JP2021016264A - Power converter - Google Patents

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康次 真木
宏 餅川
Hiroshi Mochikawa
宏 餅川
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Keiichi Ishida
圭一 石田
洋平 久保田
Yohei Kubota
洋平 久保田
正樹 金森
Masaki Kanamori
正樹 金森
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Abstract

To provide a power converter that improves harmonic and a power factor and is downsized.SOLUTION: A power converter includes: a main circuit unit 100 having a three-phase diode rectifier 2 provided so as to be connectable to an AC power source 1, and a smoothing capacitor 3 connected between a DC end on a high potential side and a DC end on a low potential side of the three-phase diode rectifier 2; and a current passing unit that is a circuit for electrically connecting an auxiliary power source 4 for outputting a high frequency voltage and an AC end and the DC end of the three-phase diode rectifier 2, and maintains a current ratio flowing from a plurality of AC ends of the three-phase diode rectifier 2 at a predetermined value to cause an auxiliary current to flow in which a current flowing from the AC end of the three-phase diode rectifier 2 is superposed by a high frequency current due to an output voltage of the auxiliary power supply 4 in the vicinity of timing when difference in a value of two phases of three-phase AC voltage output from the AC power source 1 becomes zero.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a power converter.

電力変換装置は、三相ダイオードブリッジ回路を備えた構成が広く用いられている。また近年では、高調波を低減するとともに力率を改善するために、例えば、12パルス整流器やPWMコンバータ、ウィーンコンバータ、24パルス整流器、電気平滑インダクタ(ESI:Electronic Smoothing Inductor)を用いた技術が用いられている。 The power conversion device is widely used in a configuration including a three-phase diode bridge circuit. In recent years, in order to reduce harmonics and improve the power factor, for example, a technique using a 12-pulse rectifier, a PWM converter, a Wien converter, a 24-pulse rectifier, and an electric smoothing inductor (ESI) has been used. Has been done.

特許第3580089号公報Japanese Patent No. 3580809

Novel Hybrid Unidirectional Three-Phase AC-DC Converter Systems, Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich for the degree of Doctor of Sciences, 2009Novel Hybrid Unidirectional Three-Phase AC-DC Converter Systems, Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich for the degree of Doctor of Sciences, 2009 マトリックスコンバータの転流失敗を激減する新しい転流方式の開発,電学論D, 128巻 8号, 2007年, pp829-836Development of a new commutation method that drastically reduces commutation failures of matrix converters, Institute of Electrical Engineers of Japan D, Vol. 128, No. 8, 2007, pp829-836

一般的な三相ダイオードブリッジは、高調波の低減および力率改善のためにACL(交流リアクトル)やDCL(直流リアクトル)と併せて用いられることが多い。しかしながら、高調波と力率について要求される規制が厳しくなると、ACLやDCLを用いたとしても要求を満たすことが困難であった。 A general three-phase diode bridge is often used in combination with an ACL (alternating current reactor) or a DCL (direct current reactor) for reducing harmonics and improving the power factor. However, when the required regulations on harmonics and power factor become stricter, it is difficult to meet the requirements even if ACL or DCL is used.

また、12パルス整流器や24パルス整流器は、Δ−Y型やΔ−Δ型などの商用周波数の変圧器が必要となり、電力変換装置を小型化することが困難である。 Further, the 12-pulse rectifier and the 24-pulse rectifier require a transformer having a commercial frequency such as a Δ-Y type or a Δ-Δ type, and it is difficult to miniaturize the power conversion device.

PWMコンバータやウィーンコンバータは、半導体スイッチを用いて電流を制御するため高調波の低減および力率改善効果は高いが、連系用のリアクトルと、電力を変換する際のエネルギー損失に伴う熱を冷却する冷却装置と、が必要となるため小型化することが困難である。
ESIを使用した整流器は、DCLを小さくすることはできるが、高調波の改善効果はそれほど高くなく、高調波について要求される厳しい規制を満たすことが困難であった。
PWM converters and Wien converters use semiconductor switches to control current, so they are highly effective in reducing harmonics and improving power factor, but they cool the reactor for interconnection and the heat associated with energy loss when converting power. It is difficult to reduce the size because a cooling device is required.
Rectifiers using ESI can reduce DCL, but the effect of improving harmonics is not so high, and it is difficult to meet the strict regulations required for harmonics.

本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することを目的とする。 An embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize miniaturization of a power conversion device having improved harmonics and power factor.

実施形態による電力変換装置は、交流電源に接続可能に設けられた三相ダイオード整流器と、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と低電位側の直流端との間に接続された平滑コンデンサと、を備えた主回路部と、高周波電圧を出力する補助電源と、前記三相ダイオード整流器の交流端と直流端とを電気的に接続する回路であって、前記三相ダイオード整流器の複数の交流端から流入する電流比を所定の値に維持し、前記交流電源から出力される三相交流電圧のうちの二相の値の差がゼロとなるタイミングの近傍において、前記三相ダイオード整流器の交流端から流入した電流に前記補助電源の出力電圧による高周波電流が重畳された補助電流を通流させる電流通流部と、を備え、前記補助電流により前記平滑コンデンサを充電する補助回路部と、を備える。 The power conversion device according to the embodiment is a smoothing device connected between a three-phase diode rectifier provided so as to be connectable to an AC power supply and a DC end on the high potential side and a DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. A circuit that electrically connects a main circuit unit including a capacitor, an auxiliary power source that outputs a high-frequency voltage, and an AC end and a DC end of the three-phase diode rectifier, and is a plurality of the three-phase diode rectifiers. The three-phase diode rectifier is located near the timing when the difference between the two-phase values of the three-phase AC voltage output from the AC power supply becomes zero while maintaining the current ratio flowing in from the AC end of the AC power supply at a predetermined value. A current flow section for passing an auxiliary current in which a high-frequency current due to the output voltage of the auxiliary power source is superimposed on the current flowing from the AC end of the auxiliary current, and an auxiliary circuit section for charging the smoothing capacitor with the auxiliary current. , Equipped with.

図1は、第1実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a power conversion device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the operation of the power conversion device of the first embodiment. 図3は、第2実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the second embodiment. 図4は、第3実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the third embodiment. 図5は、第4実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the fourth embodiment. 図6は、図5に示す電力変換装置の第1ドロッパおよび第2ドロッパの一構成例を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of a first dropper and a second dropper of the power conversion device shown in FIG. 図7は、第5実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the fifth embodiment. 図8は、第6実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the sixth embodiment. 図9は、第7実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the seventh embodiment. 図10は、第8実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the eighth embodiment. 図11は、第9実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration example of a power conversion device according to a ninth embodiment. 図12は、第10実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the tenth embodiment. 図13は、第11実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the eleventh embodiment. 図14は、第12実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示した図である。FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the twelfth embodiment. 図15は、第13実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the thirteenth embodiment.

以下、第1実施形態の電力変換装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、複数の実施形態において同一の又は相当する構成については、同一の符号を付して説明する。
図1は、第1実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
Hereinafter, the power conversion device of the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
The same or equivalent configurations in the plurality of embodiments will be described with the same reference numerals.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a power conversion device according to the first embodiment.

本実施形態の電力変換装置は、主回路部100と、補助回路部200と、を備えている。主回路部100は、三相ダイオード整流器2と、直流平滑コンデンサ3と、交流電源1と電気的に接続される交流端と、直流負荷(図示せず)と電気的に接続される直流端と、を備えている。 The power conversion device of this embodiment includes a main circuit unit 100 and an auxiliary circuit unit 200. The main circuit unit 100 includes a three-phase diode rectifier 2, a DC smoothing capacitor 3, an AC end electrically connected to an AC power supply 1, and a DC end electrically connected to a DC load (not shown). , Is equipped.

三相ダイオード整流器2は、電力変換装置の交流端と直流端との間に接続され、交流電源1から供給された交流電力を全波整流して直流主回路へ出力する。三相ダイオード整流器2は、例えば、複数のダイオード2Aを備えた三相ブリッジ回路を備える。 The three-phase diode rectifier 2 is connected between the AC end and the DC end of the power converter, and full-wave rectifies the AC power supplied from the AC power supply 1 and outputs it to the DC main circuit. The three-phase diode rectifier 2 includes, for example, a three-phase bridge circuit including a plurality of diodes 2A.

複数のダイオード2Aは、低電位側にアノードが配置され、高電位側にカソードが配置されるように、低電位側の直流主回路から高電位側の直流主回路へ向かう方向を順方向として、三相ダイオード整流器2の各相の上アームと下アームとのそれぞれに配置されている。 In the plurality of diodes 2A, the direction from the DC main circuit on the low potential side to the DC main circuit on the high potential side is set as the forward direction so that the anode is arranged on the low potential side and the cathode is arranged on the high potential side. It is arranged in each of the upper arm and the lower arm of each phase of the three-phase diode rectifier 2.

直流平滑コンデンサ3は、電力変換装置の直流端の前段において、高電位側の直流主回路と低電位側の直流主回路との間に接続されている。直流平滑コンデンサ3は、三相ダイオード整流器2から出力された電流により充電され、直流主回路の電圧の変動を抑制し、電力変換装置から出力される直流電力を平滑化する。 The DC smoothing capacitor 3 is connected between the DC main circuit on the high potential side and the DC main circuit on the low potential side in front of the DC end of the power conversion device. The DC smoothing capacitor 3 is charged by the current output from the three-phase diode rectifier 2, suppresses fluctuations in the voltage of the DC main circuit, and smoothes the DC power output from the power converter.

補助回路部200は、電流通流部と、補助電源と、を備えている。
補助電源は、電流通流部へ高周波電圧を出力する。
電流通流部は、三相ダイオード整流器2の交流端と直流端とを接続する回路であって、三相ダイオード整流器2の交流端から流入する電流比を所定の値に維持し、交流電源1から出力される三相交流電圧のうちの二相の値の差がゼロとなるタイミングの近傍において、三相ダイオード整流器の交流端から流入した電流に補助電源の出力電圧による高周波電流が重畳された補助電流を、三相ダイオード整流器2の交流端と直流端との間に通流させる。
The auxiliary circuit unit 200 includes a current flow unit and an auxiliary power supply.
The auxiliary power supply outputs a high frequency voltage to the current flow section.
The current flow section is a circuit that connects the AC end and the DC end of the three-phase diode rectifier 2, and maintains the current ratio flowing from the AC end of the three-phase diode rectifier 2 at a predetermined value, and the AC power supply 1 In the vicinity of the timing when the difference between the two-phase values of the three-phase AC voltage output from is zero, the high-frequency current due to the output voltage of the auxiliary power supply is superimposed on the current flowing from the AC end of the three-phase diode rectifier. An auxiliary current is passed between the AC end and the DC end of the three-phase diode rectifier 2.

電流通流部は、第1トランス部61と、第2トランス部62と、複数の単相整流ダイオードブリッジ5と、を備えている。補助電源は、高周波補助電源4を備えている。 第1トランス部61は、3つの分流トランス(第1トランス)6UV、6VW、6WUを備えている。第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUは、第1巻線と、第1巻線と逆極性の第2巻線とを備えている。分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻き数の比により、第1巻線と第2巻線とに流入する電流の比が所定の値に維持される。本実施形態では、第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻線数の比は1:1である。 The current flow section includes a first transformer section 61, a second transformer section 62, and a plurality of single-phase rectifying diode bridges 5. The auxiliary power supply includes a high frequency auxiliary power supply 4. The first transformer unit 61 includes three diversion transformers (first transformers) 6UV, 6VW, and 6WU. The diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 include a first winding and a second winding having the opposite polarity to the first winding. The ratio of the currents flowing into the first winding and the second winding is maintained at a predetermined value by the ratio of the number of turns of the first winding to the second winding of the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU. In the present embodiment, the ratio of the number of windings of the first winding and the second winding of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 is 1: 1.

第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUは、第1巻線の始端にて交流電源1から延びたU相、V相、W相の交流ラインの一つと電気的に接続され、第2巻線の終端にてU相、V相、W相の交流ラインの他の一つと電気的に接続されている。
第1トランス部61の分流トランス6UVは、第1巻線の始端にてU相の交流ラインと接続され、第2巻線の終端にてV相の交流ラインとに接続されている。第1トランス部61の分流トランス6VWは、第1巻線の始端にてV相の交流ラインと接続され、第2巻線の終端にてW相の交流ラインと接続されている。第1トランス部61の分流トランス6WUは、第1巻線の始端にてW相の交流ラインと接続され、第2巻線の終端にてU相の交流ラインとに接続されている。
第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線の終端と第2巻線の始端とは、対応する単相整流ダイオードブリッジ5の交流端と接続されている。
The diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are electrically connected to one of the U-phase, V-phase, and W-phase AC lines extending from the AC power supply 1 at the start end of the first winding, and are the first. At the end of the two windings, it is electrically connected to the other one of the U-phase, V-phase, and W-phase AC lines.
The diversion transformer 6UV of the first transformer unit 61 is connected to the U-phase AC line at the start end of the first winding, and is connected to the V-phase AC line at the end of the second winding. The diversion transformer 6VW of the first transformer unit 61 is connected to the V-phase AC line at the start end of the first winding, and is connected to the W-phase AC line at the end of the second winding. The diversion transformer 6WU of the first transformer unit 61 is connected to the W-phase AC line at the start end of the first winding, and is connected to the U-phase AC line at the end of the second winding.
The end of the first winding and the start of the second winding of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are connected to the AC end of the corresponding single-phase rectifying diode bridge 5.

第2トランス部62は、3つの分流トランス(第2トランス)6UV、6VW、6WUを備えている。第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUは、第3巻線と、第3巻線と逆極性の第4巻線とを備えている。分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線と第4巻線との巻き数の比により、第3巻線と第4巻線とに流入する電流の比が所定の値に維持される。本実施形態では、分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線と第4巻線との巻線数の比は1:1である。 The second transformer unit 62 includes three diversion transformers (second transformers) 6UV, 6VW, and 6WU. The diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 include a third winding and a fourth winding having the opposite polarity to the third winding. The ratio of the currents flowing into the third winding and the fourth winding is maintained at a predetermined value by the ratio of the number of turns of the third winding to the fourth winding of the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU. In this embodiment, the ratio of the number of windings of the third winding and the fourth winding of the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU is 1: 1.

第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUは、第3巻線の始端にて交流電源1から延びたU相、V相、W相の交流ラインの一つと電気的に接続され、第4巻線の終端にてU相、V相、W相の交流ラインの他の一つと電気的に接続されている。
第2トランス部62の分流トランス6UVは、第3巻線の始端にてU相の交流ラインと接続され、第4巻線の終端にてV相の交流ラインとに接続されている。第2トランス部62の分流トランス6VWは、第3巻線の始端にてV相の交流ラインと接続され、第4巻線の終端にてW相の交流ラインと接続されている。第2トランス部62の分流トランス6WUは、第3巻線の始端にてW相の交流ラインと接続され、第4巻線の終端にてU相の交流ラインとに接続されている。
第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線の終端と第4巻線の始端とは、対応する単相整流ダイオードブリッジ5の交流端と接続されている。6つの分流トランス6UV、6VW、6WUは、コモンモードに対するインピーダンスが低い高周波トランスである。
The diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 are electrically connected to one of the U-phase, V-phase, and W-phase AC lines extending from the AC power supply 1 at the start end of the third winding, and the first At the end of the four windings, it is electrically connected to the other one of the U-phase, V-phase, and W-phase AC lines.
The diversion transformer 6UV of the second transformer section 62 is connected to the U-phase AC line at the start end of the third winding, and is connected to the V-phase AC line at the end of the fourth winding. The diversion transformer 6VW of the second transformer unit 62 is connected to the V-phase AC line at the start end of the third winding, and is connected to the W-phase AC line at the end of the fourth winding. The diversion transformer 6WU of the second transformer section 62 is connected to the W-phase AC line at the start end of the third winding, and is connected to the U-phase AC line at the end of the fourth winding.
The end of the third winding and the start of the fourth winding of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 are connected to the AC end of the corresponding single-phase rectifying diode bridge 5. The six diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU are high frequency transformers having low impedance with respect to the common mode.

本実施形態の電力変換装置は、6つの分流トランス6UV、6VW、6WUに対応する6つの単相整流ダイオードブリッジ5を備えている。複数の単相整流ダイオードブリッジ5のそれぞれは、2つの交流端と、2つの直流端と、4つの高速ダイオード5aを備えている。
高速ダイオード5aは、低電位側の直流端と高電位側の直流端との間において、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として2つが直列に接続されている。2つの高速ダイオード5aの間は、単相整流ダイオードブリッジ5の交流端である。
The power conversion device of this embodiment includes six single-phase rectifying diode bridges 5 corresponding to six diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU. Each of the plurality of single-phase rectifying diode bridges 5 includes two AC ends, two DC ends, and four high-speed diodes 5a.
Two high-speed diodes 5a are connected in series between the DC end on the low potential side and the DC end on the high potential side with the direction from the low potential side to the high potential side as the forward direction. The space between the two high-speed diodes 5a is the AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5.

単相整流ダイオードブリッジ5の交流端の1つは、分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線(若しくは第3巻線)の終端と接続され、交流端の他の1つは分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線(若しくは第4巻線)の始端とに接続されている。単相整流ダイオードブリッジ5の2つの直流端は高周波補助電源4と接続されている。 One of the AC ends of the single-phase rectifying diode bridge 5 is connected to the end of the first winding (or third winding) of the divergence transformer 6UV, 6VW, 6WU, and the other one of the AC ends is the divergence transformer 6UV. , 6VW, 6WU connected to the start of the second winding (or fourth winding). The two DC ends of the single-phase rectifying diode bridge 5 are connected to the high-frequency auxiliary power supply 4.

補助回路部200は、3つの単相整流ダイオードブリッジ5の直流端が接続された一組の直流ライン(高電位側の直流ラインおよび低電位側の直流ライン)を二組備えている。第1トランス部61の3つの分流トランス6UV、6VW、6WUに電気的に接続された3つの単相整流ダイオードブリッジ(第1単相整流ダイオードブリッジ)5それぞれの2つの直流端は、一方の組の直流ラインに接続されている。第2トランス部62の3つの分流トランス6UV、6VW、6WUに接続された3つの単相整流ダイオードブリッジ(第2単相整流ダイオードブリッジ)5それぞれの2つの直流端は、他方の組の直流ラインに電気的に接続されている。 The auxiliary circuit unit 200 includes two sets of a set of DC lines (a DC line on the high potential side and a DC line on the low potential side) to which the DC ends of the three single-phase rectifying diode bridges 5 are connected. Three DC ends of each of the three single-phase rectifying diode bridges (first single-phase rectifying diode bridge) 5 electrically connected to the three divergent transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are in one set. It is connected to the DC line of. Three single-phase rectifying diode bridges (second single-phase rectifying diode bridges) 5 connected to the three divergent transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 The two DC ends of each are the other set of DC lines. Is electrically connected to.

高周波補助電源4は、第1高周波電源回路4Aと、第2高周波電源回路4Bと、を備えている。第1高周波電源回路4Aは、主回路部100の高電位側の直流主回路と、補助回路部200の高電位側の直流ラインとに接続されている。第2高周波電源回路4Bは、主回路部100の低電位側の直流主回路と、補助回路部200の低電位側の直流ラインとに接続されている。 The high frequency auxiliary power supply 4 includes a first high frequency power supply circuit 4A and a second high frequency power supply circuit 4B. The first high-frequency power supply circuit 4A is connected to the DC main circuit on the high potential side of the main circuit unit 100 and the DC line on the high potential side of the auxiliary circuit unit 200. The second high-frequency power supply circuit 4B is connected to the DC main circuit on the low potential side of the main circuit unit 100 and the DC line on the low potential side of the auxiliary circuit unit 200.

第1高周波電源回路4Aは、2組の直流ラインの高電位側の直流ラインと接続されている。第1高周波電源回路4Aは、2つの高電位側の直流ラインへ互いに逆位相の電圧を出力する。第2高周波電源回路4Bは、2組の直流ラインの低電位側の直流ラインと接続されている。第2高周波電源回路4Bは、2つの低電位側の直流ラインへ互いに逆位相の電圧を出力する。共通の3つの単相整流ダイオードブリッジ5に接続された一対の直流ラインには、同位相の出力電圧が供給される。 The first high-frequency power supply circuit 4A is connected to the DC line on the high potential side of the two sets of DC lines. The first high-frequency power supply circuit 4A outputs voltages having opposite phases to the two DC lines on the high potential side. The second high-frequency power supply circuit 4B is connected to the DC line on the low potential side of the two sets of DC lines. The second high-frequency power supply circuit 4B outputs voltages having opposite phases to the two DC lines on the low potential side. Output voltages of the same phase are supplied to the pair of DC lines connected to the three common single-phase rectifying diode bridges 5.

次に、本実施形態の電力変換装置の動作の一例について説明する。
交流電源1から出力された電流は、主に、三相ダイオード整流器2へ通流する。三相ダイオード整流器2は供給された交流電流を直流電流に変換して直流主回路へ出力する。直流平滑コンデンサ3は、三相ダイオード整流器2から出力された直流電流により充電される。電力変換装置から出力される直流電流の変動は、直流平滑コンデンサ3により抑制される。
Next, an example of the operation of the power conversion device of this embodiment will be described.
The current output from the AC power supply 1 mainly flows to the three-phase diode rectifier 2. The three-phase diode rectifier 2 converts the supplied alternating current into a direct current and outputs it to the direct current main circuit. The DC smoothing capacitor 3 is charged by the DC current output from the three-phase diode rectifier 2. Fluctuations in the direct current output from the power converter are suppressed by the direct current smoothing capacitor 3.

交流電源1から出力される2つの相電圧の差が小さくなってきたとき、例えば、U相電圧とV相電圧との差が小さくなってきたときに、高周波補助電源4の電圧に補助されて、分流トランス6UV、および、分流トランス6UVに接続された単相整流ダイオードブリッジ5に電流が流れる。 When the difference between the two phase voltages output from the AC power supply 1 becomes smaller, for example, when the difference between the U-phase voltage and the V-phase voltage becomes smaller, it is assisted by the voltage of the high-frequency auxiliary power supply 4. , The current flows through the shunt transformer 6UV and the single-phase rectifier diode bridge 5 connected to the shunt transformer 6UV.

なお、本実施形態の電力変換装置が動作しているときには、高周波補助電源4は高周波電圧を出力し続けている。すなわち、交流電源1の各相の出力電圧に応じて高周波補助電源4の動作を制御する必要はなく、高周波補助電源4の制御が複雑になることを回避することができる。 When the power conversion device of this embodiment is operating, the high frequency auxiliary power supply 4 continues to output a high frequency voltage. That is, it is not necessary to control the operation of the high frequency auxiliary power supply 4 according to the output voltage of each phase of the AC power supply 1, and it is possible to avoid complicated control of the high frequency auxiliary power supply 4.

分流トランス6UVと、分流トランス6UVに接続された単相整流ダイオードブリッジ5とに電流が流れるときには、分流トランス6UVの作用により、U相の交流ラインへ流れる電流とV相の交流ラインへ流れる電流とは第1巻線と第2巻線との巻数比(若しくは第3巻線と第4巻線の巻数比)の逆数となる。すなわち、第1巻線と第2巻線との巻数比により、三相ダイオード整流器2の交流端から分流トランス6UVへ流入するU相電流とV相電流との比が所定の値となるように維持される。 When a current flows through the split transformer 6UV and the single-phase rectifying diode bridge 5 connected to the split transformer 6UV, the current flowing through the U-phase AC line and the current flowing through the V-phase AC line due to the action of the split transformer 6UV. Is the inverse of the turns ratio between the first winding and the second winding (or the turns ratio between the third winding and the fourth winding). That is, the ratio of the U-phase current flowing into the divergence transformer 6UV from the AC end of the three-phase diode rectifier 2 to the V-phase current is set to a predetermined value by the turns ratio between the first winding and the second winding. Be maintained.

本実施形態では、例えば、分流トランス6UVの第1巻線と第2巻線との巻数比(若しくは第3巻線と第4巻線の巻数比)は1:1であるから、U相とV相との交流ラインには、W相の交流ラインに流れる電流と逆極性の電流が半分(1/2)ずつ流れることとなる。他の相の交流ラインの組み合わせ(V相とW相、および、W相とU相)についても上記と同様の動作となる。 In the present embodiment, for example, the turns ratio between the first winding and the second winding (or the turns ratio between the third winding and the fourth winding) of the shunt transformer 6UV is 1: 1 and therefore the U phase. In the AC line with the V phase, the current flowing in the AC line of the W phase and the current having the opposite polarity flow in half (1/2) each. The same operation as described above is performed for the combination of AC lines of other phases (V phase and W phase, and W phase and U phase).

本実施形態の電力変換装置では、U相の交流ラインとV相の交流ラインとから分流トランス6UVへ流入する電流の比が1:1となるように維持され、V相の交流ラインとW相の交流ラインとから分流トランス6VWへ流入する電流の比が1:1となるように維持され、W相の交流ラインとU相の交流ラインとから分流トランス6WUへ流入する電流の比が1:1となるように維持される。以上の動作により、交流電源1の2つの相電圧の差が小さくなったときに、分流トランス6UV、6VW、6WU、単相整流ダイオードブリッジ5、および、高周波補助電源4により、本実施形態の電力変換装置の出力電流は12パルス整流器相当の電流波形となり、5次および7次の高調波成分が減少する。 In the power conversion device of the present embodiment, the ratio of the currents flowing into the divergence transformer 6UV from the U-phase AC line and the V-phase AC line is maintained to be 1: 1 and the V-phase AC line and the W-phase are maintained. The ratio of the current flowing from the AC line to the split transformer 6VW is maintained at 1: 1 and the ratio of the current flowing from the W phase AC line to the U phase AC line to the split transformer 6WU is 1: 1. It is maintained to be 1. By the above operation, when the difference between the two phase voltages of the AC power supply 1 becomes small, the power of the present embodiment is provided by the current split transformer 6UV, 6VW, 6WU, the single-phase rectifying diode bridge 5, and the high-frequency auxiliary power supply 4. The output current of the converter has a current waveform equivalent to that of a 12-pulse rectifier, and the 5th and 7th harmonic components are reduced.

本実施形態では、3相の交流ラインの線間それぞれに2つの分流トランス6UV、6VW、6WUが接続されている。同じ線間に接続されている2つの分流トランス6UV、6VW、6WUには、単相整流ダイオードブリッジ5を介して高周波補助電源4から逆位相の電圧が出力される。 In the present embodiment, two diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU are connected between the lines of the three-phase AC line, respectively. Anti-phase voltages are output from the high-frequency auxiliary power supply 4 to the two diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU connected between the same lines via the single-phase rectifying diode bridge 5.

例えば、高周波補助電源4から出力される電圧が、分流トランス6UV、6VW、6WUが接続された二相の交流ラインの電圧と同極性であれば、その分流トランス6UV、6VW、6WU以降の回路に電流が通流する。高周波補助電源4から出力される電圧が、分流トランス6UV、6VW、6WUが接続された二相の電圧と逆極性であれば、その分流トランス6UV、6VW、6WU以降の回路には電流が通流しない。 For example, if the voltage output from the high-frequency auxiliary power supply 4 has the same polarity as the voltage of the two-phase AC line to which the diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU are connected, the circuit after the diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU Current flows. If the voltage output from the high-frequency auxiliary power supply 4 has the opposite polarity to the two-phase voltage to which the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU are connected, current will flow through the circuits after the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU. Absent.

上記のことから、三相ダイオード整流器2の同じ交流端の組に接続された一方の分流トランス6UV、6VW、6WUが動作するときの電圧位相は、他方の分流トランス6UV、6VW、6WUが動作するときの電圧位相と逆位相となる。したがって、同じ交流ライン間に接続された2つの分流トランス6UV、6VW、6WUは同時に通流することはない。 From the above, the voltage phase when one divergence transformer 6UV, 6VW, 6WU connected to the same AC end set of the three-phase diode rectifier 2 operates is the voltage phase when the other divergence transformer 6UV, 6VW, 6WU operates. The phase is opposite to the voltage phase at the time. Therefore, the two diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU connected between the same AC lines do not pass at the same time.

なお、図1には、交流電源1の直後に接続する交流リアクトルや、直流平滑コンデンサ3に流れる電流リプルを抑制する直流リアクトルを図示されていないが、電力変換装置がこれらを備えていても同様の動作が可能である。 Note that FIG. 1 does not show an AC reactor connected immediately after the AC power supply 1 or a DC reactor that suppresses the current ripple flowing through the DC smoothing capacitor 3, but the same applies even if the power conversion device includes these. Operation is possible.

図2は、第1実施形態の電力変換装置の動作の一例を説明するための図である。
ここでは、交流電源1の直後に配置された交流リアクトル(図示せず)を更に備えた電力変換装置を想定してシミュレーションを行った結果の一例について説明する。図2では、上から順に交流電源UVW相電圧、交流電源U相電流、U相補助電流の波形の一例を示している。なお、交流電源1の電圧と電流とは、例えば、三相ダイオード整流器2の各相の交流端にて検出された値の一例である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the operation of the power conversion device of the first embodiment.
Here, an example of the result of performing a simulation assuming a power conversion device further provided with an AC reactor (not shown) arranged immediately after the AC power supply 1 will be described. FIG. 2 shows an example of waveforms of the AC power supply UVW phase voltage, the AC power supply U-phase current, and the U-phase auxiliary current in order from the top. The voltage and current of the AC power supply 1 are, for example, examples of values detected at the AC end of each phase of the three-phase diode rectifier 2.

図2によれば、交流電源1から出力されるU相電圧とU相電流とはほぼ同相である。三相ダイオード整流器2に入力されるU相電流波形は、三相ダイオード整流器2の一般的な入力電流波形であるうさぎの耳形状の波形ではなく、12パルス整流器の入力電流波形のように各極性に電流ステップが2つある波形となった。 According to FIG. 2, the U-phase voltage output from the AC power supply 1 and the U-phase current are substantially in phase. The U-phase current waveform input to the three-phase diode rectifier 2 is not a rabbit ear-shaped waveform, which is a general input current waveform of the three-phase diode rectifier 2, but each polarity like the input current waveform of a 12-pulse rectifier. The waveform has two current steps.

U相補助電流は、補助回路部200のU相交流ラインに流れる電流であって、U相電圧波形とV相電圧波形とが交差するタイミング(相電圧の差がゼロとなるタイミング)の近傍、および、U相電圧波形とW相電圧波形とが交差するタイミング(相電圧の差がゼロとなるタイミング)の近傍において、大きな値となった。図2に示す例によれば、2つの相の電圧値の差が小さくなったときに、その2つの相の交流ラインに接続された分流トランス6UV、6VW、6WUおよび単相整流ダイオードブリッジ5に、高周波電流が重畳された補助電流が通流する結果が得られた。
上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、12パルス整流器を備えた構成と同等の出力波形が得られ、出力電力の高調波を低減することが可能である。
The U-phase auxiliary current is a current flowing through the U-phase AC line of the auxiliary circuit unit 200, and is near the timing at which the U-phase voltage waveform and the V-phase voltage waveform intersect (the timing at which the phase voltage difference becomes zero). In addition, a large value was obtained in the vicinity of the timing at which the U-phase voltage waveform and the W-phase voltage waveform intersect (the timing at which the difference in phase voltage becomes zero). According to the example shown in FIG. 2, when the difference between the voltage values of the two phases becomes small, the diversion transformer 6UV, 6VW, 6WU and the single-phase rectifying diode bridge 5 connected to the AC line of the two phases The result was that an auxiliary current with a high-frequency current superimposed was passed through.
As described above, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to obtain an output waveform equivalent to the configuration including the 12-pulse rectifier, and to reduce the harmonics of the output power.

また、分流トランス6UV、6VW、6WUは、高周波補助電源4の周波数で励磁され、商用電源の周波数成分に依存しないため、高周波補助電源4の周波数を十分高くすることで、分流トランス6UV、6VW、6WUを容易に小型化・低損失化することができる。本実施形態の電力変換装置に用いられる構成のうち、外形が大きくなるのは分流トランス6UV、6VW、6WUであるが、高周波補助電源4の周波数を高周波化することにより分流トランス6UV、6VW、6WUを小型化することが可能であり、本実施形態の電力変換装置を小型化することが可能である。 Further, since the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU are excited by the frequency of the high frequency auxiliary power supply 4 and do not depend on the frequency component of the commercial power supply, the frequency of the high frequency auxiliary power supply 4 can be sufficiently increased to obtain the shunt transformers 6UV, 6VW, The 6WU can be easily miniaturized and the loss can be reduced. Among the configurations used in the power conversion device of the present embodiment, the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU have larger outer shapes, but the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU are formed by increasing the frequency of the high frequency auxiliary power supply 4. Can be miniaturized, and the power conversion device of the present embodiment can be miniaturized.

すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第2実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図3は、第2実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
ここでは、高周波補助電源4の一構成例について説明する。高周波補助電源4以外の構成は、上述の第1実施形態の電力変換装置と同様である。
Next, the power conversion device of the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the second embodiment.
Here, a configuration example of the high frequency auxiliary power supply 4 will be described. The configuration other than the high-frequency auxiliary power supply 4 is the same as that of the power conversion device of the first embodiment described above.

高周波補助電源4は、高周波インバータ41と、高周波トランス42と、を備えている。
高周波インバータ41は2つのレグを備えている。2つのレグのそれぞれは、主回路部100の高電位側の直流主回路と低電位側の直流主回路との間において、直列に接続された2つのパワー半導体素子41Aを備えている。各レグにおいて、2つのパワー半導体素子41Aの間は高周波インバータ41の交流端であり、高周波トランス42と電気的に接続されている。
The high-frequency auxiliary power supply 4 includes a high-frequency inverter 41 and a high-frequency transformer 42.
The high frequency inverter 41 has two legs. Each of the two legs includes two power semiconductor elements 41A connected in series between the DC main circuit on the high potential side and the DC main circuit on the low potential side of the main circuit unit 100. In each leg, the two power semiconductor elements 41A are AC ends of the high frequency inverter 41 and are electrically connected to the high frequency transformer 42.

パワー半導体素子41Aは、例えば、パワーMOSFET(metal-oxide semiconductor field-effect transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子と還流ダイオードとを並列に接続した構成である。 The power semiconductor element 41A has, for example, a configuration in which a switching element such as a power MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a freewheeling diode are connected in parallel.

なお、本実施形態の電力変換装置は図示しない制御回路を備え、制御回路にて高周波インバータ41のパワー半導体素子41Aのゲート信号を生成して高周波インバータ41の動作を制御してもよい。高周波インバータ41から出力される交流電力の周波数は、制御回路にて生成されるゲート信号により調整することが可能である。制御回路は、例えば、CPUやMPUなどのプロセッサを少なくとも1つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されるメモリと、を備えている。 The power conversion device of the present embodiment includes a control circuit (not shown), and the control circuit may generate a gate signal of the power semiconductor element 41A of the high frequency inverter 41 to control the operation of the high frequency inverter 41. The frequency of the AC power output from the high-frequency inverter 41 can be adjusted by the gate signal generated by the control circuit. The control circuit includes, for example, at least one processor such as a CPU or MPU, and a memory in which a program executed by the processor is recorded.

高周波トランス42は、第1トランス42Aと、第2トランス42Bと、を備えている。
第1トランス42Aの一次巻線は、始端が高周波インバータ41の一方の交流端と電気的に接続され、終端が高周波インバータ41の他方の交流端と電気的に接続されている。
The high frequency transformer 42 includes a first transformer 42A and a second transformer 42B.
The primary winding of the first transformer 42A has a start end electrically connected to one AC end of the high frequency inverter 41 and an end electrically connected to the other AC end of the high frequency inverter 41.

第1トランス42Aの二次巻線は、終端が高電位側の直流ラインの一方と電気的に接続され、始端が高電位側の直流ラインの他方と電気的に接続されている。第1トランス42Aの二次巻線は、中間端において、高電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The secondary winding of the first transformer 42A is electrically connected to one of the DC lines on the high potential side at the end and electrically connected to the other of the DC lines on the high potential side at the beginning. The secondary winding of the first transformer 42A is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side at the intermediate end.

第2トランス42Bの一次巻線は、始端が高周波インバータ41の一方の交流端と電気的に接続され、終端が高周波インバータ41の他方の交流端と電気的に接続されている。 The primary winding of the second transformer 42B has a start end electrically connected to one AC end of the high frequency inverter 41 and an end electrically connected to the other AC end of the high frequency inverter 41.

第2トランス42Bの二次巻線は、始端が低電位側の直流ラインの一方と電気的に接続され、終端が低電位側の直流ラインの他方と電気的に接続されている。第2トランス42Bの二次巻線は、中間端において、低電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The secondary winding of the second transformer 42B has a start end electrically connected to one of the DC lines on the low potential side and an end electrically connected to the other DC line on the low potential side. The secondary winding of the second transformer 42B is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side at the intermediate end.

第1トランス42Aは、高周波インバータ41から出力される交流電力を変圧および絶縁し、第1高周波電源回路4Aから出力される電源電圧を生成する。第2トランス42Bは、高周波インバータ41から出力される交流電力を変圧および絶縁し、第2高周波電源回路4Bから出力される電源電圧を生成する。 The first transformer 42A transforms and insulates the AC power output from the high-frequency inverter 41, and generates a power supply voltage output from the first high-frequency power supply circuit 4A. The second transformer 42B transforms and insulates the AC power output from the high frequency inverter 41, and generates a power supply voltage output from the second high frequency power supply circuit 4B.

すなわち、第1高周波電源回路4Aは、高周波インバータ41と、第1トランス42Aとを含み、第2高周波電源回路4Bは、高周波インバータ41と、第2トランス42Bとを含む。高周波インバータ41は、第1高周波電源回路4Aと第2高周波電源回路4Bとに共有される。 That is, the first high frequency power supply circuit 4A includes the high frequency inverter 41 and the first transformer 42A, and the second high frequency power supply circuit 4B includes the high frequency inverter 41 and the second transformer 42B. The high frequency inverter 41 is shared by the first high frequency power supply circuit 4A and the second high frequency power supply circuit 4B.

本実施形態の電力変換装置は、上述の高周波補助電源4の構成以外は第1実施形態と同様である。すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 The power conversion device of this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration of the high frequency auxiliary power supply 4 described above. That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第3実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図4は、第3実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、第1電圧補正ダイオード7Aと第2電圧補正ダイオード7Bと、を更に備えている。
Next, the power conversion device of the third embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the third embodiment.
The power conversion device of the present embodiment further includes a first voltage correction diode 7A and a second voltage correction diode 7B.

第1電圧補正ダイオード7Aは、カソードが三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端に電気的に接続され、アノードが第1高周波電源回路4Aに電気的に接続され、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として接続されている。 In the first voltage correction diode 7A, the cathode is electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2, the anode is electrically connected to the first high frequency power supply circuit 4A, and the high potential is from the low potential side. It is connected with the direction toward the side as the forward direction.

第2電圧補正ダイオード7Bは、アノードが三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端に電気的に接続され、カソードが第2高周波電源回路4Bに電気的に接続され、低電位側から高電位側へ向かう方向を順方向として接続されている。 In the second voltage correction diode 7B, the anode is electrically connected to the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2, the cathode is electrically connected to the second high frequency power supply circuit 4B, and the high potential is from the low potential side. It is connected with the direction toward the side as the forward direction.

第1電圧補正ダイオード7Aおよび第2電圧補正ダイオード7Bは、分流トランス6UV、6VW、6WUおよび単相整流ダイオードブリッジ5の通流期間以外(三相ダイオード整流器2にのみ電流が流れるべき期間)に、分流トランス6UV、6VW、6WUへ交流電源1から出力された電流の一部が流れてしまうことを防いでいる。 The first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B are used for the period other than the flow period of the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU and the single-phase rectifier diode bridge 5 (the period during which the current should flow only in the three-phase rectifier 2). This prevents a part of the current output from the AC power supply 1 from flowing to the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU.

本実施形態の電力変換装置は、第1電圧補正ダイオード7Aおよび第2電圧補正ダイオード7Bを備えること以外は上述の第1および第2実施形態の電力変換装置と同様の構成である。 The power conversion device of the present embodiment has the same configuration as the power conversion devices of the first and second embodiments described above, except that the first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B are provided.

次に、通流期間以外に分流トランス6UV、6VW、6WUへ電流が流れる現象について説明する。
三相ダイオード整流器2のダイオード2Aに電流が流れるとダイオード2Aのドロップ電圧が増加する。ダイオード2Aのドロップ電圧に基づく回路抵抗の値が、補助回路部200のインピーダンスの値以上となると、交流電源1から出力された電流の一部が分流トランス6UV、6VW、6WUへ流れる。
Next, a phenomenon in which a current flows through the split transformers 6UV, 6VW, and 6WU other than the current flow period will be described.
When a current flows through the diode 2A of the three-phase diode rectifier 2, the drop voltage of the diode 2A increases. When the value of the circuit resistance based on the drop voltage of the diode 2A becomes equal to or higher than the value of the impedance of the auxiliary circuit unit 200, a part of the current output from the AC power supply 1 flows to the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU.

このときに、交流電源1から分流トランス6UV、6VW、6WUへ流れる電流は、分流トランス6UV、6VW、6WUの励磁電流となる。本実施形態の電力変換装置において、分流トランス6UV、6VW、6WUは高周波励磁に対応して小型化されているため、通流期間以外に流れる励磁電流により磁気飽和し、高周波補助電源4から出力される電圧による励磁電流が急増すると、エネルギー損失が大きくなるだけでなく、電力変換装置が破壊される可能性が高くなる。 At this time, the current flowing from the AC power supply 1 to the split transformers 6UV, 6VW, 6WU becomes the exciting current of the split transformers 6UV, 6VW, 6WU. In the power conversion device of the present embodiment, since the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU are miniaturized corresponding to high frequency excitation, they are magnetically saturated by the exciting current flowing outside the current flow period and are output from the high frequency auxiliary power supply 4. When the exciting current due to the voltage increases rapidly, not only the energy loss increases, but also the power conversion device is more likely to be destroyed.

そこで、本実施形態の電力変換装置では、補助回路部200と直流主回路との間に第1電圧補正ダイオード7Aと第2電圧補正ダイオード7Bとを接続し、三相ダイオード整流器2のダイオード2Aのドロップ電圧が増加することを抑制し、通流期間以外に分流トランス6UV、6VW、6WUへ電流が流れることを防止している。すなわち、本実施形態の電力変換装置では、通流期間以外において、三相ダイオード整流器2のダイオード2Aのドロップ電圧による回路抵抗の値が、補助回路部200のインピーダンスの値以上となることを回避し、通流期間以外に分流トランス6UV、6VW、6WUに電流が流れることを抑制している。このことにより、電力変換装置におけるエネルギー損失が増大することと、電力変換装置が破壊されることを回避することができる。 Therefore, in the power conversion device of the present embodiment, the first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B are connected between the auxiliary circuit unit 200 and the DC main circuit, and the diode 2A of the three-phase diode rectifier 2 is connected. It suppresses the increase of the drop voltage and prevents the current from flowing to the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU other than the flow period. That is, in the power conversion device of the present embodiment, it is avoided that the value of the circuit resistance due to the drop voltage of the diode 2A of the three-phase diode rectifier 2 becomes equal to or higher than the value of the impedance of the auxiliary circuit unit 200 except during the current flow period. , It suppresses the flow of current through the split transformers 6UV, 6VW, and 6WU other than the current flow period. As a result, it is possible to avoid an increase in energy loss in the power conversion device and destruction of the power conversion device.

なお、分流トランス6UV、6VW、6WUの磁気飽和を防ぐためには、分流トランス6UV、6VW、6WUの励磁インダクタンスを下げることでも対応可能である。しかしながら、高周波補助電源4から出力される励磁電流が常に増えてしまい、パワー半導体素子41Aの損失が増える原因となる。これに対応可能なパワー半導体素子41Aを用いると、電力変換装置の小型化が困難となる。また大きな励磁電流を出力するために高価な素子を採用すると、電力変換装置の製造コスト増加につながる。これに対し、第1電圧補正ダイオード7Aと第2電圧補正ダイオード7Bとはリカバリする動作モードが必要ないため、整流ダイオードを適用することができ、高価な部品を用いることなく上記効果を得ることが可能となる。 In order to prevent the magnetic saturation of the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU, it is also possible to reduce the exciting inductance of the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU. However, the exciting current output from the high-frequency auxiliary power supply 4 always increases, which causes an increase in the loss of the power semiconductor element 41A. If the power semiconductor element 41A capable of supporting this is used, it becomes difficult to miniaturize the power conversion device. Further, if an expensive element is adopted to output a large exciting current, the manufacturing cost of the power converter will increase. On the other hand, since the first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B do not need a recovery operation mode, a rectifier diode can be applied, and the above effect can be obtained without using expensive parts. It will be possible.

なお、第1電圧補正ダイオード7Aと第2電圧補正ダイオード7Bとは、他のすべての実施形態の電力変換装置に適用することが可能であり、いずれの場合も同様の効果を得ることができる。 The first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B can be applied to the power conversion device of all other embodiments, and the same effect can be obtained in either case.

上記のように、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 As described above, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第4実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図5は、第4実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、補助回路部200が第1ドロッパ8Aと第2ドロッパ8Bとを備えている点が上述の第1および第2実施形態と異なっている。
Next, the power conversion device of the fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the fourth embodiment.
The power conversion device of the present embodiment is different from the first and second embodiments described above in that the auxiliary circuit unit 200 includes the first dropper 8A and the second dropper 8B.

第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bは、例えば、一般的な低圧MOSFETなどの、電流の上昇に比例して電圧が上昇する線形領域を備えた特性を備える構成を用いた回路である。 The first dropper 8A and the second dropper 8B are circuits using, for example, a general low-voltage MOSFET having a characteristic having a linear region in which the voltage rises in proportion to the rise in current.

第1ドロッパ8Aは、三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端と第1高周波電源回路4Aとの間に電気的に接続され、三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端から第1高周波電源回路4Aに向かって電圧降下させる。 The first dropper 8A is electrically connected between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2 and the first high-frequency power supply circuit 4A, and is first from the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2. The voltage is lowered toward the high frequency power supply circuit 4A.

第2ドロッパ8Bは、第2高周波電源回路4Bと三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端との間に電気的に接続され、第2高周波電源4Bから三相ダイオード整流器の低電位側の直流端に向かって電圧降下させる。 The second dropper 8B is electrically connected between the second high frequency power supply circuit 4B and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2, and is connected to the low potential side of the three-phase diode rectifier 2 from the second high frequency power supply 4B. The voltage drops toward the DC end.

第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bは、補助回路部200の通流期間以外において、微小電流で数V程度の電圧がドロップし、補助回路部200の通流期間においては、飽和領域を使用し、低抵抗となるように動作する。 In the first dropper 8A and the second dropper 8B, a voltage of about several V is dropped by a minute current other than the flow period of the auxiliary circuit unit 200, and the saturation region is used in the flow period of the auxiliary circuit unit 200. , Operates to have low resistance.

なお、補助回路部200は、第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bが上記動作を行うために、分流トランス6UV、6VW、6WUおよび単相整流ダイオードブリッジ5に流れる電流や交流電源1の出力電流の位相を検出する検出器(図示せず)を備えている。 In the auxiliary circuit unit 200, the current flowing through the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU and the single-phase rectifying diode bridge 5 and the output current of the AC power supply 1 for the first dropper 8A and the second dropper 8B to perform the above operations It is equipped with a detector (not shown) that detects the phase.

図6は、図5に示す電力変換装置の第1ドロッパおよび第2ドロッパの一構成例を概略的に示す図である。
ここでは、第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bとして回生ドロッパを備えた電力変換装置の一例を示している。なお、第1ドロッパ8Aと第2ドロッパ8Bとの対応する構成には同じ符号を付している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of a first dropper and a second dropper of the power conversion device shown in FIG.
Here, an example of a power conversion device provided with a regenerative dropper as the first dropper 8A and the second dropper 8B is shown. The corresponding configurations of the first dropper 8A and the second dropper 8B are designated by the same reference numerals.

第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bは、コンデンサ81と、パワー半導体素子82、83と、高周波絶縁トランス84と、共振コンデンサ85と、ダイオード整流器86と、を備えている。パワー半導体素子82、83と、高周波絶縁トランス84と、共振コンデンサ85と、ダイオード整流器86とにより構成される回路は、直流平滑コンデンサ3へエネルギーを回生する回生回路である。 The first dropper 8A and the second dropper 8B include a capacitor 81, power semiconductor elements 82 and 83, a high-frequency isolation transformer 84, a resonance capacitor 85, and a diode rectifier 86. The circuit composed of the power semiconductor elements 82 and 83, the high-frequency isolation transformer 84, the resonance capacitor 85, and the diode rectifier 86 is a regenerative circuit that regenerates energy into the DC smoothing capacitor 3.

本実施形態では、コンデンサ81に蓄えられた電荷は、パワー半導体素子82、83を動作させることにより、回生回路を介して直流平滑コンデンサ3へ回生される。したがって、例えば第3実施形態の電力変換装置では、第1電圧補正ダイオード7Aと第2電圧補正ダイオード7Bとにてエネルギー損失が生じるが、本実施形態の電力変換装置では、第1ドロッパ8Aおよび第2ドロッパ8Bにて一部のエネルギーを回生することが可能となるため、電力変換装置によるエネルギー損失を低減することが可能となる。また、例えば図6に示す構成は、大型の部品を用いることなく実現することが可能であり、電力変換装置が大型化することも回避することができる。 In the present embodiment, the electric charge stored in the capacitor 81 is regenerated to the DC smoothing capacitor 3 via the regenerative circuit by operating the power semiconductor elements 82 and 83. Therefore, for example, in the power conversion device of the third embodiment, energy loss occurs in the first voltage correction diode 7A and the second voltage correction diode 7B, but in the power conversion device of the present embodiment, the first dropper 8A and the first dropper 8A and the second are generated. Since it is possible to regenerate a part of the energy with the 2 dropper 8B, it is possible to reduce the energy loss due to the power conversion device. Further, for example, the configuration shown in FIG. 6 can be realized without using a large-sized component, and it is possible to avoid an increase in the size of the power conversion device.

すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。
なお、本実施形態の電力変換装置に適用したドロッパ8の構成は、他のすべての実施形態の電力変換装置に適用することが可能であり、いずれの場合も同様の効果を得ることができる。
That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.
The configuration of the dropper 8 applied to the power conversion device of the present embodiment can be applied to the power conversion device of all other embodiments, and the same effect can be obtained in any case.

次に、第5実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図7は、第5実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bを備える点が上述の第1乃至第4実施形態と異なっている。
Next, the power conversion device of the fifth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the fifth embodiment.
The power conversion device of this embodiment is different from the above-described first to fourth embodiments in that it includes a first block element 9A and a second block element 9B.

第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bは、例えば半導体スイッチ素子と、半導体スイッチ素子と並列に接続したダイオードと、を含む。第1ブロック素子9Aのダイオードは、アノードにて三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端と電気的に接続する向きである。第2ブロック素子9Bのダイオードは、カソードにて三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端と電気的に接続する向きである。 The first block element 9A and the second block element 9B include, for example, a semiconductor switch element and a diode connected in parallel with the semiconductor switch element. The diode of the first block element 9A is oriented so as to be electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2 at the anode. The diode of the second block element 9B is oriented to be electrically connected to the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2 at the cathode.

第1ブロック素子9Aは、第1高周波電源回路4Aと高電位側の直流主回路とを接続する経路に設けられている。第1ブロック素子9Aは、三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端と電気的に接続された補助回路部200の端の前段において、電流通流部と三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端との電気的接続状態を切り替え、第1高周波電源回路4Aから三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端への電流を遮ることが可能となるように接続されている。 The first block element 9A is provided in a path connecting the first high frequency power supply circuit 4A and the DC main circuit on the high potential side. The first block element 9A is located in front of the end of the auxiliary circuit unit 200 that is electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2, and is the current flow portion and the high potential side of the three-phase diode rectifier 2. It is connected so as to be able to switch the electric connection state with the DC end of the above and block the current from the first high frequency power supply circuit 4A to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier 2.

第2ブロック素子9Bは、第2高周波電源回路4Bと低電位側の直流主回路とを接続する経路に設けられている。第2ブロック素子9Bは、三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端と電気的に接続された補助回路部200の端の前段において、電流通流部と三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端との電気的接続状態を切り替え、三相ダイオード整流器2の低電位側の直流端から第2高周波電源回路4Bへの電流を遮ることが可能となるように接続されている。 The second block element 9B is provided in a path connecting the second high frequency power supply circuit 4B and the DC main circuit on the low potential side. The second block element 9B is in front of the end of the auxiliary circuit unit 200 that is electrically connected to the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2, and is the current flow portion and the low potential side of the three-phase diode rectifier 2. It is connected so as to be able to switch the electric connection state with the DC end of the three-phase diode rectifier 2 and block the current from the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2 to the second high frequency power supply circuit 4B.

第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bは、補助回路部200の通流期間にオンされ、補助回路部200の通流期間以外はオフされる。このことにより、補助回路部200の通流期間以外には、回路のインピーダンスが高い状態となり、電流が流れることを防ぐことができる。 The first block element 9A and the second block element 9B are turned on during the flow period of the auxiliary circuit unit 200, and are turned off except during the flow period of the auxiliary circuit unit 200. As a result, the impedance of the circuit becomes high except for the flow period of the auxiliary circuit unit 200, and it is possible to prevent the current from flowing.

なお、本実施形態では、第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bの動作を制御する制御回路(図示せず)は、交流電源1の出力電流(若しくは出力電圧)の位相を検出する検出器を備え、検出器から得られた値に基づいて第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bの動作を制御するゲート信号を生成する。 In the present embodiment, the control circuit (not shown) that controls the operation of the first block element 9A and the second block element 9B is a detector that detects the phase of the output current (or output voltage) of the AC power supply 1. A gate signal for controlling the operation of the first block element 9A and the second block element 9B is generated based on the value obtained from the detector.

すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。
なお、本実施形態の電力変換装置に適用した第1ブロック素子9Aおよび第2ブロック素子9Bは、他のすべての実施形態の電力変換装置に適用することが可能であり、いずれの場合も同様の効果を得ることができる。
That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.
The first block element 9A and the second block element 9B applied to the power conversion device of the present embodiment can be applied to the power conversion device of all other embodiments, and the same applies in any case. The effect can be obtained.

次に、第6実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図8は、第6実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、補助回路部200の構成が上述の第3実施形態と異なっている。
Next, the power conversion device of the sixth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the sixth embodiment.
In the power conversion device of this embodiment, the configuration of the auxiliary circuit unit 200 is different from that of the third embodiment described above.

高周波補助電源4は、3つのインバータレグ10U、10V、10Wを含むハーフブリッジ回路と、3つの高周波トランス11UV、11VW、11WUと、を備えている。
インバータレグ10U、10V、10Wは、主回路部100の高電位側の直流主回路と低電位側の直流主回路との間に接続されている。
The high frequency auxiliary power supply 4 includes a half bridge circuit including three inverter legs 10U, 10V, and 10W, and three high frequency transformers 11UV, 11VW, and 11WU.
The inverter legs 10U, 10V, and 10W are connected between the DC main circuit on the high potential side and the DC main circuit on the low potential side of the main circuit unit 100.

インバータレグ10U、10V、10Wそれぞれは、直流主回路間において直列に接続された2つのスイッチング素子を備え、2つのスイッチング素子間(交流端)にて、対応する高周波トランス11UV、11VW、11WUと電気的に接続されている。 Each of the inverter legs 10U, 10V, and 10W is provided with two switching elements connected in series between the DC main circuits, and the corresponding high frequency transformers 11UV, 11VW, and 11WU and electricity are provided between the two switching elements (AC end). Is connected.

高周波トランス11UV、11VW、11WUは、それぞれ、一次巻線と、二次巻線と、三次巻線と、を備えている。高周波トランス11UV、11VW、11WUの一次巻線、二次巻線、および、三次巻線は同極性である。 The high frequency transformers 11UV, 11VW, and 11WU each include a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, respectively. The high frequency transformers 11UV, 11VW, 11WU primary winding, secondary winding, and tertiary winding have the same polarity.

高周波トランス11UVの一次巻線は、始端がインバータレグ10Uの交流端と電気的に接続され、終端がインバータレグ10Vの交流端と電気的に接続されている。 The primary winding of the high-frequency transformer 11UV has a start end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10U and an end end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10V.

高周波トランス11UVの二次巻線は、始端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5UVの高電位側の直流端と電気的に接続され、終端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5UVの高電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第1電圧補正ダイオード7Aを介して高電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The secondary winding of the high frequency transformer 11UV is electrically connected to the DC end on the high potential side of one single-phase rectifying diode bridge 5UV at the beginning, and the DC on the high potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5UV at the end. It is electrically connected to the end, and at the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side via the first voltage correction diode 7A.

高周波トランス11UVの三次巻線は、始端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5UVの低電位側の直流端と電気的に接続され、終端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5UVの低電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第2電圧補正ダイオード7Bとを介して低電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The tertiary winding of the high frequency transformer 11UV is electrically connected to the DC end on the low potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5UV at the beginning and the DC end on the low potential side of the single-phase rectifying diode bridge 5UV at the end. At the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side via the second voltage correction diode 7B.

高周波トランス11VWの一次巻線は、始端がインバータレグ10Vの交流端と電気的に接続され、終端がインバータレグ10Wの交流端と電気的に接続されている。 The primary winding of the high-frequency transformer 11VW has a start end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10V and an end end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10W.

高周波トランス11VWの二次巻線は、始端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5VWの高電位側の直流端と電気的に接続され、終端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5VWの高電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第1電圧補正ダイオード7Aを介して高電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The secondary winding of the high-frequency transformer 11VW is electrically connected to the DC end on the high potential side of one single-phase rectifying diode bridge 5VW at the beginning and DC on the high potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5VW at the end. It is electrically connected to the end, and at the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side via the first voltage correction diode 7A.

高周波トランス11VWの三次巻線は、始端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5VWの低電位側の直流端と電気的に接続され、終端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5VWの低電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第2電圧補正ダイオード7Bとを介して低電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The tertiary winding of the high frequency transformer 11VW is electrically connected to the DC end on the low potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5VW at the beginning and the DC end on the low potential side of the one-phase rectifying diode bridge 5VW at the end. At the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side via the second voltage correction diode 7B.

高周波トランス11WUの一次巻線は、始端がインバータレグ10Wの交流端と電気的に接続され、終端がインバータレグ10Uの交流端と電気的に接続されている。 The primary winding of the high-frequency transformer 11WU has a start end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10W and an end end electrically connected to the AC end of the inverter leg 10U.

高周波トランス11WUの二次巻線は、始端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5WUの高電位側の直流端と電気的に接続され、終端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5WUの高電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第1電圧補正ダイオード7Aとを介して高電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The secondary winding of the high frequency transformer 11WU is electrically connected to the DC end on the high potential side of one single-phase rectifying diode bridge 5WU at the beginning and DC on the high potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5WU at the end. It is electrically connected to the end, and at the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side via the first voltage correction diode 7A.

高周波トランス11WUの三次巻線は、始端が他方の単相整流ダイオードブリッジ5WUの低電位側の直流端と電気的に接続され、終端が一方の単相整流ダイオードブリッジ5WUの低電位側の直流端と電気的に接続され、中間端において、第2電圧補正ダイオード7Bとを介して低電位側の直流主回路と電気的に接続されている。 The tertiary winding of the high frequency transformer 11WU is electrically connected to the DC end on the low potential side of the other single-phase rectifying diode bridge 5WU at the beginning and the DC end on the low potential side of the one-phase rectifying diode bridge 5WU at the end. At the intermediate end, it is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side via the second voltage correction diode 7B.

単相整流ダイオードブリッジ5UVの2つの交流端は、分流トランス6UVの第1巻線(若しくは第3巻線)の終端と、分流トランス6UVの第2巻線(若しくは第4巻線)の始端とに電気的に接続されている。
単相整流ダイオードブリッジ5VWの2つの交流端は、分流トランス6VWの第1巻線(若しくは第3巻線)の終端と、分流トランス6VWの第2巻線(若しくは第4巻線)の始端とに電気的に接続されている。
単相整流ダイオードブリッジ5WUの2つの交流端は、分流トランス6WUの第1巻線(若しくは第3巻線)の終端と、分流トランス6WUの第2巻線(若しくは第4巻線)の始端とに電気的に接続されている。
The two AC ends of the single-phase rectifying diode bridge 5UV are the end of the first winding (or third winding) of the split transformer 6UV and the start of the second winding (or fourth winding) of the split transformer 6UV. Is electrically connected to.
The two AC ends of the single-phase rectifying diode bridge 5VW are the end of the first winding (or third winding) of the split transformer 6VW and the start of the second winding (or fourth winding) of the split transformer 6VW. Is electrically connected to.
The two AC ends of the single-phase rectifying diode bridge 5WU are the end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 6WU and the start of the second winding (or fourth winding) of the shunt transformer 6WU. Is electrically connected to.

分流トランス6UVの第1巻線(若しくは第3巻線)の始端は、交流電源1から延びたU相の交流ラインと電気的に接続されている。分流トランス6UVの第2巻線(若しくは第4巻線)の終端は、交流電源1から延びたV相の交流ラインと電気的に接続されている。 The starting end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 6UV is electrically connected to the U-phase AC line extending from the AC power supply 1. The end of the second winding (or fourth winding) of the shunt transformer 6UV is electrically connected to the V-phase AC line extending from the AC power supply 1.

分流トランス6VWの第1巻線の始端(若しくは第3巻線)は、交流電源1から延びたV相の交流ラインと電気的に接続されている。分流トランス6VWの第2巻線(若しくは第4巻線)の終端は、交流電源1から延びたW相の交流ラインと電気的に接続されている。 The start end (or third winding) of the first winding of the shunt transformer 6VW is electrically connected to the V-phase AC line extending from the AC power supply 1. The end of the second winding (or fourth winding) of the shunt transformer 6VW is electrically connected to the W-phase AC line extending from the AC power supply 1.

分流トランス6WUの第1巻線(若しくは第3巻線)の始端は、交流電源1から延びたW相の交流ラインと電気的に接続されている。分流トランス6WUの第2巻線(若しくは第4巻線)の終端は、交流電源1から延びたU相の交流ラインと電気的に接続されている。 The starting end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 6WU is electrically connected to the W-phase AC line extending from the AC power supply 1. The end of the second winding (or fourth winding) of the shunt transformer 6WU is electrically connected to the U-phase AC line extending from the AC power supply 1.

上記電力変換装置では、補助回路部200の通流期間において、各相交流ライン間に対応した2つのインバータレグ10U、10V、10Wを動作させて、各相交流ライン間に対応した高周波トランスにより高周波電源を生成し、分流トランス6UV、6VW、6WUおよび単相整流ダイオードブリッジ5に通流させることができる。 In the power conversion device, two inverter legs 10U, 10V, and 10W corresponding to each phase AC line are operated during the flow period of the auxiliary circuit unit 200, and a high frequency transformer corresponding to each phase AC line is used for high frequency. A power source can be generated and passed through the split transformers 6UV, 6VW, 6WU and the single-phase rectifying diode bridge 5.

なお、本実施形態の電力変換装置は、インバータレグ10U、10V、10Wの半導体スイッチ素子の動作を制御する制御回路(図示せず)を備えていてもよい。この場合、制御回路は、交流電源1から出力される電流の位相を検出する検出器を備え、検出器で検出された値に基づいて、対応するインバータレグ10U、10V、10Wの半導体スイッチ素子を動作させることにより、上記動作を実現することが可能である。 The power conversion device of the present embodiment may include a control circuit (not shown) that controls the operation of the semiconductor switch elements of the inverter legs 10U, 10V, and 10W. In this case, the control circuit includes a detector that detects the phase of the current output from the AC power supply 1, and uses the corresponding inverter legs 10U, 10V, and 10W semiconductor switch elements based on the values detected by the detector. By operating it, it is possible to realize the above operation.

本実施形態の電力変換装置は、上記構成以外は上述の第3実施形態の電力変換装置と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 The power conversion device of the present embodiment has the same configuration as the power conversion device of the third embodiment except for the above configuration. That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第7実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図9は、第7実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、高周波補助電源4および分流トランス6UV、6VW、6WUの構成が上述の第1乃至第6実施形態と異なっている。
Next, the power conversion device of the seventh embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the seventh embodiment.
The power conversion device of this embodiment is different from the first to sixth embodiments described above in the configurations of the high frequency auxiliary power supply 4 and the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU.

分流トランス6UV、6VW、6WUそれぞれは、2つのスナバ抵抗12aと、2つのスナバコンデンサ12bと、をさらに備えている。第1巻線(若しくは第3巻線)と並列に接続した経路、および、第2巻線(若しくは第4巻線)と並列に接続した経路それぞれにおいて、一組のスナバ抵抗12aとスナバコンデンサ12bとが互いに直列に接続されている。 Each of the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU further includes two snubber resistors 12a and two snubber capacitors 12b. A set of snubber resistor 12a and snubber capacitor 12b in each of the path connected in parallel with the first winding (or the third winding) and the path connected in parallel with the second winding (or the fourth winding). Are connected in series with each other.

分流トランス6UV、6VW、6WUがスナバ抵抗12aとスナバコンデンサ12bとを備えることにより、高周波トランスである分流トランス6UV、6VW、6WUの漏れインダクタンスや、寄生容量などによる共振で発生するサージ電圧を抑制することができる。 By providing the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU with a snubber resistor 12a and a snubber capacitor 12b, the leakage inductance of the shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU, which are high-frequency transformers, and the surge voltage generated by resonance due to parasitic capacitance are suppressed. be able to.

高周波補助電源4は、高周波インバータ41と、高周波トランス42と、共振コンデンサ4bと、複数の低圧ダイオード整流器(単相ダイオードブリッジ回路)4dと、複数の低圧直流コンデンサ4eと、複数のフルブリッジ回路4fと、を備えている。 The high frequency auxiliary power supply 4 includes a high frequency inverter 41, a high frequency transformer 42, a resonance capacitor 4b, a plurality of low voltage diode rectifiers (single phase diode bridge circuits) 4d, a plurality of low voltage DC capacitors 4e, and a plurality of full bridge circuits 4f. And have.

高周波インバータ41は、2つのレグを備えている。2つのレグのそれぞれは、主回路部100の高電位側の直流主回路と低電位側の直流主回路との間において、直列に接続された2つのパワー半導体素子41Aを備えている。各レグの2つのパワー半導体素子41Aの間は高周波インバータ41の交流端であり、高周波トランス42と電気的に接続されている。 The high frequency inverter 41 has two legs. Each of the two legs includes two power semiconductor elements 41A connected in series between the DC main circuit on the high potential side and the DC main circuit on the low potential side of the main circuit unit 100. The two power semiconductor elements 41A of each leg are AC ends of the high frequency inverter 41 and are electrically connected to the high frequency transformer 42.

なお、本実施形態の電力変換装置は、高周波インバータ41のパワー半導体素子41Aのゲート信号を生成して高周波インバータ41の動作を制御する、図示しないコントローラを備えていてもよい。高周波インバータ41から出力される交流電力の周波数は、コントローラにて生成されるゲート信号により調整することが可能である。 The power conversion device of the present embodiment may include a controller (not shown) that generates a gate signal of the power semiconductor element 41A of the high-frequency inverter 41 to control the operation of the high-frequency inverter 41. The frequency of the AC power output from the high-frequency inverter 41 can be adjusted by the gate signal generated by the controller.

高周波トランス42は、一次巻線と、複数の二次巻線と、を備えている。
高周波トランス42の一次巻線の始端は、共振コンデンサ4bを介して高周波インバータ41の一方の交流端と電気的に接続されている。高周波トランス42の一次巻線の終端は、高周波インバータ41の他方の交流端と電気的に接続されている。
The high frequency transformer 42 includes a primary winding and a plurality of secondary windings.
The starting end of the primary winding of the high frequency transformer 42 is electrically connected to one AC end of the high frequency inverter 41 via a resonance capacitor 4b. The end of the primary winding of the high frequency transformer 42 is electrically connected to the other AC end of the high frequency inverter 41.

高周波トランス42の複数の二次巻線は、対応する低圧ダイオード整流器4dと接続されている。高周波トランス42の複数の二次巻線それぞれは、始端にて対応する低圧ダイオード整流器4dの一方の交流端と電気的に接続され、終端にて対応する低圧ダイオード整流器4dの他方の交流端と電気的に接続されている。 The plurality of secondary windings of the high frequency transformer 42 are connected to the corresponding low voltage diode rectifier 4d. Each of the plurality of secondary windings of the high frequency transformer 42 is electrically connected to one AC end of the corresponding low voltage diode rectifier 4d at the beginning and electrically to the other AC end of the corresponding low voltage diode rectifier 4d at the end. Is connected.

低圧ダイオード整流器4dは、複数の低圧ダイオードを備えた単相ダイオードブリッジ回路である。低圧ダイオード整流器4dの交流端は、高周波トランス42の二次巻線と電気的に接続されている。低圧ダイオード整流器4dの直流端は、対応するフルブリッジ回路4fの直流端と電気的に接続されている。 The low voltage diode rectifier 4d is a single phase diode bridge circuit including a plurality of low voltage diodes. The AC end of the low voltage diode rectifier 4d is electrically connected to the secondary winding of the high frequency transformer 42. The DC end of the low voltage diode rectifier 4d is electrically connected to the DC end of the corresponding full bridge circuit 4f.

低圧直流コンデンサ4eは、フルブリッジ回路4fの高電位側の直流端と低電位側の直流端との間(低圧ダイオード整流器4dの直流端間)に接続されている。 The low-voltage DC capacitor 4e is connected between the high-potential side DC end and the low-potential side DC end of the full bridge circuit 4f (between the DC ends of the low-voltage diode rectifier 4d).

フルブリッジ回路4fは4つの低圧パワー半導体素子を含み、2つの低圧パワー半導体素子が接続されたレグを2つ備えている。2つの低圧パワー半導体素子の間はフルブリッジ回路4fの交流端である。フルブリッジ回路4fのレグの一端は高電位側の直流端と電気的に接続され、フルブリッジ回路4fのレグの他端は低電位側の直流端に電気的に接続されている。 The full bridge circuit 4f includes four low voltage power semiconductor elements and includes two legs to which two low voltage power semiconductor elements are connected. The AC end of the full bridge circuit 4f is between the two low-voltage power semiconductor elements. One end of the leg of the full bridge circuit 4f is electrically connected to the DC end on the high potential side, and the other end of the leg of the full bridge circuit 4f is electrically connected to the DC end on the low potential side.

本実施形態の電力変換装置では、高周波補助電源4は4つのフルブリッジ回路4fを備えている。4つのフルブリッジ回路4fの2つは、一方の交流端が第1電圧補正ダイオード7Aを介して高電位側の直流主回路と電気的に接続され、他方の交流端が補助回路部200の高電位側の直流ラインと電気的に接続されている。4つのフルブリッジ回路4fの他の2つは、一方の交流端が第2電圧補正ダイオード7Bを介して低電位側の直流主回路と電気的に接続され、他方の交流端が補助回路部200の低電位側の直流ラインと電気的に接続されている。 In the power conversion device of the present embodiment, the high frequency auxiliary power supply 4 includes four full bridge circuits 4f. In two of the four full bridge circuits 4f, one AC end is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side via the first voltage correction diode 7A, and the other AC end is the height of the auxiliary circuit unit 200. It is electrically connected to the DC line on the potential side. In the other two of the four full bridge circuits 4f, one AC end is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side via the second voltage correction diode 7B, and the other AC end is the auxiliary circuit unit 200. It is electrically connected to the DC line on the low potential side of.

フルブリッジ回路4fが低圧パワー半導体にて構成されることにより、高周波電源を生成することが容易となり、分流トランス6UV、6VW、6WUの小型化が容易となる。 Since the full bridge circuit 4f is composed of a low-voltage power semiconductor, it becomes easy to generate a high-frequency power supply, and it becomes easy to miniaturize the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU.

また、高周波補助電源4が共振コンデンサ4bを備えることにより、パワー半導体素子41Aから低圧直流コンデンサ4eまでを共振回路動作させることができ、パワー半導体素子41Aのスイッチング損失を大幅に低減することができる。 Further, since the high frequency auxiliary power supply 4 includes the resonance capacitor 4b, the resonance circuit can be operated from the power semiconductor element 41A to the low voltage DC capacitor 4e, and the switching loss of the power semiconductor element 41A can be significantly reduced.

本実施形態の電力変換装置は、上記構成以外は上述の第3実施形態の電力変換装置と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 The power conversion device of the present embodiment has the same configuration as the power conversion device of the third embodiment except for the above configuration. That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

なお、本実施形態の電力変換装置では、高周波補助電源4が共振回路を備える例について説明したが、共振回路に限定されるものではなく、共振回路以外の絶縁回路を備えていてもよい。
また、本実施形態の電力変換装置の分流トランス6UV、6VW、6WUの構成は、他のすべての実施形態において適用することが可能である。
In the power conversion device of the present embodiment, an example in which the high-frequency auxiliary power supply 4 includes a resonance circuit has been described, but the present invention is not limited to the resonance circuit, and an insulation circuit other than the resonance circuit may be provided.
Further, the configurations of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the power conversion device of the present embodiment can be applied to all other embodiments.

次に、第8実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図10は、第8実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、補助回路部200が複数の交流スイッチ13と、2つの分流トランス6UV、6VW、6WUと、2つの単相整流ダイオードブリッジ5と、を備えている点が上述の第1乃至第7実施形態の電力変換装置と異なっている。
Next, the power conversion device of the eighth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the eighth embodiment.
The power conversion device of the present embodiment is described above in that the auxiliary circuit unit 200 includes a plurality of AC switches 13, two diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU, and two single-phase rectifying diode bridges 5. It is different from the power conversion device of the first to seventh embodiments.

交流スイッチ13は、例えばパワーMOSFETやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワー半導体素子や、RB−IGBT(Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor)のような逆耐圧を持ったパワー半導体素子を逆直列(若しくは逆並列)接続した双方向スイッチ回路である。 The AC switch 13 is a reverse series (or) of a power semiconductor element such as a power MOSFET or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a power semiconductor element having a reverse withstand voltage such as an RB-IGBT (Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor). It is a bidirectional switch circuit connected (in antiparallel).

交流スイッチ13は、例えば、2つのパワーMOSFETのソース同士(若しくはIGBTのエミッタ同士)を直列に接続して逆直列に接続した双方向スイッチ回路であってもよく、2つのパワーMOSFETの一方のソースと他方のドレインと(若しくは2つのIGBTの一方のエミッタと他方のコレクタと)が互いに接続するように逆並列に接続された双方向スイッチ回路であってもよい。 The AC switch 13 may be, for example, a bidirectional switch circuit in which the sources of two power MOSFETs (or the emitters of IGBTs) are connected in series and connected in anti-series, and one source of the two power MOSFETs. It may be a bidirectional switch circuit in which and the other drain (or one emitter of two IGBTs and the collector of the other) are connected in antiparallel so as to be connected to each other.

交流スイッチ13は、U相の交流ラインと分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線(若しくは第3巻線)の始端との間、V相の交流ラインと分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線(若しくは第3巻線)の始端との間、V相の交流ラインと分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線(若しくは第4巻線)の終端との間、および、W相の交流ラインと分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線(若しくは第4巻線)の終端との間に接続されている。 The AC switch 13 is between the U-phase AC line and the start of the first winding (or third winding) of the split transformers 6UV, 6VW, 6WU, and the V-phase AC line and the split transformer 6UV, 6VW, 6WU. Between the start of the first winding (or the third winding), between the V-phase AC line and the end of the second (or fourth) winding of the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU, and It is connected between the W-phase AC line and the end of the second winding (or fourth winding) of the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU.

すなわち、分流トランス6UV、6VW、6WUと各相交流ラインとの電気的接続は、交流スイッチ13により切り替えることが可能である。本実施形態では、制御回路(図示せず)により交流スイッチ13を切り替えて交流電源1の2つの相電圧の差が小さい線間に分流トランス6UV、6VW、6WUを接続することにより、補助回路部200に通流させることができる。なお、図示しない制御回路は、交流電源1の出力電流の位相を検出する検出器(図示せず)を備えている。 That is, the electrical connection between the divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU and each phase AC line can be switched by the AC switch 13. In the present embodiment, the AC switch 13 is switched by a control circuit (not shown), and the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU are connected between the lines where the difference between the two phase voltages of the AC power supply 1 is small. It can be passed through 200. A control circuit (not shown) includes a detector (not shown) that detects the phase of the output current of the AC power supply 1.

交流スイッチ13を切り替えるときには、サージ電圧もしくは短絡電流が流れ、電力変換装置を破壊してしまう可能性がある。そのため、本実施形態の電力変換装置では、電圧転流や電流転流などを組み合わせてスイッチングすることで、サージ電圧や短絡電流を抑制している。
制御回路にて交流スイッチ13を切り替える動作は、例えば、補助回路200の通流期間以外や、高周波補助電源4が停止した後に行ってもよい。また、制御回路は、補助回路200の通流期間以外において、高周波インバータ41のパワー半導体素子41Aのゲートをオフするときに、交流スイッチ13のゲートをオフしてもよい。このことにより、分流トランス6UV、6VW、6WUが磁気飽和することを回避することができる。
When switching the AC switch 13, a surge voltage or short-circuit current may flow, destroying the power conversion device. Therefore, in the power conversion device of the present embodiment, surge voltage and short-circuit current are suppressed by switching by combining voltage commutation and current commutation.
The operation of switching the AC switch 13 in the control circuit may be performed, for example, other than the flow period of the auxiliary circuit 200 or after the high frequency auxiliary power supply 4 is stopped. Further, the control circuit may turn off the gate of the AC switch 13 when the gate of the power semiconductor element 41A of the high-frequency inverter 41 is turned off except during the flow period of the auxiliary circuit 200. This makes it possible to prevent the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU from being magnetically saturated.

上述の第1乃至第7実施形態の電力変換装置は、各線間に2つの分流トランス6UV、6VW、6WUを接続して合計6つの分流トランス6UV、6VW、6WUを備えていたが、本実施形態の電力変換装置では、分流トランス6UV、6VW、6WUをそれぞれ2つ備えればよく、実装面積を小さくすることが可能である。 The power conversion device of the first to seventh embodiments described above includes two diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU connected between each line to provide a total of six diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU. In the power conversion device of the above, it is sufficient to provide two split transformers 6UV, 6VW, and 6WU, respectively, and the mounting area can be reduced.

なお、本実施形態の電力変換装置では、分流トランス6UV、6VW、6WUおよび高周波トランス42を除く補助回路200の構成(破線で囲まれた部分)は、例えば、所定のパターンの金属層、半導体層、絶縁層などを積層することにより形成することが可能であり、電力変換装置の外形の大きさに大きく影響するものではない。すなわち、分流トランス6UV、6VW、6WUの搭載数を減らすことにより、より効果的に電力変換装置を小型化することができる。
すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。
In the power conversion device of the present embodiment, the configuration of the auxiliary circuit 200 (the portion surrounded by the broken line) excluding the diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU and the high frequency transformer 42 is, for example, a metal layer and a semiconductor layer having a predetermined pattern. , It can be formed by laminating an insulating layer or the like, and does not significantly affect the size of the outer shape of the power conversion device. That is, by reducing the number of shunt transformers 6UV, 6VW, and 6WU mounted, the power conversion device can be miniaturized more effectively.
That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第9実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図11は、第9実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、高周波補助電源4の構成が上述の第8実施形態と異なっている。
Next, the power conversion device of the ninth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration example of a power conversion device according to a ninth embodiment.
In the power conversion device of this embodiment, the configuration of the high frequency auxiliary power supply 4 is different from that of the eighth embodiment described above.

高周波補助電源4は、三相ダイオード整流器2の高電位側の直流端と低電位側の直流端とのそれぞれに対して、プラスの電圧を供給する電源4hpと、マイナスの電圧を供給する電源4hmと、4つの電源4hp、4hmそれぞれと単相整流ダイオードブリッジ5の直流端との間に接続される補助電源用交流スイッチ(双方向スイッチ)4iと、を備えている。 The high-frequency auxiliary power supply 4 is a power supply 4hp that supplies a positive voltage and a power supply 4hm that supplies a negative voltage to each of the DC end on the high potential side and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier 2. And an AC switch (bidirectional switch) 4i for an auxiliary power supply connected between each of the four power supplies 4hp and 4hm and the DC end of the single-phase rectifying diode bridge 5.

補助電源用交流スイッチ4iは、交流スイッチ13と同様の構成である。補助電源用交流スイッチ4iは、交流スイッチ13と同様に電圧転流や電流転流などを組み合わせてスイッチングすることで、サージ電圧や短絡電流を抑制することができる。 The auxiliary power supply AC switch 4i has the same configuration as the AC switch 13. Similar to the AC switch 13, the auxiliary power supply AC switch 4i can suppress surge voltage and short-circuit current by switching by combining voltage commutation and current commutation.

本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 According to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第10実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図12は、第10実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、上述の第2実施形態の電力変換装置の、分流トランス6UV、6VW、6WUおよび単相整流ダイオードブリッジ5による補助回路部200の通流経路を複数備えた構成である。補助回路部200は、高周波補助電源4と、12の分流トランス6UV、6VW、6WU(3つの分流トランス6UV、6VW、6WUを4組)と、12の単相整流ダイオードブリッジ5とを備えている。
Next, the power conversion device of the tenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the tenth embodiment.
The power conversion device of the present embodiment is configured to include a plurality of flow paths of the auxiliary circuit unit 200 by the split transformers 6UV, 6VW, 6WU and the single-phase rectifying diode bridge 5 of the power conversion device of the second embodiment described above. is there. The auxiliary circuit unit 200 includes a high-frequency auxiliary power supply 4, 12 diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU (4 sets of 3 diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU), and 12 single-phase rectifying diode bridges 5. ..

高周波補助電源4は、高周波インバータ41と、高周波トランス42とを備えている。
高周波インバータ41は、上述の第2実施形態の電力変換装置と同様の構成である。
高周波トランス42は、第1トランス42Aと第2トランス42Bとを備えている。
The high frequency auxiliary power supply 4 includes a high frequency inverter 41 and a high frequency transformer 42.
The high-frequency inverter 41 has the same configuration as the power conversion device of the second embodiment described above.
The high frequency transformer 42 includes a first transformer 42A and a second transformer 42B.

第1トランス42Aは、一次巻線と、一次巻線と同極性の二次巻線とを備えている。
第1トランス42Aの一次巻線は、両端が高周波インバータ41の2つの交流端と電気的に接続されている。第1トランス42Aの二次巻線は3つの中間端を備えている。ここでは、二次巻線の終端に近いものから第1中間端、第2中間端、第3中間端と称して説明する。第1トランス42Aの二次巻線は、第2中間端にて第1電圧補正ダイオード7Aを介して高電位側の直流主回路と電気的に接続されている。
The first transformer 42A includes a primary winding and a secondary winding having the same polarity as the primary winding.
Both ends of the primary winding of the first transformer 42A are electrically connected to the two AC ends of the high frequency inverter 41. The secondary winding of the first transformer 42A has three intermediate ends. Here, it will be referred to as a first intermediate end, a second intermediate end, and a third intermediate end from the one closest to the end of the secondary winding. The secondary winding of the first transformer 42A is electrically connected to the DC main circuit on the high potential side via the first voltage correction diode 7A at the second intermediate end.

第1トランス42Aの二次巻線の第1中間端から第2中間端までの巻き数はN1であり、終端から第2中間端までの巻き数はN2である。また、第1トランス42Aの二次巻線の第2中間端から第3中間端までの巻き数はN1であり、第2中間端から始端までの巻き数はN2である。 The number of turns of the secondary winding of the first transformer 42A from the first intermediate end to the second intermediate end is N1, and the number of turns from the end to the second intermediate end is N2. Further, the number of turns of the secondary winding of the first transformer 42A from the second intermediate end to the third intermediate end is N1, and the number of turns from the second intermediate end to the start end is N2.

第1トランス42Aの二次巻線の終端と第1中間端とは、6つの単相整流ダイオードブリッジ5の高電位側(カソード側)の2つの直流端とそれぞれ接続されている。二次巻線の始端と第3中間端とは、他の6つの単相整流ダイオードブリッジ5の高電位側(カソード側)の2つの直流端とそれぞれ接続されている。 The end of the secondary winding of the first transformer 42A and the first intermediate end are connected to two DC ends on the high potential side (cathode side) of the six single-phase rectifying diode bridges 5, respectively. The start end and the third intermediate end of the secondary winding are connected to two DC ends on the high potential side (cathode side) of the other six single-phase rectifying diode bridges 5, respectively.

第2トランス42Bは、一次巻線と、一次巻線と同極性の二次巻線とを備えている。
第2トランス42Bの一次巻線は、両端が高周波インバータ41の2つの交流端と電気的に接続されている。第2トランス42Bの二次巻線は3つの中間端を備えている。ここでは、二次巻線の始端に近いものから第1中間端、第2中間端、第3中間端と称して説明する。第2トランス42Bの二次巻線は、第2中間端にて第2電圧補正ダイオード7Bを介して低電位側の直流主回路と電気的に接続されている。
The second transformer 42B includes a primary winding and a secondary winding having the same polarity as the primary winding.
Both ends of the primary winding of the second transformer 42B are electrically connected to the two AC ends of the high frequency inverter 41. The secondary winding of the second transformer 42B has three intermediate ends. Here, it will be referred to as a first intermediate end, a second intermediate end, and a third intermediate end from the one closest to the starting end of the secondary winding. The secondary winding of the second transformer 42B is electrically connected to the DC main circuit on the low potential side via the second voltage correction diode 7B at the second intermediate end.

第2トランス42Bの二次巻線の第1中間端から第2中間端までの巻き数はN1であり、始端から第2中間端までの巻き数はN2である。また、第2トランス42Bの二次巻線の第2中間端から第3中間端までの巻き数はN1であり、第2中間端から終端までの巻き数はN2である。 The number of turns of the secondary winding of the second transformer 42B from the first intermediate end to the second intermediate end is N1, and the number of turns from the start end to the second intermediate end is N2. Further, the number of turns of the secondary winding of the second transformer 42B from the second intermediate end to the third intermediate end is N1, and the number of turns from the second intermediate end to the end is N2.

第2トランス42Bの二次巻線の始端と第1中間端とは、6つの単相整流ダイオードブリッジ5の低電位側(アノード側)の2つの直流端とそれぞれ接続されている。二次巻線の終端と第3中間端とは、他の6つの単相整流ダイオードブリッジ5の低電位側(アノード側)の2つの直流端とそれぞれ接続されている。 The start end and the first intermediate end of the secondary winding of the second transformer 42B are connected to two DC ends on the low potential side (anode side) of the six single-phase rectifying diode bridges 5, respectively. The end of the secondary winding and the third intermediate end are connected to two DC ends on the low potential side (anode side) of the other six single-phase rectifying diode bridges 5, respectively.

本実施形態の電力変換装置では、第1トランス部61は、2つの分流トランス6UVと、2つの分流トランス6VWと、2つの分流トランス6WUとを備えている。第2トランス部62は、2つの分流トランス6UVと、2つの分流トランス6VWと、2つの分流トランス6WUとを備えている。第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUそれぞれは、第1巻線と、第1巻線と逆極性の第2巻線とを備えている。第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUそれぞれは、第3巻線と、第3巻線と逆極性の第4巻線とを備えている。 In the power conversion device of the present embodiment, the first transformer unit 61 includes two diversion transformers 6UV, two diversion transformers 6VW, and two diversion transformers 6WU. The second transformer unit 62 includes two diversion transformers 6UV, two diversion transformers 6VW, and two diversion transformers 6WU. Each of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 includes a first winding and a second winding having the opposite polarity to the first winding. Each of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 includes a third winding and a fourth winding having the opposite polarity to the third winding.

第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線は、始端が交流ラインのいずれか一つと電気的に接続され、終端が単相整流ダイオードブリッジ5の一方の交流端と電気的に接続されている。第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線は、終端が交流ラインの他のいずれか一つと電気的に接続され、始端が単相整流ダイオードブリッジ5の他方の交流端と電気的に接続されている。
第1トランス部61の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比は、高周波補助電源4の高周波トランス42により補助される電圧の大きさに応じて設定されている。
The first windings of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are electrically connected to one of the AC lines at the start end and electrically connected to one AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5 at the end. Is connected. The second winding of the diversion transformer 6UV, 6VW, 6WU of the first transformer unit 61 is electrically connected to any one of the other AC lines at the end and starts at the other AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5. Is electrically connected to.
The turns ratio between the first winding and the second winding of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 is set according to the magnitude of the voltage assisted by the high frequency transformer 42 of the high frequency auxiliary power supply 4. ing.

第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線は、始端が交流ラインのいずれか一つと電気的に接続され、終端が単相整流ダイオードブリッジ5の一方の交流端と電気的に接続されている。第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUの第4巻線は、終端が交流ラインの他のいずれか一つと電気的に接続され、始端が単相整流ダイオードブリッジ5の他方の交流端と電気的に接続されている。
第2トランス部62の分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線と第4巻線との巻数比は、高周波補助電源4の高周波トランス42により補助される電圧の大きさに応じて設定されている。
The third windings of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer section 62 are electrically connected to one of the AC lines at the beginning and electrically connected to one AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5 at the end. Is connected. The fourth winding of the diversion transformer 6UV, 6VW, 6WU of the second transformer section 62 is electrically connected to any one of the other AC lines at the end and starts at the other AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5. Is electrically connected to.
The turns ratio between the third winding and the fourth winding of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the second transformer unit 62 is set according to the magnitude of the voltage assisted by the high frequency transformer 42 of the high frequency auxiliary power supply 4. ing.

例えば、第1トランス部61の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグは、第1トランス42Aの二次巻線の終端と、第2トランス42Bの二次巻線の始端とに接続され、該一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグは、第1トランス42Aの二次巻線の第1中間端と、第2トランス42Bの二次巻線の第1中間端とに接続されている。この一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比は、N2:N1となる。 For example, the leg of the single-phase rectifying diode bridge 5 to which the first windings of the set of split transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are connected is the end of the secondary winding of the first transformer 42A. The leg of the single-phase rectifying diode bridge 5 connected to the start end of the secondary winding of the second transformer 42B and the second winding of the set of divergent transformers 6UV, 6VW, 6WU is the first transformer 42A. It is connected to the first intermediate end of the secondary winding of the second transformer 42B and the first intermediate end of the secondary winding of the second transformer 42B. The turns ratio of the first winding to the second winding of this set of diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU is N2: N1.

例えば、第1トランス部61の他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグは、第1トランス42Aの二次巻線の第1中間端と、第2トランス42Bの二次巻線の第1中間端とに接続され、該他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第2巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグは、第1トランス42Aの二次巻線の終端と、第2トランス42Bの二次巻線の始端とに接続されている。この他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比は、N1:N2となる。 For example, the leg of the single-phase rectifying diode bridge 5 to which the first windings of the other set of diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer unit 61 are connected is the first winding of the secondary winding of the first transformer 42A. A single-phase rectifying diode connected to one intermediate end and the first intermediate end of the secondary winding of the second transformer 42B, and to which the second winding of the other set of divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU is connected. The leg of the bridge 5 is connected to the end of the secondary winding of the first transformer 42A and the start of the secondary winding of the second transformer 42B. The turns ratio of the first winding to the second winding of the other set of diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU is N1: N2.

本実施形態の電力変換装置において、高周波トランス42の巻数比N1:N2は約1:2であり、第1トランス部61の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比は2:1であり、他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比は1:2である。
第2トランス部62についても同様に、一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線と第4巻線との巻数比は2:1であり、他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第3巻線と第4巻線との巻数比は1:2である。
In the power conversion device of the present embodiment, the turns ratio N1: N2 of the high frequency transformer 42 is about 1: 2, and the first winding and the second winding of a set of diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU of the first transformer unit 61. The turns ratio with the windings is 2: 1 and the turns ratio between the first winding and the second winding of the other set of diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU is 1: 2.
Similarly, for the second transformer section 62, the turns ratio of the third winding to the fourth winding of the set of split transformers 6UV, 6VW, 6WU is 2: 1 and the other set of split transformers 6UV, The turns ratio between the third winding and the fourth winding of 6VW and 6WU is 1: 2.

上記のように、図12に示す電力変換装置において、高周波トランス42の巻数比N1:N2を約1:2とすることで、分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比が1:2若しくは2:1となり、交流ラインから分流トランスへ流入する電流比を所定の値に維持し、18パルス整流器と同等の動作を実現することが可能となる。その結果、交流電源1に流れる電流は18パルス整流器と同等となり、高調波を低減することができる。 As described above, in the power conversion device shown in FIG. 12, by setting the turns ratio N1: N2 of the high frequency transformer 42 to about 1: 2, the first winding and the second winding of the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU. The turns ratio with and to is 1: 2 or 2: 1, and the current ratio flowing from the AC line to the divergence transformer can be maintained at a predetermined value, and the same operation as that of an 18-pulse rectifier can be realized. As a result, the current flowing through the AC power supply 1 becomes equivalent to that of the 18-pulse rectifier, and harmonics can be reduced.

すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。 That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に第11実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図13は、第11実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、第1トランス部61と第2トランス部62とが、中間端を含む分流トランス15を複数と、複数の分流用交流スイッチ16とを備えている点と、高周波補助電源4と単相整流ダイオードブリッジ5との接続の仕方とが上述の第10実施形態の電力変換装置と異なっている。
Next, the power conversion device of the eleventh embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device of the eleventh embodiment.
In the power conversion device of the present embodiment, the first transformer unit 61 and the second transformer unit 62 include a plurality of diversion transformers 15 including an intermediate end, and a plurality of AC switches 16 for diversion, and a high frequency. The method of connecting the auxiliary power supply 4 and the single-phase rectifying diode bridge 5 is different from that of the power conversion device of the tenth embodiment described above.

第1トランス部61の分流トランス15は、中間端を含む第1巻線と、中間端を含み第1巻線と異なる極性である第2巻線と、を備えている。
分流トランス15の第1巻線は、始端において交流ラインのいずれかと電気的に接続され、終端において分流用交流スイッチ16を介して単相整流ダイオードブリッジ5の交流端と電気的に接続され、中間端において分流用交流スイッチ16を介して他の単相整流ダイオードブリッジ5の交流端と電気的に接続されている。
The diversion transformer 15 of the first transformer unit 61 includes a first winding including an intermediate end and a second winding including the intermediate end and having a polarity different from that of the first winding.
The first winding of the shunt transformer 15 is electrically connected to one of the AC lines at the start end, and is electrically connected to the AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5 via the divergence AC switch 16 at the end, and is intermediate. At the end, it is electrically connected to the AC end of another single-phase rectifying diode bridge 5 via an AC switch 16 for diversion.

分流トランス15の第2巻線は、終端において他の二相の交流ラインのいずれかと電気的に接続され、始端において分流用交流スイッチ16を介して単相整流ダイオードブリッジ5の他方の交流端と電気的に接続され、中間端において分流用交流スイッチ16を介して他の単相整流ダイオードブリッジ5の他方の交流端と電気的に接続されている。 The second winding of the shunt transformer 15 is electrically connected to one of the other two-phase AC lines at the end and with the other AC end of the single-phase rectifying diode bridge 5 via the divergence AC switch 16 at the start. It is electrically connected and is electrically connected to the other AC end of the other single-phase rectifying diode bridge 5 via a diversion AC switch 16 at the intermediate end.

分流トランス15の第1巻線と第2巻線との巻数比はN2:N2であり、第1巻線の始端から中間端までの巻数と、第2巻線の終端から中間端までの巻数との比は、N1:N1である。
第2トランス部62の分流トランス部15は、中間端を含む第3巻線と、中間端を含み第3巻線と異なる極性である第4巻線と、を備え、第1トランス部61の分流トランス15と同様の構成である。
The turns ratio between the first winding and the second winding of the shunt transformer 15 is N2: N2, and the number of turns from the start end to the middle end of the first winding and the number of turns from the end to the middle end of the second winding. The ratio with is N1: N1.
The diversion transformer portion 15 of the second transformer portion 62 includes a third winding including an intermediate end and a fourth winding including the intermediate end and having a polarity different from that of the third winding, and the first transformer portion 61 includes a third winding. It has the same configuration as the diversion transformer 15.

分流トランス15の第1巻線(若しくは第3巻線)の終端と第2巻線(若しくは第4巻線)の始端とに接続された単相整流ダイオードブリッジ5は、高電位側(カソード側)の直流端において、トランス42Aの二次巻線の終端(若しくは二次巻線の始端)と電気的に接続され、低電位側(アノード側)の直流端において、高周波トランス42Bの二次巻線の始端(若しくは二次巻線の終端)と電気的に接続されている。 The single-phase rectifying diode bridge 5 connected to the end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 15 and the start end of the second winding (or fourth winding) is on the high potential side (cathode side). ) Is electrically connected to the end of the secondary winding of the transformer 42A (or the start of the secondary winding), and at the DC end on the low potential side (anode side), the secondary winding of the high-frequency transformer 42B. It is electrically connected to the beginning of the wire (or the end of the secondary winding).

分流トランス15の第1巻線(若しくは第3巻線)の中間端と第2巻線(若しくは第4巻線)の中間端とに接続された単相整流ダイオードブリッジ5は、高電位側(カソード側)の直流端において、トランス42Aの二次巻線の第1中間端(若しくは第3中間端)と電気的に接続され、低電位側(アノード側)の直流端において、高周波トランス42Bの二次巻線の第1中間端(若しくは第3中間端)と電気的に接続されている。 The single-phase rectifying diode bridge 5 connected to the intermediate end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 15 and the intermediate end of the second winding (or fourth winding) is on the high potential side ( At the DC end on the cathode side), it is electrically connected to the first intermediate end (or third intermediate end) of the secondary winding of the transformer 42A, and at the DC end on the low potential side (anode side), the high frequency transformer 42B It is electrically connected to the first intermediate end (or third intermediate end) of the secondary winding.

分流用交流スイッチ16は、交流スイッチ13と同様の構成である。すなわち、分流用交流スイッチ16は、半導体スイッチを逆直列(もしくは逆並列)に接続した双方向スイッチである。 The AC switch 16 for diversion has the same configuration as the AC switch 13. That is, the AC switch 16 for diversion is a bidirectional switch in which semiconductor switches are connected in anti-series (or anti-parallel).

上記本実施形態の電力変換装置によれば、分流用交流スイッチ16を切り替えて、分流トランス15と単相整流ダイオードブリッジ5との接続を切り替え可能としたことにより、分流トランス15の搭載数を上述の第10実施形態の電力変換装置の分流トランス6UV、6VW、6WUの半分とするとともに、交流電源1に流れる電流は18パルス整流器と同等となり、高調波を低減することができる。したがって、本実施形態によれば、電力変換装置を更に小型化することが可能である。
すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。
According to the power conversion device of the present embodiment, the number of the divergence transformers 15 mounted is increased by switching the divergence AC switch 16 to switch the connection between the divergence transformer 15 and the single-phase rectifier diode bridge 5. The current flowing through the AC power supply 1 is equivalent to that of the 18-pulse rectifier, and the harmonics can be reduced, while making the distribution transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the power conversion device of the tenth embodiment half of that. Therefore, according to the present embodiment, the power conversion device can be further miniaturized.
That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

なお、分流用交流スイッチ16は、上述の交流スイッチ13と同様に、図示しない制御回路により電圧転流や電流転流などを組み合わせてスイッチングされる。 Similar to the AC switch 13 described above, the AC switch 16 for diversion is switched by a control circuit (not shown) in combination with voltage commutation, current commutation, and the like.

次に、第12実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図14は、第12実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示した図である。
本実施形態の電力変換装置は、上述の第8実施形態の電力変換装置の複数の交流スイッチ13により交流ラインと分流トランス6UV、6VW、6WUとの電気的接続を切り替える構成を、上述の第11実施形態の電力変換装置に適用した例である。
Next, the power conversion device of the twelfth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the twelfth embodiment.
The power conversion device of the present embodiment has a configuration in which the electrical connection between the AC line and the divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU is switched by the plurality of AC switches 13 of the power conversion device of the eighth embodiment described above. This is an example applied to the power conversion device of the embodiment.

本実施形態の電力変換装置は、2つの分流トランス15と、4つの単相整流ダイオードブリッジ5とを備えている。
分流トランス15の第1巻線(若しくは第3巻線)の始端は、U相の交流ラインとV相の交流ラインとのそれぞれに対して、交流スイッチ13を介して電気的に接続可能である。分流トランス15の第2巻線(若しくは第4巻線)の終端は、V相の交流ラインとW相の交流ラインとのそれぞれに対して、交流スイッチ13を介して電気的に接続可能である。
The power conversion device of this embodiment includes two diversion transformers 15 and four single-phase rectifying diode bridges 5.
The start end of the first winding (or third winding) of the shunt transformer 15 can be electrically connected to each of the U-phase AC line and the V-phase AC line via the AC switch 13. .. The end of the second winding (or fourth winding) of the shunt transformer 15 can be electrically connected to each of the V-phase AC line and the W-phase AC line via the AC switch 13. ..

本実施形態の電力変換装置は、図示しない制御回路により複数の交流スイッチ13および複数の分流用交流スイッチ16を切り替えることにより、上述の第8実施形態の電力変換装置および第11実施形態の電力変換装置と同様の動作を行うことができる。したがって、本実施形態の電力変換装置によれば、交流電源1に流れる電流は18パルス整流器と同等となり、高調波を低減することができ、電力変換装置を更に小型化することが可能である。
すなわち、本実施形態の電力変換装置によれば、高調波および力率を改善した電力変換装置の小型化を実現することが可能である。
The power conversion device of the present embodiment switches the plurality of AC switches 13 and the plurality of AC switches 16 for diversion by a control circuit (not shown), thereby converting the power conversion device of the eighth embodiment and the power conversion of the eleventh embodiment described above. It can perform the same operation as the device. Therefore, according to the power conversion device of the present embodiment, the current flowing through the AC power supply 1 is equivalent to that of the 18-pulse rectifier, harmonics can be reduced, and the power conversion device can be further miniaturized.
That is, according to the power conversion device of the present embodiment, it is possible to realize miniaturization of the power conversion device with improved harmonics and power factor.

次に、第13実施形態の電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
図15は、第13実施形態の電力変換装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電力変換装置は、交流電源1に流れる電流が24パルス整流器と同等となるように構成されている。
Next, the power conversion device of the thirteenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration example of the power conversion device according to the thirteenth embodiment.
The power conversion device of this embodiment is configured so that the current flowing through the AC power supply 1 is equivalent to that of the 24-pulse rectifier.

本実施形態の電力変換装置は、第1実施形態の電力変換装置の構成と、第10実施形態の電力変換装置の構成とを組み合わせた構成例である。
本実施形態では、トランス42A、42Bの二次巻線は、終端と第1中間端との間にさらに第4中間端を備え、始端と第3中間端との間にさらに第5中間端を備えている。第1トランス42Aの二次巻線の第1中間端から第2中間端までの巻き数はN1であり、第4中間端から第2中間端までの巻き数はN2であり、終端から第2中間端までの巻き数はN3である。また、第1トランス42Aの二次巻線の第2中間端から第3中間端までの巻き数はN1であり、第2中間端から第5中間端までの巻き数はN2であり、第2中間端から始端までの巻き数はN3である。
The power conversion device of the present embodiment is a configuration example in which the configuration of the power conversion device of the first embodiment and the configuration of the power conversion device of the tenth embodiment are combined.
In the present embodiment, the secondary windings of the transformers 42A and 42B further include a fourth intermediate end between the end and the first intermediate end, and further provide a fifth intermediate end between the start end and the third intermediate end. I have. The number of turns of the secondary winding of the first transformer 42A from the first intermediate end to the second intermediate end is N1, the number of turns from the fourth intermediate end to the second intermediate end is N2, and the number of turns from the end to the second The number of turns to the intermediate end is N3. Further, the number of turns of the secondary winding of the first transformer 42A from the second intermediate end to the third intermediate end is N1, the number of turns from the second intermediate end to the fifth intermediate end is N2, and the second The number of turns from the intermediate end to the starting end is N3.

第1トランス部61は、三組の分流トランス6UV、6VW、6WUを備えている。第1トランス部61の三組の分流トランス6UV、6VW、6WUのうちの二組は、上述の第10実施形態の電力変換装置の第1トランス部61と同様の構成である。本実施形態の電力変換装置では、第1トランス部61は、さらに一組の分流トランス6UV、6VW、6WUを備えている。この一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグと、第2巻線が接続された単相整流ダイオードブリッジ5のレグとは、第1トランス42Aの二次巻線の第4中間端と、第2トランス42Bの二次巻線の第4中間端とに接続されている。 The first transformer unit 61 includes three sets of diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU. Two of the three sets of the diversion transformers 6UV, 6VW, and 6WU of the first transformer section 61 have the same configuration as the first transformer section 61 of the power conversion device of the tenth embodiment described above. In the power conversion device of the present embodiment, the first transformer unit 61 further includes a set of split transformers 6UV, 6VW, and 6WU. The leg of the single-phase rectifying diode bridge 5 to which the first winding of the set of divergence transformers 6UV, 6VW, and 6WU is connected and the leg of the single-phase rectifying diode bridge 5 to which the second winding is connected are the first. It is connected to the fourth intermediate end of the secondary winding of the first transformer 42A and the fourth intermediate end of the secondary winding of the second transformer 42B.

本実施形態の電力変換装置において、トランス42A、42Bの二次巻線の巻数比N3:N2:N1を3:2:1とすることで、第1トランス部61の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を3:1とし、第1トランス部61の他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を1:3とし、第1トランス部61の残りの一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を2:2とすることができる。 In the power conversion device of the present embodiment, by setting the turns ratio N3: N2: N1 of the secondary windings of the transformers 42A and 42B to 3: 2: 1, a set of split transformers 6UV of the first transformer unit 61, The turns ratio between the first winding and the second winding of 6VW, 6WU is set to 3: 1, and the first winding and the second winding of the other set of divergence transformers 6UV, 6VW, 6WU of the first transformer section 61. The turns ratio with the wire shall be 1: 3, and the turn ratio between the first winding and the second winding of the remaining set of split transformers 6UV, 6VW, 6WU of the first transformer section 61 shall be 2: 2. Can be done.

第2トランス部62についても同様に、トランス42A、42Bの二次巻線の巻数比N3:N2:N1を3:2:1とすることで、第2トランス部62の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を3:1とし、第2トランス部62の他の一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を1:3とし、第2トランス部62の残りの一組の分流トランス6UV、6VW、6WUの第1巻線と第2巻線との巻数比を2:2とすることができる。
この結果、本実施形態の電力変換装置により24パルス整流器と同等の動作を実現することが可能となり、高調波を低減することが可能である。
Similarly, for the second transformer section 62, by setting the turns ratio N3: N2: N1 of the secondary windings of the transformers 42A and 42B to 3: 2: 1, a set of split transformers 6UV of the second transformer section 62 , 6VW, 6WU, the winding ratio of the first winding to the second winding is set to 3: 1, and the other set of diversion transformers 6UV, 6VW, 6WU of the second transformer section 62, the first winding and the second winding. The turns ratio with the windings is 1: 3, and the turns ratio between the first winding and the second winding of the remaining set of split transformers 6UV, 6VW, 6WU of the second transformer portion 62 is 2: 2. be able to.
As a result, the power conversion device of the present embodiment can realize the same operation as the 24-pulse rectifier, and can reduce the harmonics.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…交流電源、2…三相ダイオード整流器、2A…ダイオード、3…直流平滑コンデンサ、4…高周波補助電源、4A…第1高周波電源回路、4B…高周波電源回路、4b…共振コンデンサ、4d…低圧ダイオード整流器、4e…低圧直流コンデンサ、4f…フルブリッジ回路、4hm…電源(第2直流補助電源、第4直流補助電源)、4hp…電源(第1直流補助電源、第3直流補助電源)、4i…補助電源用交流スイッチ、5…単相整流ダイオードブリッジ、5UV…単相整流ダイオードブリッジ、5VW…単相整流ダイオードブリッジ、5WU…単相整流ダイオードブリッジ、5a…高速ダイオード、6UV…分流トランス、6VW…分流トランス、6WU…分流トランス、7A…第1電圧補正ダイオード、7B…第2電圧補正ダイオード、8…ドロッパ、8A…第1ドロッパ、8B…第2ドロッパ、81…コンデンサ、82、83…パワー半導体素子、84…高周波絶縁トランス、85…共振コンデンサ、86…ダイオード整流器、9A…第1ブロック素子、9B…第2ブロック素子、10U、10V、10W…インバータレグ、11UV、11VW、11WU…高周波トランス、12a…スナバ抵抗、12b…スナバコンデンサ、13…交流スイッチ、15…分流トランス、16…分流用交流スイッチ、41…高周波インバータ、41A…パワー半導体素子、42…高周波トランス、42A…第1トランス、42B…第2トランス、100…主回路部、200…補助回路部。 1 ... AC power supply, 2 ... Three-phase diode rectifier, 2A ... Diode, 3 ... DC smoothing capacitor, 4 ... High frequency auxiliary power supply, 4A ... First high frequency power supply circuit, 4B ... High frequency power supply circuit, 4b ... Resonant capacitor, 4d ... Low voltage Diode rectifier, 4e ... Low-voltage DC capacitor, 4f ... Full bridge circuit, 4hm ... Power supply (2nd DC auxiliary power supply, 4th DC auxiliary power supply), 4hp ... Power supply (1st DC auxiliary power supply, 3rd DC auxiliary power supply), 4i ... AC switch for auxiliary power supply, 5 ... Single-phase rectifier diode bridge, 5UV ... Single-phase rectifier diode bridge, 5VW ... Single-phase rectifier diode bridge, 5WU ... Single-phase rectifier diode bridge, 5a ... High-speed diode, 6UV ... Divided transformer, 6VW ... Divergence transformer, 6WU ... Divergence transformer, 7A ... 1st voltage correction diode, 7B ... 2nd voltage correction diode, 8 ... Dropper, 8A ... 1st dropper, 8B ... 2nd dropper, 81 ... Condenser, 82, 83 ... Power Semiconductor element, 84 ... High frequency isolated transformer, 85 ... Resonant capacitor, 86 ... Diode rectifier, 9A ... 1st block element, 9B ... 2nd block element, 10U, 10V, 10W ... Inverter leg, 11UV, 11VW, 11WU ... High frequency transformer , 12a ... Snubber resistor, 12b ... Snubber capacitor, 13 ... AC switch, 15 ... Divergence transformer, 16 ... AC switch for diversion, 41 ... High frequency inverter, 41A ... Power semiconductor element, 42 ... High frequency transformer, 42A ... First transformer, 42B ... 2nd transformer, 100 ... main circuit section, 200 ... auxiliary circuit section.

Claims (14)

交流電源に接続可能に設けられた三相ダイオード整流器と、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と低電位側の直流端との間に接続された平滑コンデンサと、を備えた主回路部と、
高周波電圧を出力する補助電源と、前記三相ダイオード整流器の交流端と直流端とを電気的に接続する回路であって、前記三相ダイオード整流器の複数の交流端から流入する電流比を所定の値に維持し、前記交流電源から出力される三相交流電圧のうちの二相の値の差がゼロとなるタイミングの近傍において、前記三相ダイオード整流器の交流端から流入した電流に前記補助電源の出力電圧による高周波電流が重畳された補助電流を通流させる電流通流部と、を備え、前記補助電流により前記平滑コンデンサを充電する補助回路部と、を備えたことを特徴とする電力変換装置。
A main circuit including a three-phase diode rectifier provided so as to be connectable to an AC power supply and a smoothing capacitor connected between the DC end on the high potential side and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. Department and
A circuit that electrically connects an auxiliary power supply that outputs a high-frequency voltage and the AC end and DC end of the three-phase diode rectifier, and determines the current ratio that flows in from the plurality of AC ends of the three-phase diode rectifier. The auxiliary power supply is supplied to the current flowing from the AC end of the three-phase diode rectifier in the vicinity of the timing at which the difference between the two-phase values of the three-phase AC voltage output from the AC power supply becomes zero while maintaining the value. A power conversion unit provided with a current flow unit for passing an auxiliary current on which a high-frequency current due to the output voltage of the above is superimposed, and an auxiliary circuit unit for charging the smoothing capacitor with the auxiliary current. apparatus.
前記電流通流部は、前記三相ダイオード整流器の交流端の一つから電流が流入する第1巻線と、前記三相ダイオード整流器の他の交流端の一つから電流が流入する第2巻線とを備えたトランスを備え、
前記三相ダイオード整流器の交流端から前記電流通流部へ流入する電流の比は、前記第1巻線の巻数と前記第2巻線の巻数との比により前記所定の値に維持されることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The current flow section includes a first winding in which current flows in from one of the AC ends of the three-phase diode rectifier, and a second volume in which current flows in from one of the other AC ends of the three-phase diode rectifier. Equipped with a transformer with wires
The ratio of the current flowing from the AC end of the three-phase diode rectifier to the current flow portion shall be maintained at the predetermined value by the ratio of the number of turns of the first winding to the number of turns of the second winding. The power conversion device according to claim 1.
前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、を備え、
前記補助電源は、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端との間に介在し、前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端との間に介在する第1高周波電源回路と、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端との間に介在し、前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端との間に介在する第2高周波電源回路と、を備え、
前記第1高周波電源回路から前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端との間に出力される電圧は、前記第1高周波電源回路から前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端との間に出力される電圧と逆位相であり、前記第2高周波電源回路から前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端との間に出力される電圧は、前記第2高周波電源回路から前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端との間に出力される電圧と逆位相である、ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply is interposed between the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier, and is the second single-phase rectifier diode bridge circuit. The first high frequency power supply circuit interposed between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier, and the DC end on the low potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit. Intervening between the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier, the DC end on the low potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. It is equipped with a second high frequency power supply circuit that intervenes between them.
The voltage output from the first high frequency power supply circuit between the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier is the first high frequency. The phase is opposite to the voltage output from the power supply circuit between the DC end on the high potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the high potential side of the three-phase rectifier, and is the second high frequency. The voltage output from the power supply circuit between the DC end on the low potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier is the voltage output from the second high-frequency power supply circuit. Claim 1 is characterized in that the phase is opposite to the voltage output between the DC end on the low potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit and the DC end on the low potential side of the three-phase rectifier. The power converter described.
前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記補助電源は、前記三相ダイオード整流器の直流端間において直列に接続された2つの半導体スイッチを有し、前記2つの半導体スイッチの間が交流端となるレグを2つ備えるインバータと、2つの前記レグの交流端の間に電気的に接続された一次巻線と、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間に接続されるとともに、中間端において前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と電気的に接続された二次巻線と、を備えた第1絶縁トランスと、インバータの2つの交流端間に接続された一次巻線と、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間に接続されるとともに、中間端において前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と電気的に接続された二次巻線と、を備えた第2絶縁トランスと、を備えたことを特徴とする、請求項1記載の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply has two semiconductor switches connected in series between the DC ends of the three-phase diode rectifier, and an inverter having two legs having an AC end between the two semiconductor switches and two. The primary winding electrically connected between the AC ends of the leg, the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifying diode bridge circuit, and the high-potential side of the second single-phase rectifying diode bridge circuit. A first isolated transformer with a secondary winding that is connected to the DC end and electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier at the intermediate end, and an inverter. Between the primary winding connected between the two AC ends and the low potential side DC end of the first single-phase rectifying diode bridge circuit and the low potential side DC end of the second single-phase rectifying diode bridge circuit. It is characterized by having a second isolated transformer provided with a secondary winding electrically connected to the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier at the intermediate end. The power conversion device according to claim 1.
前記補助回路部は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と電気的に接続された端にカソードが電気的に接続された第1電圧補正ダイオードと、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と電気的に接続された端にアノードが電気的に接続された第2電圧補正ダイオードと、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 The auxiliary circuit unit includes a first voltage correction diode whose cathode is electrically connected to an end electrically connected to a DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier, and a low potential of the three-phase diode rectifier. The power conversion device according to claim 1, further comprising a second voltage correction diode having an anode electrically connected to an end electrically connected to a DC end on the side. 前記補助回路部は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と電気的に接続された前記電流通流部の端の前段に介在し、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端から前記電流通流部へ電圧を降下させる第1ドロッパと、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と電気的に接続された前記電流通流部の端の前段に介在し、前記電流通流部から前記三相ダイオード整流器へ電圧を降下させる第2ドロッパと、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The auxiliary circuit portion is interposed in front of the end of the current flow portion that is electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier, and is the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier. The current is interposed in front of the first dropper that drops the voltage from the current to the current flow section and the end of the current flow section that is electrically connected to the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. A second dropper that drops the voltage from the current to the three-phase diode rectifier,
The power conversion device according to claim 1, further comprising.
前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と、前記第1高周波電源回路との間に接続された第1コンデンサと、前記第1コンデンサに蓄えられたエネルギーを前記平滑コンデンサへ回生する第1回生回路と、を備えた第1ドロッパと、
前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と、前記第2高周波電源回路との間に接続された第2コンデンサと、前記第2コンデンサに蓄えられたエネルギーを前記平滑コンデンサへ回生する第2回生回路と、を備えた第2ドロッパと、を備えている、
ことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
A first capacitor connected between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the first high-frequency power supply circuit, and a first capacitor that regenerates the energy stored in the first capacitor into the smoothing capacitor. A first dropper with a regenerative circuit,
A second capacitor connected between the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier and the second high-frequency power supply circuit, and a second capacitor that regenerates the energy stored in the second capacitor into the smoothing capacitor. It has a regenerative circuit and a second dropper with.
The power conversion device according to claim 3, wherein the power conversion device is characterized by the above.
前記補助回路部は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記電流通流部との電気的接続状態を切り替える第1半導体スイッチと、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記電流通流部との電気的接続状態を切り替える第2半導体スイッチと、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 The auxiliary circuit unit includes a first semiconductor switch that switches the electrical connection state between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the current flow unit, and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. The power conversion device according to claim 1, further comprising a second semiconductor switch for switching an electrical connection state between the current and the current flow unit. 前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、を備え、
前記補助電源は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と低電位側の直流端との間において直列に接続された半導体スイッチング素子を備え、前記半導体スイッチング素子間が交流端となるレグを、各相に備えた三相ハーフブリッジ回路と、前記レグの交流端間に接続された一次巻線と、一次巻線が接続された前記レグの相に対応する2つの前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端間、又は、2つの前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端間に両端が接続され、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と電気的に接続された中間端を備えた二次巻線と、一次巻線が接続された前記レグの相に対応する2つの前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端間、又は、2つの前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端間に両端が接続され、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と電気的に接続された中間端を備えた三次巻線と、を備えた絶縁トランスと、を備えることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply includes a semiconductor switching element connected in series between a DC end on the high potential side and a DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier, and a leg in which the semiconductor switching elements are AC ends. The three-phase half-bridge circuit provided for each phase, the primary winding connected between the AC ends of the leg, and the two first single phases corresponding to the phases of the leg to which the primary winding is connected. Both ends are connected between the DC ends on the high potential side of the rectifier diode bridge circuit or between the DC ends on the high potential side of the two second single-phase rectifier bridge circuits, and on the high potential side of the three-phase diode rectifier. On the low potential side of the two first single-phase rectifying diode bridge circuits corresponding to the phase of the leg to which the primary winding is connected, and a secondary winding with an intermediate end electrically connected to the DC end. Both ends are connected between the DC ends or between the DC ends on the low potential side of the two first single-phase rectifier bridge circuits, and are electrically connected to the DC ends on the low potential side of the three-phase diode rectifier. The power conversion device according to claim 1, further comprising a tertiary winding having an intermediate end and an insulated transformer including the intermediate end.
前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、を備え、
前記補助電源は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と低電位側の直流端との間において直列に接続された半導体スイッチング素子を備え、前記半導体スイッチング素子間が交流端となる2つのレグを備えたインバータと、2つ前記レグの交流端の間に接続された一次巻線と、4つの二次巻線と、を備えた絶縁トランスと、前記絶縁トランスの二次巻線のそれぞれの両端に接続された交流端を備えた4つの単相整流ダイオードブリッジと、前記4つの単相整流ダイオードブリッジそれぞれの高電位側の直流端と低電位側の直流端との間に接続された4つのコンデンサと、直流端において前記コンデンサと並列に接続され、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端とに電気的に接続された第1フルブリッジ回路と、直流端において前記コンデンサと並列に接続され、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端とに電気的に接続された第2フルブリッジ回路と、直流端において前記コンデンサと並列に接続され、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端とに電気的に接続された第3フルブリッジ回路と、直流端において前記コンデンサと並列に接続され、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端とに電気的に接続された第4フルブリッジ回路と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply includes a semiconductor switching element connected in series between the DC end on the high potential side and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier, and the semiconductor switching element is an AC end. An insulated transformer with an inverter with one leg, a primary winding connected between two AC ends of the leg, and four secondary windings, and a secondary winding of the isolated transformer. Four single-phase rectifying diode bridges with AC ends connected to both ends, and the four single-phase rectifying diode bridges connected between the high-potential DC end and the low-potential DC end of each. The four capacitors are connected in parallel with the capacitor at the DC end, and are electrically connected to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit. The first full bridge circuit connected to the above and the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the DC on the high potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit connected in parallel with the capacitor at the DC end. A second full bridge circuit electrically connected to the end and a DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier and the first single-phase rectifier diode bridge circuit connected in parallel with the capacitor at the DC end. A third full bridge circuit electrically connected to the DC end on the low potential side and a DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier and the second single phase connected in parallel with the capacitor at the DC end. The power conversion device according to claim 1, further comprising a fourth full bridge circuit electrically connected to a DC end on the low potential side of the rectifier diode bridge circuit.
前記電流通流部は、前記三相ダイオード整流器の各相の交流端と前記第1トランスの前記第1巻線の始端および前記第2巻線の終端の間、および、前記三相ダイオード整流器の各相の交流端と前記第2トランスの前記第3巻線の始端および前記第4巻線の終端との間に接続され、半導体スイッチを逆直列もしくは逆並列に接続した双方向スイッチを備えたことを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。 The current flow section is between the AC end of each phase of the three-phase diode rectifier, the start end of the first winding and the end of the second winding of the first transformer, and the three-phase diode rectifier. A bidirectional switch connected between the AC end of each phase and the start end of the third winding of the second transformer and the end of the fourth winding, and the semiconductor switches are connected in anti-series or anti-parallel. The power conversion device according to claim 3, wherein the power conversion device is characterized by the above. 前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、を備え、
前記補助電源は、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間、および、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間に接続され、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端に対して正の電圧を印加する第1直流補助電源と、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間、および、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間に接続され、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端に対して負の電圧を印加する第2直流補助電源と、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間、および、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間に接続され、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端に対して正の電圧を印加する第3直流補助電源と、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間、および、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間に接続され、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端に対して負の電圧を印加する第4直流補助電源と、前記第1直流補助電源および前記第2直流補助電源のそれぞれと、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路および前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端との間、および、前記第3直流補助電源および前記第4直流補助電源のそれぞれと、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路および前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端との間に介在する半導体スイッチを逆直列もしくは逆並列に接続した双方向スイッチと、を備えたことを特徴とする請求項1の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply is between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit, and on the high potential side of the three-phase diode rectifier. A first DC that is connected between the DC end and the DC end on the high potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit and applies a positive voltage to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier. Auxiliary power supply, between the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit, and the DC on the high potential side of the three-phase diode rectifier. A second DC auxiliary that is connected between the end and the DC end on the high potential side of the second single-phase rectifier bridge circuit and applies a negative voltage to the DC end on the high potential side of the three-phase diode rectifier. The power supply, the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the low potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit, and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. A third DC auxiliary power supply that is connected between the second single-phase rectifier and the DC end on the low potential side of the bridge circuit and applies a positive voltage to the DC end on the low potential side of the three-phase rectifier. And between the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier and the DC end on the low potential side of the first single-phase rectifier bridge circuit, and the DC end on the low potential side of the three-phase diode rectifier. A fourth DC auxiliary power supply that is connected to the low potential side DC end of the second single-phase rectifier diode bridge circuit and applies a negative voltage to the low potential side DC end of the three-phase diode rectifier. Between each of the first DC auxiliary power supply and the second DC auxiliary power supply and the DC end on the high potential side of the first single-phase rectifier diode bridge circuit and the second single-phase rectifier diode bridge circuit, and A semiconductor interposed between each of the third DC auxiliary power supply and the fourth DC auxiliary power supply and the DC end on the low potential side of the first single-phase rectifier diode bridge circuit and the second single-phase rectifier diode bridge circuit. The power conversion device according to claim 1, further comprising a bidirectional switch in which switches are connected in anti-series or anti-parallel.
前記電流通流部は、第1巻線および前記第1巻線と極性が異なる第2巻線を備え、前記第1巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第2巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第1トランスと、
第3巻線および前記第3巻線と極性が異なる第4巻線を備え、前記第3巻線の始端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の一つと電気的に接続可能であって、前記第4巻線の終端にて前記三相ダイオード整流器の交流端の他の一つと電気的に接続可能である第2トランスと、
前記第1トランスの前記第1巻線の終端および前記第2巻線の始端に交流端が接続された第1単相整流ダイオードブリッジ回路と、
前記第2トランスの前記第3巻線の終端および前記第4巻線の始端に交流端が接続された第2単相整流ダイオードブリッジ回路と、を備え、
前記補助電源は、前記三相ダイオード整流器の直流端において直列に接続された半導体スイッチを備えたレグを複数含むインバータと、前記インバータの2つの交流端間に電気的に接続された一次巻線と、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端の一方と電気的に接続された第1端と、前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端の一方電気的に接続された第2端と、前記三相ダイオード整流器の高電位側の直流端と電気的に接続された第2中間端と、前記第1端と前記第2中間端との間において前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端の他方と電気的に接続された第1中間端と、前記第2端と前記第2中間端との間において前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の高電位側の直流端の他方と電気的に接続された第3中間端と、を備えた二次巻線と、を備えた第1絶縁トランスを備えた第1高周波電源回路と、前記インバータの2つの交流端間に電気的に接続された一次巻線と、前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端の一方と電気的に接続された第3端と、前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端と電気的に接続された第4端と、前記三相ダイオード整流器の低電位側の直流端と電気的に接続され第5中間端と、前記第3端と前記第5中間端との間において前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端の他方と電気的に接続された第4中間端と、前記第4端と前記第5中間端との間において前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の低電位側の直流端の他方と電気的に接続された第6中間端と、を備えた二次巻線と、を備えた第2絶縁トランスを備えた第2高周波電源回路と、を備え、
前記第2中間端から前記第1端までの巻数と前記第2中間端から前記第1中間端までの巻数との比、前記第2中間端から前記第2端までの巻数と前記第2中間端から前記第3中間端までの巻数との比、前記第5中間端から前記第3端までの巻数と前記第5中間端から前記第4中間端までの巻数との比、および、前記第5中間端から前記第4端までの巻数と前記第5中間端から前記第6中間端までの巻数との比、は等しく、
前記第1トランスの前記第1巻線と前記第2巻線との巻数比および前記第2トランスの前記第3巻線と前記第4巻線との巻数比は、前記比と等しいことを特徴とする、請求項1記載の電力変換装置。
The current flow portion includes a first winding and a second winding having a polarity different from that of the first winding, and is electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the first winding. A first transformer that is connectable to and electrically connectable to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the second winding.
It is provided with a third winding and a fourth winding having a polarity different from that of the third winding, and can be electrically connected to one of the AC ends of the three-phase diode rectifier at the start end of the third winding. A second transformer that can be electrically connected to the other AC end of the three-phase diode rectifier at the end of the fourth winding.
A first single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the first winding of the first transformer and the start end of the second winding.
A second single-phase rectifying diode bridge circuit in which an AC end is connected to the end of the third winding of the second transformer and the start end of the fourth winding.
The auxiliary power supply includes an inverter including a plurality of legs having semiconductor switches connected in series at the DC end of the three-phase diode rectifier, and a primary winding electrically connected between the two AC ends of the inverter. The electricity of the first end electrically connected to one of the DC ends on the high potential side of the first single-phase rectifying diode bridge circuit and one of the DC ends on the high potential side of the second single-phase rectifying diode bridge circuit. Between the first end and the second intermediate end electrically connected to the high potential side DC end of the three-phase diode rectifier, the first end and the second intermediate end. The second single-phase rectification between the first intermediate end electrically connected to the other of the DC ends on the high potential side of the first single-phase rectifier diode bridge circuit and the second end and the second intermediate end. A secondary winding with a third intermediate end electrically connected to the other of the high potential side DC ends of the diode bridge circuit, and a first high frequency power supply circuit with a first isolated transformer. , The primary winding electrically connected between the two AC ends of the inverter and the third end electrically connected to one of the low potential side DC ends of the first single-phase rectifier diode bridge circuit. , The fourth end electrically connected to the low potential side DC end of the second single-phase rectifier diode bridge circuit and the fifth intermediate electrically connected to the low potential side DC end of the three-phase diode rectifier. A fourth intermediate end electrically connected to the other end, the other of the low potential side DC ends of the first single-phase rectifying diode bridge circuit between the third end and the fifth intermediate end, and the first. A secondary winding with a sixth intermediate end electrically connected to the other of the low potential side DC ends of the second single-phase rectifying diode bridge circuit between the fourth end and the fifth intermediate end. A second high frequency power supply circuit with a second isolated transformer with and
The ratio of the number of turns from the second intermediate end to the first end to the number of turns from the second intermediate end to the first intermediate end, the number of turns from the second intermediate end to the second end and the second intermediate The ratio of the number of turns from the end to the third intermediate end, the ratio of the number of turns from the fifth intermediate end to the third end to the number of turns from the fifth intermediate end to the fourth intermediate end, and the first The ratio of the number of turns from the 5 intermediate end to the 4th end to the number of turns from the 5th intermediate end to the 6th intermediate end is equal.
The winding ratio between the first winding and the second winding of the first transformer and the winding ratio between the third winding and the fourth winding of the second transformer are equal to the ratio. The power conversion device according to claim 1.
前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路を複数と、
前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路を複数と、を備え、
前記第1トランスの前記第1巻線と前記第2巻線とは、他端に接続された前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路とは異なる前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端と電気的に接続された中間端を備え、
前記第2トランスの前記第3巻線と前記第4巻線とは、他端に接続された前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路とは異なる前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端と電気的に接続された中間端を備え、
前記三相ダイオード整流器の交流端それぞれと前記第1トランスの前記第1巻線の始端との間、および、前記三相ダイオード整流器の交流端それぞれと前記第1トランスの前記第2巻線の終端との間、前記三相ダイオード整流器の交流端それぞれと前記第2トランスの前記第3巻線の始端との間、前記三相ダイオード整流器の交流端それぞれと前記第2トランスの前記第4巻線の終端との間、前記第1トランスと前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端との間、前記第2トランスと前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端との間、前記第1トランスの前記第1巻線の中間端および前記第1トランスの前記第2巻線の中間端と前記第1単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端との間、および、前記第2トランスの前記第3巻線の中間端および前記第2トランスの前記第4巻線の中間端と前記第2単相整流ダイオードブリッジ回路の交流端との間は、半導体スイッチを逆直列もしくは逆並列に接続した双方向スイッチを介して接続されていることを特徴とする請求項13記載の電力変換装置。
With a plurality of the first single-phase rectifying diode bridge circuits,
A plurality of the second single-phase rectifying diode bridge circuits are provided.
The first winding and the second winding of the first transformer are the AC ends of the first single-phase rectifying diode bridge circuit different from the first single-phase rectifying diode bridge circuit connected to the other end. With an electrically connected intermediate end,
The third winding and the fourth winding of the second transformer are the AC ends of the second single-phase rectifying diode bridge circuit different from the second single-phase rectifying diode bridge circuit connected to the other end. With an electrically connected intermediate end,
Between each of the AC ends of the three-phase diode rectifier and the start end of the first winding of the first transformer, and between each of the AC ends of the three-phase diode rectifier and the end of the second winding of the first transformer. Between each of the AC ends of the three-phase diode rectifier and the start end of the third winding of the second transformer, each of the AC ends of the three-phase diode rectifier and the fourth winding of the second transformer. Between the first transformer and the AC end of the first single-phase rectifying diode bridge circuit, between the second transformer and the AC end of the second single-phase rectifying diode bridge circuit, the first Between the intermediate end of the first winding of the 1 transformer and the intermediate end of the second winding of the first transformer and the AC end of the first single-phase rectifying diode bridge circuit, and the said of the second transformer. A semiconductor switch is connected in anti-series or anti-parallel between the intermediate end of the third winding and the intermediate end of the fourth winding of the second transformer and the AC end of the second single-phase rectifier diode bridge circuit. The power conversion device according to claim 13, wherein the power conversion device is connected via a bidirectional switch.
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