JPH0775459B2 - 電力変換器 - Google Patents
電力変換器Info
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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。
−交流の電力変換を行う電力変換器に関するものであ
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 【請求項１】３相交流電源を直流電力に変換する第１の
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。 - 【請求項２】３相の交流電源の停電時には前記チョッパ
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。 - 【請求項３】前記３相の交流スイッチの各相をブリッジ
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。 - 【請求項４】前記チョッパによって充電するバッテリの
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。 - 【請求項５】前記バッテリの充電々圧を前記交流スイッ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281056A JPH0775459B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 電力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62281056A JPH0775459B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 電力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126138A JPH01126138A (ja) | 1989-05-18 |
| JPH0775459B2 true JPH0775459B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=17633692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62281056A Expired - Fee Related JPH0775459B2 (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 電力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0775459B2 (ja) |
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/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01126138A (ja) | 1989-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |