特に3相の交流電源から無停電の3相交流出力を
発生する比較的大容量の電力変換器を得ることを目的と
する。Since the conventional power converter is configured as described above,
The distortion of the current of the AC input power source is large, the power capacity of the chopper 4 is large, and the AC power is obtained through a large number of power converters during steady operation, so the efficiency is reduced, and the filter There were problems such as the large number of components. The present invention has been made to solve the above problems, and can reduce the current distortion of an AC input power supply, have a power factor of 1, and improve the conversion efficiency of a power transformer. An object of the present invention is to obtain a relatively large-capacity power converter that generates an uninterruptible three-phase AC output from a three-phase AC power supply.
この発明に係る電力変換器は、第1のダイオード整流器
を3相ブリッジ接続し、従来のチョッパ及びバッテリを
フィルタを介して主回路に対して並列に接続すると共
に、第1のインバータを2段に直列接続した電流制御型
で構成し、かつ前記第1のインバータの直流側の中間点
より3相の交流スイッチを介して3相の交流電源へ接続
し、前記チョッパによって充電したバッテリの放電路と
して放電用ダイオードを介して前記第1のダイオード整
流器の出力端に接続したものである。In the power converter according to the present invention, the first diode rectifier is connected in a three-phase bridge, the conventional chopper and the battery are connected in parallel to the main circuit through a filter, and the first inverter is provided in two stages. A current control type connected in series, and connected to a three-phase AC power source via a three-phase AC switch from a DC side intermediate point of the first inverter, and as a discharge path of a battery charged by the chopper. It is connected to the output terminal of the first diode rectifier through a discharging diode.
この発明における電力変換器は第1のインバータで入力
電流の瞬時波形制御を行い、3相交流電源の電流を正弦
波状に制御すると共に、チョッパによりバッテリを充電
し停電時には前記チョッパの動作を停止させ、前記バッ
テリから放電用ダイオードを介して前記第1のインバー
タ及び第2のインバータによって交流負荷へ電力を供給
する。In the power converter according to the present invention, the first inverter controls the instantaneous waveform of the input current to control the current of the three-phase AC power supply in a sine wave shape, and the chopper charges the battery to stop the operation of the chopper during a power failure. Power is supplied from the battery to the AC load by the first inverter and the second inverter via the discharging diode.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第8図と同一部分は同一符号をもって図示した第1
図において、2aは3相ブリッジに接続構成された第1の
ダイオード整流器、20P,20Nは前記第1のダイオード整
流器2aの出力端P,Nに接続されたリアクトル、8a,8bは第
1のインバータであって、単相ブリッジに接続され、前
記リアクトル20P.20N間に直列接続されている。26は3
相の交流スイッチであって、前記第1のインバータ8a,8
bの中間接続点Oと3相交流電源間に接続されている。9
a,9bは絶縁変圧器であって、前記第1のインバータ8a,8
bの出力側に接続されている。10a,10bは第2のダイオー
ド整流器であって、前記絶縁変圧器9a,9bの出力を整流
して直流電力に変換している。13は第2のインバータで
あって、3相ブリッジに接続構成され、前記直流電力を
3相の交流電力に変換している。22はリアクトルであっ
て、前記第1のダイオード整流器2aの出力をコンデンサ
23へ供給するように構成され、このコンデンサ23ととも
にフィルタ回路を構成している。24はチョッパであっ
て、主スイッチング素子であるトランジスタとフライホ
イールダイオードで構成され、前記コンデンサ23の電圧
を降圧してリアクトル25を介してバッテリ7へ供給す
る。26は3相の交流スイッチ、27は放電用ダイオードで
あって、前記リアクトル22,25,チョッパ24のトランジス
タの直列体に逆並列接続して構成される。 次に動作について説明する。まず、第1のダイオード整
流器2a、第1のインバータ8a,8b、絶縁変圧器9a,9b、第
2のダイオード整流器10a,10b及び交流スイッチ26で構
成される電力変換器部分の動作については従来例と同一
であるので説明は省略する。よって、ここでは第2図の
動作波形を参照して以下に説明する。最初に第1のイン
バータ8a,8bは電流型インバータの動作を行うもので、
各入力電流IP,INを高周波スイッチングにより瞬時波形
制御する。例えば、第1のインバータ8aの各アームスイ
ッチ81,82,83,84の動作は次のようになる。アームスイ
ッチ81,83を同時にオンしてリアクトル20Pの入力電流Ip
を立上げ、次はアームスイッチ81と84を同時オンしてリ
アクトル20Pの入力電流Ipを絶縁変圧器9a及び第2のダ
イオード整流器10aを介してコンデンサ12側へ変換動作
し、入力電流Ipは立下る。次にアームスイッチ82と84を
オンして再び入力電流Ipを立上げる。次にアームスイッ
チ82と83をオンして再び入力電流Ipをコンデンサ12側へ
変換する。 以上のスイッチングモードを高周波スイッチングにより
繰返すことにより、リアクトル20Pの入力電流Ipを電流
基準に追随させて制御している。第2図は各部の電流波
形を示しており、リアクトル20P,20Nの入力電流IP,IN
を3相交流電源電圧の各々正極性及び負極性の3相半波
整流電圧に相似の電流波形状に制御する。このとき、両
インバータ8a,8bの中間点の電流IOは入力電流IPと出
力電流INとの差電流になり、第2図に示すように三角
波状の波形になる。この中間点の電流IOを60°毎にス
イッチングして3相の交流スイッチ26を介して交流電源
側へ返還することにより、第1のダイオード整流器2aの
入力電流に組合わされ、図示のように3相の正弦波状の
交流電源電流Iu,Iv,Iwが得られる。 次にバッテリ7の充電動作を第3図の各部の電圧波形を
参照して説明する。eu,ev,ewは3相交流電源の相電圧
を示し、ep,en,eoは各々第1のダイオード整流器2aの
出力端P,N及び第1のインバータ8a,8bの中間点0の電位
をましている。Vpo,Vonは各々第1のダイオード整流器
2aの出力端P及びNと第1のインバータ8a,8bの中間点
0間の電圧波形を示し、Vpnは第1のダイオード整流器2
aの出力端P,N間の電圧波形を示している。さらに、|Vsu
|,|Vsv|,|Vsw|は各々交流スイッチSu,Sv,Swの引加電圧
の絶対値の波形を示している。コンデンサ23の端子電圧
Vcは第1のダイオード整流器2aの出力電圧Vpnの平均値
になり、交流電源電圧の線間実効値をEsとすれば になる。バッテリ電圧VBは許容交流電源電圧変動の下限
を90%とすれば となる。すなわち交流電源電圧が10%以内までの低下で
あれば第1のダイオード整流器2a側からインバータ8a,8
bへ電力を供給する。チョッパ24はコンデンサ23の電圧V
cを降圧してバッテリ7を充電する動作を行い、Vc>VB
である。従って交流電源電圧が10%以内までの低下であ
ればチョッパ24によりバッテリ7の充電ができる。ここ
でリアクトル22及び22は各々コンデンサ23及びバッテリ
7の充電電流のリップル成分を低減するために設けられ
ている。 次に交流電源が停電したときには、交流スイッチ26及び
チョッパ24を停止し、バッテリ7より放電用ダイオード
27を介して第1のインバータ8a,8bへ電力を供給する。
このとき、第1のインバータ8a,8bの入力電流Ip,Inは
同一となるように制御されなければならない。なぜな
ら、両インバータ8a,8bの中間点0の電流Ioは3相の交
流スイッチ26を停止しているため零になるからである。
このために第1のインバータ8aと8bは全く同じタイミン
グでスイッチング動作を行わせるか、第1のインバータ
8aと8bのいずれか一方を直流短絡モードで運転する(例
えば第1のインバータ8aのアームスイッチ81と83,ある
いはアームスイッチ82と84を同時にオンする)。なお、
後者の場合には第1のインバータ8aと8bを周期的に交互
に直流短絡モードを設けて運転してもよい。 なお、上記実施例では、3相の交流スイッチ26として機
械式スイッチのものを示したが、第4図に示すようにダ
イオードブリッジ回路と自己消弧形半導体素子による両
方向半導体スイッチ26aで構成されてあってもよく、こ
の場合に、この半導体スイッチをターンオフするときに
発生するサージ電圧をスナバダイオード30を介してコン
デンサ23へ返還してクランプするようにしてもよい。ま
た、リアクトル22を分割してリアクトル22aと22bを各々
第1のダイオード整流器2aの出力端P及びN側に設けて
あってもよく、さらに、このリアクトル22a,22bに直列
にダイオード28a,28bをコンデンサ23を充電する向きに
挿入して接続してあってよく、この場合には、第1のダ
イオード整流器2aの電流がスナバダイオード30および半
導体スイッチ26aを介して合流することを防止できる。
また、バッテリ7の放電用ダイオード27を27aと27bに分
割して各々第1のダイオード整流器2aの出力端P及びN
側に挿入接続してあってもよく、この場合には、第1図
の電力変換器が複数台並列接続されて運転される大容量
のシステムで、バッテリ7を共用する場合に、定常運転
時に各電力変換器間で電流が循環することを防止でき
る。また、第1のダイオード整流器2aの交流入力端にL.
CあるいはL,C,Rで構成されるフィルタを設けて第1のイ
ンバータ8a,8bが発生する高周波の電流リップル成分を
吸収するようにしてあってもよい。 また、上記実施例では、コンデンサ23の充電を第1のダ
イオード整流器2aの出力側から行う場合について説明し
たが、第5図に示すように両方向の半導体スイッチ26a
のスナバダイオード30を介して充電してもよい。スナバ
ダイオード30の出力側にはスナバコンデンサ40が接続さ
れ、このスナバコンデンサ40の端子電圧Dccは第6図に
示すように両方向の半導体スイッチ26aの各スイッチSu,
Sv,Swの電圧|Vsu|,|Vsv|,|Vsw|を整流して得られる電圧
波形になり、その平均値はほぼ0.966Esになる。コンデ
ンサ23の電圧Vcはリアクトル31a,31bにより平滑化され
る。この場合にバッテリ7の電圧VBは電源電圧の10%低
下を考慮すればVB0.9×Vcc平均=0.9×0.966Es=0.87
Esとなる。従って、第1図の場合のバッテリ7の電圧VB
(≒1.1Es)と比較すれば79%の電圧レベルになる。 また、上記実施例では第1のインバータ8a,8bをブリッ
ジ接続構成したものを示したが、第7図に示すようにス
イッチ素子が2アームで構成されたものであってもよ
い。アームスイッチ85と86は交互にオン、オフ制御さ
れ、アームスイッチ85がオフでアームスイッチ86がオン
のときに絶縁変圧器9cを介して第2のダイオード整流器
10cでコンデンサ12側へ電力変換され、アームスイッチ8
5がオンで、アームスイッチ88がオフのときに、絶縁変
圧器9cは第2のダイオード整流器10cを介してリセット
される。第7図(a)は第2のダイオード整流器10cの
ダイオードを2アームで構成したものであり、第7図
(b)は4アームで構成したものであり、いずれも同様
の動作を行うが、後者の方が各ダイオードの引加電圧は
小さくなる。なお、絶縁変圧器9cの2次側はリセット時
の電圧を大きくしてリセット動作を早めるために不等分
割される。 また、上記実施例では第1のインバータ8a,8b、第2の
インバータ13、チョッパ24、交流スイッチ26のスイッチ
ング素子としてトランジスタで構成したものを示した
が、その他の自己消弧形半導体素子(例えば、MOSFET,B
IMOS,GTO,GTO,SIT,IGBTなど)であってもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, the same parts as in FIG.
In the figure, 2a is a first diode rectifier connected to a three-phase bridge, 20P and 20N are reactors connected to the output terminals P and N of the first diode rectifier 2a, and 8a and 8b are first inverters. And, it is connected to a single-phase bridge and is connected in series between the reactors 20P and 20N. 26 is 3
Phase alternating current switch, wherein the first inverters 8a, 8a
It is connected between the intermediate connection point O of b and the three-phase AC power supply. 9
a and 9b are isolation transformers, and the first inverters 8a and 8a
It is connected to the output side of b. Reference numerals 10a and 10b denote second diode rectifiers, which rectify the outputs of the insulating transformers 9a and 9b and convert them into DC power. Reference numeral 13 is a second inverter, which is connected to a three-phase bridge and converts the DC power into three-phase AC power. Reference numeral 22 is a reactor for connecting the output of the first diode rectifier 2a to a capacitor.
The capacitor 23 is configured to be supplied to the capacitor 23, and the capacitor 23 constitutes a filter circuit. A chopper 24 is composed of a transistor which is a main switching element and a flywheel diode, and lowers the voltage of the capacitor 23 and supplies it to the battery 7 through the reactor 25. Reference numeral 26 is a three-phase AC switch, and 27 is a discharging diode, which is constructed by connecting in antiparallel to the series body of the transistors of the reactors 22 and 25 and the chopper 24. Next, the operation will be described. First, the operation of the power converter portion including the first diode rectifier 2a, the first inverters 8a and 8b, the isolation transformers 9a and 9b, the second diode rectifiers 10a and 10b, and the AC switch 26 is a conventional example. Since it is the same as, the description will be omitted. Therefore, description will be given below with reference to the operation waveforms in FIG. First, the first inverters 8a and 8b operate as current type inverters.
Instantaneous waveform control of each input current I P , I N is performed by high frequency switching. For example, the operation of each arm switch 81, 82, 83, 84 of the first inverter 8a is as follows. Turn on the arm switches 81 and 83 at the same time to input the input current Ip of the reactor 20P.
Then, the arm switches 81 and 84 are turned on at the same time to convert the input current Ip of the reactor 20P to the capacitor 12 side through the insulating transformer 9a and the second diode rectifier 10a, and the input current Ip rises. Go down. Next, the arm switches 82 and 84 are turned on to raise the input current Ip again. Next, the arm switches 82 and 83 are turned on to convert the input current Ip to the capacitor 12 side again. By repeating the above switching mode by high frequency switching, the input current Ip of the reactor 20P is controlled following the current reference. FIG. 2 shows the current waveforms of each part, and the input currents I P and I N of the reactors 20P and 20N are shown.
Is controlled to a current wave shape similar to the positive and negative three-phase half-wave rectified voltage of the three-phase AC power supply voltage. At this time, the current I O at the intermediate point between the two inverters 8a and 8b becomes a difference current between the input current I P and the output current I N, and has a triangular waveform as shown in FIG. By switching the current I O at this intermediate point every 60 ° and returning it to the AC power source side through the three-phase AC switch 26, it is combined with the input current of the first diode rectifier 2a, and as shown in the figure. Three-phase sinusoidal AC power supply currents Iu, Iv, Iw are obtained. Next, the charging operation of the battery 7 will be described with reference to the voltage waveforms of the respective parts in FIG. e u, e v, e w denotes the phase voltage of the three-phase AC power source, e p, e n, e o each output P of the first diode rectifier 2a, N and the first inverter 8a, 8b of The potential at the midpoint 0 is applied. V po and V on are the first diode rectifiers
2a shows the voltage waveform between the output terminals P and N and the intermediate point 0 of the first inverters 8a and 8b, where V pn is the first diode rectifier 2
The voltage waveform between the output terminals P and N of a is shown. Furthermore, | Vsu
|, | Vsv |, and | Vsw | represent the waveforms of the absolute values of the applied voltages of the AC switches Su, Sv, and Sw, respectively. Terminal voltage of capacitor 23
Vc becomes the average value of the output voltage V pn of the first diode rectifier 2a, and if the effective line value of the AC power supply voltage is Es, become. Battery voltage V B is 90% if the lower limit of allowable AC power supply voltage fluctuation is Becomes That is, if the AC power supply voltage drops within 10%, the inverters 8a, 8a, 8
Supply power to b. Chopper 24 is the voltage V of capacitor 23
The operation of charging the battery 7 by lowering the voltage of c is performed, and Vc> V B
Is. Therefore, if the AC power supply voltage drops to within 10%, the battery 7 can be charged by the chopper 24. Here, the reactors 22 and 22 are provided to reduce ripple components of the charging current of the capacitor 23 and the battery 7, respectively. Next, when the AC power supply fails, the AC switch 26 and the chopper 24 are stopped and the battery 7 discharges the diode.
Power is supplied to the first inverters 8a and 8b via 27.
At this time, the input currents I p and I n of the first inverters 8a and 8b must be controlled to be the same. This is because the current I o at the midpoint 0 of both inverters 8a and 8b becomes zero because the three-phase AC switch 26 is stopped.
For this reason, the first inverters 8a and 8b perform switching operations at exactly the same timing, or
Either one of 8a and 8b is operated in the DC short-circuit mode (for example, the arm switches 81 and 83 or the arm switches 82 and 84 of the first inverter 8a are simultaneously turned on). In addition,
In the latter case, the first inverters 8a and 8b may be periodically operated alternately in the DC short circuit mode. In the above embodiment, the mechanical switch is shown as the three-phase AC switch 26. However, as shown in FIG. 4, it is composed of a diode bridge circuit and a bidirectional semiconductor switch 26a composed of a self-extinguishing type semiconductor device. Alternatively, the surge voltage generated when the semiconductor switch is turned off may be returned to the capacitor 23 via the snubber diode 30 and clamped. Further, the reactor 22 may be divided and reactors 22a and 22b may be provided on the output terminals P and N sides of the first diode rectifier 2a, respectively. Furthermore, diodes 28a and 28b may be connected in series with the reactors 22a and 22b. The capacitor 23 may be inserted and connected in the charging direction, and in this case, the current of the first diode rectifier 2a can be prevented from joining via the snubber diode 30 and the semiconductor switch 26a.
Further, the discharging diode 27 of the battery 7 is divided into 27a and 27b, and the output terminals P and N of the first diode rectifier 2a are respectively divided.
May be inserted and connected to the side, in this case, in a large capacity system in which a plurality of power converters in FIG. It is possible to prevent the current from circulating between the power converters. In addition, L. is connected to the AC input terminal of the first diode rectifier 2a.
A filter composed of C or L, C, R may be provided to absorb the high frequency current ripple component generated by the first inverters 8a, 8b. In the above embodiment, the case where the capacitor 23 is charged from the output side of the first diode rectifier 2a has been described, but as shown in FIG.
It may be charged via the snubber diode 30 of. The snubber capacitor 40 is connected to the output side of the snubber diode 30, and the terminal voltage Dcc of the snubber capacitor 40 is, as shown in FIG.
It becomes a voltage waveform obtained by rectifying Sv, Sw voltages | Vsu |, | Vsv |, | Vsw |, and its average value is approximately 0.966Es. The voltage Vc of the capacitor 23 is smoothed by the reactors 31a and 31b. In this case, the voltage V B of the battery 7 is V B 0.9 × Vcc average = 0.9 × 0.966 Es = 0.87 considering the 10% decrease in the power supply voltage.
It becomes Es. Therefore, the voltage V B of the battery 7 in the case of FIG.
The voltage level is 79% compared to (≈1.1Es). Further, in the above embodiment, the first inverters 8a and 8b are shown to be bridge-connected, but the switch element may be composed of two arms as shown in FIG. The arm switches 85 and 86 are alternately controlled to be turned on and off, and when the arm switch 85 is turned off and the arm switch 86 is turned on, the second diode rectifier is connected via the isolation transformer 9c.
The power is converted to the capacitor 12 side by 10c, and the arm switch 8
When 5 is on and arm switch 88 is off, the isolation transformer 9c is reset via the second diode rectifier 10c. FIG. 7 (a) shows the diode of the second diode rectifier 10c with two arms, and FIG. 7 (b) shows the diode with four arms, both of which perform the same operation. In the latter case, the applied voltage of each diode becomes smaller. The secondary side of the insulation transformer 9c is unequally divided in order to increase the voltage at the time of resetting and accelerate the resetting operation. Further, in the above embodiment, the first inverters 8a, 8b, the second inverter 13, the chopper 24, and the AC switch 26 are constituted by transistors as switching elements, but other self-extinguishing semiconductor elements (for example, , MOSFET, B
IMOS, GTO, GTO, SIT, IGBT, etc.), and the same effect as the above-mentioned embodiment is obtained.
以上のように、この発明によれば、電力変換器のバッテ
リの充電路を第1のダイオード整流器の出力側、あるい
は3相の交流スイッチの両端電圧の整流出力側からフィ
ルタを介して降圧動作のチョッパにより充電するように
構成し、バッテリの放電路を放電用ダイオードを介して
第1のダイオード整流器の出力側に放電するように構成
するとともに、第1のインバータを電流形インバータで
構成して高周波スイッチングにより瞬時波形制御を行う
ようにしたので、交流電源側の力率をほぼ1にでき、高
周波電流成分を低減でき、また、チョッパをバッテリ充
電用にのみ、用いるように構成したので、電力変換器の
効率を向上でき、また前記チョッパの入力フィルタのコ
ンデンサを前記交流スイッチの電圧クランプ回路として
兼用するように構成したので、3相の交流スイッチの耐
圧を小さくしたものが得られる効果がある。As described above, according to the present invention, the charging path of the battery of the power converter is stepped down via the filter from the output side of the first diode rectifier or the rectified output side of the voltage across the three-phase AC switch. The charging circuit is configured to be charged by a chopper, and the discharging path of the battery is configured to be discharged to the output side of the first diode rectifier via the discharging diode, and the first inverter is configured to be a current source inverter, and high frequency Since the instantaneous waveform control is performed by switching, the power factor on the side of the AC power supply can be made almost 1, the high frequency current component can be reduced, and the chopper is configured to be used only for charging the battery. The efficiency of the converter can be improved, and the capacitor of the input filter of the chopper is also used as the voltage clamp circuit of the AC switch. Since the, the effect obtained is that by reducing the breakdown voltage of the AC switch of three-phase.
第1図はこの発明の一実施例による電力変換器を示す回
路構成図、第2図及び第3図は第1図の電力変換器の動
作波形図、第4図,第5図及び第7図はこの発明の他の
実施例を示す電力変換器の回路構成図、第6図は第5図
の電力変換器の動作波形図、第8図は従来の電力変換器
を示す回路構成図である。 図において、1は交流入力電源、2aは第1のダイオード
整流器、8a,8bは第1のインバータ、9a,9b,9cは絶縁変
圧器、10a,10b,10cは第2のダイオード整流器、13は第
2のインバータ、7はバッテリ、24はチョッパ、26,26a
は交流スイッチである。 尚、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a power converter according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are operation waveform diagrams of the power converter of FIG. 1, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a power converter showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is an operation waveform diagram of the power converter of FIG. 5, and FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a conventional power converter. is there. In the figure, 1 is an AC input power source, 2a is a first diode rectifier, 8a and 8b are first inverters, 9a, 9b and 9c are isolation transformers, 10a, 10b and 10c are second diode rectifiers, and 13 is 2nd inverter, 7 is a battery, 24 is a chopper, 26, 26a
Is an AC switch. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (5)
ダイオード整流器と、前記第1のダイオード整流器の出
力側にリアクトルを介して2段に直列接続され、前記第
1のダイオード整流器の正側と負側の出力電流を正極性
及び負極性の3相半波整流波状に個別に波形制御する第
1のインバータと、前記2段に直列接続された第1のイ
ンバータの中間点と前記3相交流電源間に接続され、前
記第1のダイオード整流器の正側と負側の出力電源の差
電流を前記3相交流電源へ返還する3相の交流スイッチ
と、前記第1のインバータの出力側に接続される絶縁変
圧器と、前記絶縁変圧器の出力を整流する第2のダイオ
ード整流器と、前記第2のダイオード整流器の直流出力
電力を交流に変換する第2のインバータで構成した電力
変換器において、前記第1のダイオード整流器の出力
側,あるいは前記3相の交流スイッチに引加される電圧
を整流して得られる電圧をフィルタを介して降圧動作す
るチョッパと、前記チョッパによって充電されるバッテ
リと、前記バッテリの正極側から前記第1のダイオード
整流器の正極側に順方向に接続した放電用ダイオードと
を備えたことを特徴とする電力変換器。1. A first diode rectifier for converting a three-phase AC power supply into DC power, and a first diode rectifier connected in series to the output side of the first diode rectifier in two stages via a reactor. A first inverter for individually controlling the positive and negative output currents into positive and negative polarity three-phase half-wave rectified waves; an intermediate point of the first inverters connected in series in the two stages; A three-phase AC switch that is connected between the three-phase AC power supplies and returns a difference current between the positive-side and negative-side output power supplies of the first diode rectifier to the three-phase AC power supply, and the output of the first inverter. Power conversion including an insulation transformer connected to the side, a second diode rectifier that rectifies the output of the insulation transformer, and a second inverter that converts the DC output power of the second diode rectifier to AC In the bowl, A chopper for stepping down a voltage obtained by rectifying a voltage applied to the output side of the first diode rectifier or the three-phase AC switch through a filter, and a battery charged by the chopper, A power converter comprising: a discharge diode connected in a forward direction from a positive side of the battery to a positive side of the first diode rectifier.
及び交流スイッチの動作を停止すると共に、前記2段に
直列接続された各インバータを全く同一のスイッチング
タイミングで動作させ、あるいは交互に一方のインバー
タのみを直流短絡モードで運転するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の電力変換器。2. When the power of the three-phase AC power supply is interrupted, the operation of the chopper and the AC switch is stopped, and the inverters connected in series in the two stages are operated at exactly the same switching timing, or one of them is alternately operated. The power converter according to claim 1, wherein only the inverter is operated in the DC short-circuit mode.
接続したダイオード整流器と、前記ダイオード整流器の
直流端間に接続された半導体スイッチング素子とで構成
し、前記半導体スイッチング素子の端子電圧をスナバダ
イオードで整流して前記チョッパの入力側のフィルタ用
のコンデンサに返還し、前記半導体素子のスイッチング
時に発生する電圧をクランプするようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の電力変換器。3. A diode rectifier in which each phase of the three-phase AC switch is bridge-connected, and a semiconductor switching element connected between the DC ends of the diode rectifier, the terminal voltage of the semiconductor switching element being a snubber. The power conversion according to claim 1, wherein the voltage is rectified by a diode and returned to a filter capacitor on the input side of the chopper to clamp a voltage generated when the semiconductor element is switched. vessel.
充電電圧を、前記第1のダイオード整流器の出力側から
充電する場合には許容される3相の交流電源電圧の下限
の実効値の 以下にするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の電力変換器。4. The effective value of the lower limit of the three-phase AC power supply voltage which is allowed when the charging voltage of the battery charged by the chopper is charged from the output side of the first diode rectifier. The power converter according to claim 1, wherein the power converter is configured as follows.
チの引加電圧を整流して得られる電圧から充電する場合
には、許容される3相の交流電源電圧の下限の実効値の
0.966倍以下にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の電力変換器。5. When the charging voltage of the battery is charged from the voltage obtained by rectifying the applied voltage of the AC switch, the effective value of the lower limit of the allowable three-phase AC power supply voltage is set.
The power converter according to claim 1, wherein the power converter is 0.966 times or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281056A JPH0775459B2 (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281056A JPH0775459B2 (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126138A JPH01126138A (en) | 1989-05-18 |
| JPH0775459B2 true JPH0775459B2 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=17633692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62281056A Expired - Fee Related JPH0775459B2 (en) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | Power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775459B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367448A (en) * | 1992-08-07 | 1994-11-22 | Carroll Lawrence B | Three phase AC to DC power converter |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP62281056A patent/JPH0775459B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01126138A (en) | 1989-05-18 |
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