JP3092792B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP3092792B2
JP3092792B2 JP08137061A JP13706196A JP3092792B2 JP 3092792 B2 JP3092792 B2 JP 3092792B2 JP 08137061 A JP08137061 A JP 08137061A JP 13706196 A JP13706196 A JP 13706196A JP 3092792 B2 JP3092792 B2 JP 3092792B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多相交流入力から
直流出力又は他の交流出力を得る電力変換装置、特に部
品点数の削減及び回路構成の簡略化を図った電力変換装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter for obtaining a DC output or another AC output from a polyphase AC input, and more particularly to a power converter for reducing the number of parts and simplifying a circuit configuration. .

【0002】[0002]

【従来の技術】三相、六相又は十二相等の多相交流入力
から直流出力又は他の交流出力、即ち相数、電圧、周波
数等の異なる交流出力を得る電力変換装置は、従来より
電子機器及び電気機器の分野で広く使用されている。例
えば、図11に示す従来の電力変換装置としての三相コ
ンバータ装置では、三相交流電源の各線間毎に絶縁用ト
ランス44〜46を介して接続された整流回路としての
整流ブリッジ回路1〜3により各線間の単相交流を全波
整流し、コンバータ回路としての昇圧チョッパ回路4〜
6内のスイッチング素子としてのパワートランジスタ7
〜9をオン・オフ制御して各整流ブリッジ回路1〜3の
整流出力電圧を一定の直流電圧に変換することにより、
直流出力端子10、11から定電圧の直流出力を得てい
る。図11において、R、S、Tはそれぞれ三相交流電
源のR相、S相、T相を示し、44a〜46aは絶縁用ト
ランス44〜46の1次巻線、44b〜46bは絶縁用ト
ランス44〜46の2次巻線、1a〜1d、2a〜2d及び
3a〜3dは整流ブリッジ回路1〜3を構成する第1〜第
4の整流ダイオード、12〜14は昇圧用リアクトル、
15〜17は還流用ダイオード、18は平滑コンデンサ
を示す。パワートランジスタ7(8、9)、昇圧用リア
クトル12(13、14)、還流用ダイオード15(1
6、17)及び平滑コンデンサ18は昇圧チョッパ回路
4(5、6)を構成する。なお、前述の説明における括
弧内の各符号は同順である。
2. Description of the Related Art A power converter for obtaining a DC output or another AC output from a polyphase AC input such as three-phase, six-phase or twelve-phase, that is, an AC output having a different number of phases, voltage, frequency, etc., has conventionally been an electronic converter. Widely used in the field of equipment and electrical equipment. For example, in a three-phase converter device as a conventional power converter shown in FIG. 11, rectifier bridge circuits 1 to 3 as rectifier circuits connected via insulating transformers 44 to 46 for each line of a three-phase AC power supply. Rectifies the single-phase alternating current between the lines by full-wave rectification.
Power transistor 7 as switching element in 6
9 through on / off control to convert the rectified output voltages of the rectifier bridge circuits 1 to 3 into a constant DC voltage,
A constant voltage DC output is obtained from the DC output terminals 10 and 11. In FIG. 11, R, S, and T indicate the R, S, and T phases of a three-phase AC power supply, respectively, 44a to 46a are primary windings of insulating transformers 44 to 46, and 44b to 46b are insulating transformers. The secondary windings 44 to 46, 1a to 1d, 2a to 2d and 3a to 3d are first to fourth rectifier diodes constituting rectifier bridge circuits 1 to 3, 12 to 14 are boosting reactors,
Reference numerals 15 to 17 denote reflux diodes, and reference numeral 18 denotes a smoothing capacitor. Power transistor 7 (8, 9), step-up reactor 12 (13, 14), reflux diode 15 (1
6, 17) and the smoothing capacitor 18 constitute the boost chopper circuit 4 (5, 6). In addition, each code in parentheses in the above description has the same order.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図11に示
す三相コンバータ装置のような従来の電力変換装置で
は、整流ブリッジ回路1〜3を構成する整流ダイオード
1a〜1d、2a〜2d及び3a〜3dの使用数が12個と多
いため、装置全体としての部品点数が増加すると共に回
路構成が複雑になる欠点があった。
In a conventional power converter such as a three-phase converter shown in FIG. 11, rectifier diodes 1a to 1d, 2a to 2d and 3a to 3d constituting rectifier bridge circuits 1 to 3 are provided. Since the number of 3d used is as large as 12, there are drawbacks in that the number of components in the entire apparatus increases and the circuit configuration becomes complicated.

【0004】そこで、本発明は部品点数を削減できかつ
回路構成が簡素な電力変換装置を提供することを目的と
する。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a power converter that can reduce the number of parts and has a simple circuit configuration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明による電力変換装
置は、多相交流電源の各線間毎に接続されかつ各線間の
単相交流を直流に変換する複数の整流回路(19〜21)を備
えている。この電力変換装置では、複数の整流回路(19
〜21)の各々は、多相交流電源の各線間の一方の相出力
端子及び整流回路(19〜21)の一方の整流出力端子間に接
続される第1の整流素子(19a〜21a)と、多相交流電源の
各線間の他方の相出力端子及び一方の整流出力端子間に
接続される第2の整流素子(19b〜21b)と、整流回路(19
〜21)の他方の整流出力端子及び多相交流電源の各線間
の何れか一方の相出力端子間に接続される第3の整流素
子(19c〜21c)とを有する。また、複数の整流回路(19〜2
1)の各々の後段には、直流電圧のレベルを変換するコン
バータ回路(4〜6, 38〜40)又は直流を交流に変換するイ
ンバータ回路がそれぞれ接続される。
The power converter according to the present invention comprises a plurality of rectifier circuits (19 to 21) which are connected for each line of a polyphase AC power supply and convert single-phase AC between each line to DC. Have. In this power converter, a plurality of rectifier circuits (19
To the first rectifier element (19a to 21a) connected between one phase output terminal between each line of the polyphase AC power supply and one rectification output terminal of the rectifier circuit (19 to 21). A second rectifier element (19b to 21b) connected between the other phase output terminal between the lines of the polyphase AC power supply and one rectification output terminal, and a rectifier circuit (19
21) and a third rectifier element (19c to 21c) connected between any one of the phase output terminals between the lines of the polyphase AC power supply. In addition, multiple rectifier circuits (19 to 2
A converter circuit (4 to 6, 38 to 40) for converting a DC voltage level or an inverter circuit for converting DC to AC is connected to each subsequent stage of 1).

【0006】多相交流電源の一の線間の一方の相出力端
子の電圧が他方の相出力端子の電圧よりも高いとき、多
相交流電源の一方の相出力端子から一の線間に接続され
た整流回路(19〜21)の第1の整流素子(19a〜21a)、整流
回路(19〜21)の整流出力端子間に接続されたコンバータ
回路(4〜6, 38〜40)又はインバータ回路、一の線間に隣
接する他の線間に接続された整流回路(19〜21)の第3の
整流素子(19c〜21c)及び多相交流電源の他方の相出力端
子の経路で電流が流れる。また、多相交流電源の一の線
間の一方の相出力端子の電圧が他方の相出力端子の電圧
よりも低いとき、多相交流電源の他方の相出力端子から
一の線間に接続された整流回路(19〜21)の第2の整流素
子(19b〜21b)、整流回路(19〜21)の整流出力端子間に接
続されたコンバータ回路(4〜6, 38〜40)又はインバータ
回路、一の線間に接続された整流回路(19〜21)の第3の
整流素子(19c〜21c)及び多相交流電源の一方の相出力端
子の経路で電流が流れる。以上は、多相交流電源の一の
線間において、整流回路(19〜21)の他方の整流出力端子
と多相交流電源の一方の相出力端子との間に第3の整流
素子(19c〜21c)を接続した場合の電流の経路であるが、
整流回路(19〜21)の他方の整流出力端子と多相交流電源
の他方の相出力端子との間に第3の整流素子(19c〜21c)
を接続した場合も略同様となる。このため、多相交流電
源の各線間毎に接続される各整流回路(19〜21)の各々を
それぞれ3個の整流素子で構成して、各整流回路(19〜2
1)を構成する整流素子の個数を削減できるので、電力変
換装置の部品点数を削減できると共に回路構成を簡素化
できる。
When the voltage of one phase output terminal between one line of the polyphase AC power supply is higher than the voltage of the other phase output terminal, connection is made between the one phase output terminal of the polyphase AC power supply and one line. Rectifier element (19a-21a) of the rectifier circuit (19-21), a converter circuit (4-6, 38-40) connected between the rectifier output terminals of the rectifier circuit (19-21), or an inverter Circuit, the third rectifier element (19c to 21c) of the rectifier circuit (19 to 21) connected between the other lines adjacent to one line, and the current in the path of the other phase output terminal of the polyphase AC power supply. Flows. Also, when the voltage of one phase output terminal between one line of the polyphase AC power supply is lower than the voltage of the other phase output terminal, it is connected between the other phase output terminal of the polyphase AC power supply and one line. Rectifier element (19b-21b) of rectifier circuit (19-21), converter circuit (4-6, 38-40) or inverter circuit connected between rectifier output terminals of rectifier circuit (19-21) A current flows through the path of the third rectifier element (19c to 21c) of the rectifier circuit (19 to 21) connected between one line and one phase output terminal of the polyphase AC power supply. The third rectifier element (19c to 19c) is connected between the other rectification output terminal of the rectifier circuit (19 to 21) and one phase output terminal of the multiphase AC power supply between one line of the polyphase AC power supply. 21c) is the current path when connecting
A third rectifying element (19c to 21c) between the other rectifying output terminal of the rectifying circuit (19 to 21) and the other phase output terminal of the polyphase AC power supply;
Is also substantially the same. For this reason, each of the rectifier circuits (19 to 21) connected between each line of the polyphase AC power supply is constituted by three rectifier elements, respectively, and each rectifier circuit (19 to 2)
Since the number of rectifying elements constituting 1) can be reduced, the number of components of the power converter can be reduced and the circuit configuration can be simplified.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明による電力変換装置
を三相コンバータ装置に適用した場合の一実施形態を図
1に基づいて説明する。但し、図1では図11に示す箇
所と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説
明を省略する。なお、以下の説明において括弧内の各符
号は同順とする。図1に示す実施形態の三相コンバータ
装置は、三相交流電源のR(S、T)相出力端子及び昇
圧用リアクトル12(13、14)間に接続された第1
の整流素子としての第1の整流ダイオード19a(20
a、21a)と、三相交流電源のS(T、R)相出力端子
及び昇圧用リアクトル12(13、14)間に接続され
た第2の整流素子としての第2の整流ダイオード19b
(20b、21b)と、直流出力端子11及び三相交流電
源のR(S、T)相出力端子間に接続された第3の整流
素子としての第3の整流ダイオード19c(20c、21
c)とから構成される整流回路19(20、21)を図
11における整流ブリッジ回路1(2、3)の代わりに
接続し、絶縁用トランス44(45、46)を省略した
ものである。但し、整流回路19(20、21)におけ
る第3の整流ダイオード19c(20c、21c)には、
各相間の帰還電流が共通して流れるので、電流容量の大
きいものが使用される。その他の構成は、図11に示す
三相コンバータ装置と略同様である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a power converter according to the present invention is applied to a three-phase converter will be described below with reference to FIG. However, in FIG. 1, substantially the same parts as those shown in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Note that, in the following description, the reference numerals in parentheses are in the same order. The three-phase converter device of the embodiment shown in FIG. 1 includes a first (R, S, T) phase output terminal of a three-phase AC power supply and a first reactor connected between the boost reactors 12 (13, 14).
The first rectifier diode 19a (20
a, 21a) and a second rectifier diode 19b as a second rectifier connected between the S (T, R) phase output terminal of the three-phase AC power supply and the boost reactor 12 (13, 14).
(20b, 21b) and a third rectifier diode 19c (20c, 21c) as a third rectifier connected between the DC output terminal 11 and the R (S, T) phase output terminal of the three-phase AC power supply.
The rectifier circuit 19 (20, 21) composed of c) is connected in place of the rectifier bridge circuit 1 (2, 3) in FIG. 11, and the insulating transformer 44 (45, 46) is omitted. However, the third rectifier diode 19c (20c, 21c) in the rectifier circuit 19 (20, 21) includes:
Since the feedback current between the phases flows in common, a large current capacity is used. Other configurations are substantially the same as those of the three-phase converter device shown in FIG.

【0008】次に、図1に示す三相コンバータ装置の動
作について説明する。三相交流電源のR−S相間におい
て、三相交流電源のR相出力端子の電圧VRがS相出力
端子の電圧VSよりも高いとき、三相交流電源のR相出
力端子からR−S相間に接続された整流回路19におけ
る第1の整流ダイオード19a、整流回路19の整流出
力端子間に接続された昇圧チョッパ回路4と直流出力端
子10、11間に接続される図示しない負荷との並列接
続回路、S−T相間に接続された整流回路20における
第3の整流ダイオード20c、三相交流電源のS相出力
端子の経路で電流が流れる。また、三相交流電源のR相
出力端子の電圧VRがS相出力端子の電圧VSよりも低い
ときは三相交流電源のS相出力端子からR−S相間に接
続された整流回路19における第2の整流ダイオード1
9b、整流回路19の整流出力端子間に接続された昇圧
チョッパ回路4と直流出力端子10、11間に接続され
る図示しない負荷との並列接続回路、整流回路19にお
ける第3の整流ダイオード19c、三相交流電源のR相
出力端子の経路で電流が流れる。前述と同様の動作が三
相交流電源のS−T相間及びT−R相間においても行な
われる。これにより、各整流回路19〜21の整流出力
端子にそれぞれ接続された昇圧チョッパ回路4〜6内の
昇圧用リアクトル12〜14に全波整流電圧がそれぞれ
印加される。更に、これによって各昇圧用リアクトル1
2〜14に流れる電流は各パワートランジスタ7〜9の
オン・オフ動作により断続され、各還流用ダイオード1
5〜17を通して平滑コンデンサ18の両端の直流出力
端子10、11に昇圧された定電圧の直流出力電圧V
OUTが発生する。
Next, the operation of the three-phase converter shown in FIG. 1 will be described. When the voltage V R of the R-phase output terminal of the three-phase AC power supply is higher than the voltage V S of the S-phase output terminal between the R and S phases of the three-phase AC power supply, the R- The first rectifier diode 19a in the rectifier circuit 19 connected between the S phases, the boost chopper circuit 4 connected between the rectifier output terminals of the rectifier circuit 19, and the load (not shown) connected between the DC output terminals 10 and 11 A current flows through the parallel connection circuit, the third rectifier diode 20c in the rectifier circuit 20 connected between the ST phases, and the path of the S-phase output terminal of the three-phase AC power supply. Also, three-phase AC power supply R-phase output rectifier circuit 19 is the voltage V R which is connected from the S-phase output terminal of the three-phase AC power supply is lower than the voltage V S of the S-phase output terminal between R-S phases of the terminal 2nd rectifier diode 1 in
9b, a parallel connection circuit of a boost chopper circuit 4 connected between the rectification output terminals of the rectification circuit 19 and a load (not shown) connected between the DC output terminals 10 and 11, a third rectification diode 19c in the rectification circuit 19, Current flows through the path of the R-phase output terminal of the three-phase AC power supply. The same operation as described above is performed between the ST phase and the TR phase of the three-phase AC power supply. As a result, the full-wave rectified voltages are respectively applied to the boosting reactors 12 to 14 in the boosting chopper circuits 4 to 6 connected to the rectification output terminals of the rectifier circuits 19 to 21, respectively. Further, this allows each boosting reactor 1
The current flowing through 2 to 14 is interrupted by the on / off operation of each of the power transistors 7 to 9, and
5 to 17, the DC output voltage V of a constant voltage boosted to the DC output terminals 10 and 11 at both ends of the smoothing capacitor 18.
OUT occurs.

【0009】ここで、整流回路19に接続された昇圧チ
ョッパ回路4の動作について更に説明すると、パワート
ランジスタ7がオン状態のときは、昇圧用リアクトル1
2に電流が流れてエネルギが蓄積される。その後、パワ
ートランジスタ7がオン状態からオフ状態になると、パ
ワートランジスタ7のオン期間中に昇圧用リアクトル1
2に蓄積されたエネルギが還流用ダイオード15を介し
て平滑コンデンサ18へ放出され、平滑コンデンサ18
が昇圧充電される。また、平滑コンデンサ18の両端の
電圧に応じてパワートランジスタ7のベース端子に印加
するオン・オフ制御信号VB1をPWM(パルス幅変調)
制御することにより、直流出力端子10、11に発生す
る直流出力電圧VOUTが一定値に保持される。更に、三
相交流電源のR−S相間の線間電圧に基づいてパワート
ランジスタ7のベース端子に印加するオン・オフ制御信
号VB1を制御することにより、昇圧用リアクトル12に
流れる電流の平均値の変化が正弦波状に制御される。前
述と同様の動作が整流回路20、21にそれぞれ接続さ
れた昇圧チョッパ回路5、6においても行なわれる。こ
れにより、各昇圧チョッパ回路4〜6の入力側には、そ
れぞれ三相交流電源の各相間の線間電圧の位相に同期す
る相電流IRS、IST、ITRが流れる。したがって、前記
の各相電流IRS、IST、ITRをそれぞれ合成した三相交
流電源のR〜T相出力端子からの各線電流IR、IS、I
Tは正弦波状に変化する。また、三相交流電源のR〜T
相出力端子からの各線電流IR、IS、ITは、それぞれ
三相交流電源のR〜T相出力端子における各相電圧
R、VS、VTと略同相であるから、入力力率は1とな
る。
Here, the operation of the boosting chopper circuit 4 connected to the rectifier circuit 19 will be further described. When the power transistor 7 is on, the boosting reactor 1 is turned on.
Current flows through 2 and energy is stored. Thereafter, when the power transistor 7 is turned off from the on state, the boosting reactor 1 is turned on during the on period of the power transistor 7.
2 is released to the smoothing capacitor 18 via the reflux diode 15 and
Is boosted and charged. Further, an on / off control signal V B1 applied to the base terminal of the power transistor 7 in accordance with the voltage between both ends of the smoothing capacitor 18 is subjected to PWM (pulse width modulation).
By controlling, the DC output voltage V OUT generated at the DC output terminals 10 and 11 is maintained at a constant value. Further, by controlling the on / off control signal V B1 applied to the base terminal of the power transistor 7 based on the line voltage between the R and S phases of the three-phase AC power supply, the average value of the current flowing through the boost reactor 12 Is controlled in a sinusoidal manner. The same operation as described above is performed also in boost chopper circuits 5 and 6 connected to rectifier circuits 20 and 21, respectively. As a result, phase currents I RS , I ST , and I TR synchronized with the phases of the line voltages between the phases of the three-phase AC power supply flow on the input sides of the boost chopper circuits 4 to 6, respectively. Therefore, the line currents I R , I S , I S from the R to T phase output terminals of the three-phase AC power source that combine the respective phase currents I RS , I ST , and I TR are described.
T changes sinusoidally. Also, the three-phase AC power supply R to T
Since the line currents I R , I S , and I T from the phase output terminals are substantially in phase with the respective phase voltages V R , V S , and V T at the R to T phase output terminals of the three-phase AC power supply, respectively, The rate is 1.

【0010】以上のように、図1に示す実施形態では、
三相交流電源のR(S、T)相出力端子の電圧V
R(VS、VT)がS(T、R)相出力端子の電圧VS(V
T、VR)よりも高いとき、R(S、T)相出力端子から
S(T、R)相出力端子へ帰還される電流がS−T(T
−R、R−S)相間に接続された整流回路20(21、
19)における第3の整流ダイオード20c(21c、1
9c)を通して流れるので、図11における各整流ブリ
ッジ回路1〜3の第4の整流ダイオード1d〜3dに相当
する帰還側整流ダイオードが不要となる。このため、三
相交流電源の各線間毎の整流回路19〜21をそれぞれ
3個の整流ダイオード19a〜19c、20a〜20c、2
1a〜21cで構成でき、図11に示す従来の回路に比較
して整流ダイオードの個数を削減できる。したがって、
電力変換装置全体としての部品点数を削減できると共に
回路構成の簡素化が可能である。
As described above, in the embodiment shown in FIG.
Voltage V of R (S, T) phase output terminal of three-phase AC power supply
R (V S , V T ) is the voltage V S (V
T , V R ), the current fed back from the R (S, T) phase output terminal to the S (T, R) phase output terminal is ST (T, T R).
-R, R-S) Rectifier circuit 20 (21,
19), the third rectifier diode 20c (21c, 1c).
Since the current flows through 9c), the feedback side rectifier diodes corresponding to the fourth rectifier diodes 1d to 3d of the rectifier bridge circuits 1 to 3 in FIG. For this reason, the rectifier circuits 19 to 21 for each line of the three-phase AC power supply are connected to three rectifier diodes 19a to 19c, 20a to 20c,
1a to 21c, and the number of rectifier diodes can be reduced as compared with the conventional circuit shown in FIG. Therefore,
It is possible to reduce the number of components of the entire power conversion device and to simplify the circuit configuration.

【0011】図1に示す実施形態の三相コンバータ装置
は変更が可能である。例えば、図2に示す実施形態の三
相コンバータ装置は、図1に示す各昇圧チョッパ回路4
〜6における各還流用ダイオード15〜17の出力端と
帰還側の直流出力端子11との間にそれぞれ平滑コンデ
ンサ22〜24を接続し、各平滑コンデンサ22〜24
を介して第1〜第3の直流出力端子25〜27から個別
の直流出力を得るようにしたものである。各昇圧チョッ
パ回路4〜6の動作については、図1に示す実施形態と
略同様であるので説明は省略する。図2に示す三相コン
バータ装置では、各昇圧チョッパ回路4〜6内のパワー
トランジスタ7〜9をそれぞれ個別にオン・オフ制御す
ることにより、電圧値の異なる3種類の直流出力電圧V
OUT1〜VOUT3を第1〜第3の直流出力端子25〜27と
帰還側の直流出力端子11との各間から得ることができ
る。また、図1における昇圧用リアクトル12〜14
は、図3に示すように各整流回路19〜21の交流入力
側に接続してもよく、図2に示す実施形態においても前
述と同様の変更が可能である。更に、図4に示すよう
に、図1におけるパワートランジスタ7(8、9)の前
段に循環電流用ダイオード28及び部分共振用コンデン
サ29を追加接続し、パワートランジスタ7(8、9)
の後段に部分共振用トランジスタ30、部分共振用リア
クトル31及び還流用ダイオード32を追加接続して図
1における昇圧チョッパ回路4(5、6)を部分共振型
の昇圧チョッパ回路としてもよい。図4に示す回路で
は、パワートランジスタ7(8、9)のスイッチング電
圧及び電流波形の立上り及び立下りが共振作用により正
弦波状となり、ゼロ電圧スイッチング(ZVS)及びゼ
ロ電流スイッチング(ZCS)を容易に達成できるの
で、パワートランジスタ7(8、9)のスイッチング損
失を低減できる利点がある。図5は、図4に示す部分共
振型の昇圧チョッパ回路において部分共振用コンデンサ
33及び還流用ダイオード34を更に追加接続して部分
共振用トランジスタ30のスイッチング損失を低減した
ものを示す。図6は、図5に示す部分共振型の昇圧チョ
ッパ回路において部分共振用コンデンサ35と部分共振
用リアクトル36及び共振電流用ダイオード37の直列
回路とを追加接続して部分共振用トランジスタ30のス
イッチング損失を更に低減したものを示す。また、図4
〜図6に示す実施形態においても図3に示す実施態様と
同様の変更が可能であり、この場合は循環電流用ダイオ
ード28を省略することができる。
The three-phase converter of the embodiment shown in FIG. 1 can be modified. For example, the three-phase converter device of the embodiment shown in FIG.
6, smoothing capacitors 22 to 24 are connected between the output terminals of the reflux diodes 15 to 17 and the DC output terminal 11 on the feedback side, respectively.
, And individual DC outputs are obtained from the first to third DC output terminals 25 to 27. The operation of each of the boost chopper circuits 4 to 6 is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. In the three-phase converter device shown in FIG. 2, the power transistors 7 to 9 in each of the boost chopper circuits 4 to 6 are individually turned on / off, so that three types of DC output voltages V having different voltage values are obtained.
The OUT1 ~V OUT3 can be obtained from between each of the DC output terminal 11 of the first to third DC output terminals 25 to 27 and the feedback side. The boosting reactors 12 to 14 in FIG.
May be connected to the AC input side of each of the rectifier circuits 19 to 21 as shown in FIG. 3, and the same change as described above is possible in the embodiment shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, a circulating current diode 28 and a partial resonance capacitor 29 are additionally connected in front of the power transistor 7 (8, 9) in FIG.
A booster chopper circuit 4 (5, 6) in FIG. 1 may be configured as a booster chopper circuit of a partial resonance type by additionally connecting a transistor 30 for partial resonance, a reactor 31 for partial resonance, and a diode 32 for freewheeling to the subsequent stage. In the circuit shown in FIG. 4, the rising and falling of the switching voltage and current waveform of the power transistor 7 (8, 9) become sinusoidal due to the resonance action, and the zero voltage switching (ZVS) and the zero current switching (ZCS) can be easily performed. As a result, there is an advantage that the switching loss of the power transistor 7 (8, 9) can be reduced. FIG. 5 shows the partial resonance type boost chopper circuit shown in FIG. 4 in which a partial resonance capacitor 33 and a return diode 34 are additionally connected to reduce the switching loss of the partial resonance transistor 30. FIG. 6 shows the switching loss of the partial resonance transistor 30 by additionally connecting the partial resonance capacitor 35 and a series circuit of the partial resonance reactor 36 and the resonance current diode 37 in the partial resonance type boost chopper circuit shown in FIG. Are further reduced. FIG.
6 can be modified in the same manner as the embodiment shown in FIG. 3, in which case the circulating current diode 28 can be omitted.

【0012】図7に示す実施形態の三相コンバータ装置
は、図1の実施形態における各昇圧チョッパ回路4〜6
をそれぞれパワートランジスタ7〜9、還流用ダイオー
ド15〜17、平滑リアクトル41〜43及び平滑コン
デンサ18から構成される降圧チョッパ回路38〜40
に変更したものである。したがって、図7に示す実施形
態における各整流回路19〜21の動作及び電流経路は
図1に示す実施形態と全く同一であるので、説明は省略
する。図7に示す三相コンバータ装置では、平滑コンデ
ンサ18の両端の電圧に応じて各パワートランジスタ7
〜9のベース端子に印加するオン・オフ制御信号VB1
B3をPWM(パルス幅変調)制御することにより、直
流出力端子10、11から降圧された定電圧の直流出力
電圧VOU Tを得ることができる。また、図1に示す実施
形態と同様に、三相交流電源の各相間の線間電圧に基づ
いて各パワートランジスタ7〜9のベース端子に印加す
るオン・オフ制御信号VB1〜VB3をそれぞれ制御するこ
とにより、三相交流電源のR〜T相出力端子における各
相電圧VR、VS、VTと略同相の三相交流電源のR〜T
相出力端子からの各線電流IR、IS、ITを正弦波状に
制御して入力力率を1とすることができる。
The three-phase converter device according to the embodiment shown in FIG. 7 is similar to the boost chopper circuits 4 to 6 in the embodiment shown in FIG.
Are step-down chopper circuits 38 to 40 each including a power transistor 7 to 9, a reflux diode 15 to 17, a smoothing reactor 41 to 43, and a smoothing capacitor 18.
It has been changed to. Therefore, the operations and current paths of the rectifier circuits 19 to 21 in the embodiment shown in FIG. 7 are exactly the same as those in the embodiment shown in FIG. In the three-phase converter device shown in FIG.
ON / OFF control signal V B1 applied to the base terminals
The V B3 by PWM (pulse width modulation) control, it is possible to obtain a DC output voltage V OU T of the constant voltage stepped down from the DC output terminals 10 and 11. Also, as in the embodiment shown in FIG. 1, the on / off control signals V B1 to V B3 applied to the base terminals of the power transistors 7 to 9 based on the line voltage between the phases of the three-phase AC power supply are respectively provided. by controlling the phase voltage V R at R~T phase output terminal of the three-phase AC power supply, V S, R~T of the three-phase AC power source of V T and substantially in phase
The input power factor can be set to 1 by controlling each line current I R , I S , I T from the phase output terminal in a sine wave shape.

【0013】図7に示す実施形態の三相コンバータ装置
においても、図2及び図4〜図6に示す各実施形態と同
様の変更が可能である。例えば、図8は図7に示す各降
圧コンバータ38〜40に図4に示す実施形態と同様の
変更を行なったものである。即ち、図8に示す回路で
は、図7におけるパワートランジスタ7(8、9)と並
列に循環電流用ダイオード28及び部分共振用コンデン
サ29を追加接続し、パワートランジスタ7(8、9)
と並列に部分共振用トランジスタ30及び部分共振用リ
アクトル31の直列回路を追加接続し、部分共振用トラ
ンジスタ30及び部分共振用リアクトル31の直列回路
の接続点と直流出力端子11との間に還流用ダイオード
32を追加接続して図7における降圧チョッパ回路38
(39、40)を部分共振型の降圧チョッパ回路として
いる。したがって、図8に示す回路においても、図4に
示す回路と同様にパワートランジスタ7(8、9)のス
イッチング損失を低減できる利点がある。図9は、図8
に示す部分共振型の降圧チョッパ回路に部分共振用コン
デンサ33及び還流用ダイオード34を更に追加接続し
て図5に示す実施形態と同様に部分共振用トランジスタ
30のスイッチング損失を低減したものを示す。図10
は、図9に示す部分共振型の降圧チョッパ回路において
部分共振用コンデンサ35と部分共振用リアクトル36
及び共振電流用ダイオード37の直列回路とを追加接続
して図6に示す実施形態と同様に部分共振用トランジス
タ30のスイッチング損失を更に低減したものを示す。
In the three-phase converter device of the embodiment shown in FIG. 7, the same modifications as in the embodiments shown in FIGS. 2 and 4 to 6 can be made. For example, FIG. 8 shows a modification of the step-down converters 38 to 40 shown in FIG. 7 similar to the embodiment shown in FIG. That is, in the circuit shown in FIG. 8, a circulating current diode 28 and a partial resonance capacitor 29 are additionally connected in parallel with the power transistor 7 (8, 9) in FIG.
A series circuit of the partial resonance transistor 30 and the partial resonance reactor 31 is additionally connected in parallel with the DC output terminal 11 between the connection point of the series circuit of the partial resonance transistor 30 and the partial resonance reactor 31. 7. The step-down chopper circuit 38 in FIG.
(39, 40) is a partial resonance type step-down chopper circuit. Therefore, the circuit shown in FIG. 8 has an advantage that the switching loss of the power transistor 7 (8, 9) can be reduced as in the circuit shown in FIG. FIG. 9 shows FIG.
5 shows a partial resonance type step-down chopper circuit in which a partial resonance capacitor 33 and a return diode 34 are additionally connected to reduce the switching loss of the partial resonance transistor 30 as in the embodiment shown in FIG. FIG.
Corresponds to the partial resonance capacitor 35 and the partial resonance reactor 36 in the partial resonance type step-down chopper circuit shown in FIG.
6 shows a circuit in which the switching loss of the partial resonance transistor 30 is further reduced as in the embodiment shown in FIG. 6 by additionally connecting a series circuit of the resonance current diode 37.

【0014】本発明の実施態様は前記の各実施形態に限
定されず、更に種々の変更が可能である。例えば、上記
の各実施形態では整流回路19(20、21)を構成す
る第3の整流ダイオード19c(20c、21c)を直流
出力端子11及び三相交流電源のR(S、T)相出力端
子間に接続する形態を示したが、直流出力端子11及び
三相交流電源のS(T、R)相出力端子間に第3の整流
ダイオード19c(20c、21c)を接続してもよい。
また、上記の各実施形態ではスイッチング素子としてバ
イポーラ型のパワートランジスタ7〜9、44〜52を
使用する形態を示したが、バイポーラ型パワートランジ
スタの代わりにMOS-FET(MOS型電界効果トラ
ンジスタ)、IGBT(絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ)、J-FET(接合型電界効果トランジスタ)又
はサイリスタ等を使用してもよい。また、図1〜図10
に示す実施形態ではコンバータ回路を昇圧チョッパ回路
4〜6(図1〜図6)又は降圧チョッパ回路38〜40
(図7〜図10)として構成する形態を示したが、昇降
圧チョッパ回路として構成することも可能である。ま
た、各コンバータ回路はチョッパ型コンバータに限ら
ず、フライバック型又はフォワード型コンバータ或いは
ハーフブリッジ型又はフルブリッジ型コンバータ等の他
の型式のコンバータとして構成することも可能である。
また、上記の各実施形態において、各コンバータ回路の
代わりに直流を交流に変換するインバータ回路を各整流
回路19〜21の後段にそれぞれ接続し、三相交流入力
から各整流回路19〜21及び各インバータ回路を介し
て他の交流出力を得るようにしてもよい。更に、本発明
は、三相コンバータ装置に限定されることなく、六相又
は十二相等の三相以上の多相交流入力から直流出力又は
相数、電圧、周波数等の異なる他の交流出力を得る電力
変換装置にも適用できることは明らかである。
The embodiments of the present invention are not limited to the above embodiments, and various changes can be made. For example, in each of the above embodiments, the third rectifier diode 19c (20c, 21c) constituting the rectifier circuit 19 (20, 21) is connected to the DC output terminal 11 and the R (S, T) phase output terminal of the three-phase AC power supply. Although the form of connection between them has been described, the third rectifier diode 19c (20c, 21c) may be connected between the DC output terminal 11 and the S (T, R) phase output terminal of the three-phase AC power supply.
In the above embodiments, the bipolar power transistors 7 to 9 and 44 to 52 are used as the switching elements. However, instead of the bipolar power transistors, MOS-FETs (MOS field effect transistors), An IGBT (insulated gate field effect transistor), a J-FET (junction field effect transistor), a thyristor, or the like may be used. 1 to 10
In the embodiment shown in FIG. 5, the converter circuit is a boost chopper circuit 4-6 (FIGS. 1-6) or a step-down chopper circuit 38-40.
Although the embodiment is configured as (FIGS. 7 to 10), it may be configured as a step-up / step-down chopper circuit. Further, each converter circuit is not limited to a chopper type converter, and may be configured as another type of converter such as a flyback type or forward type converter, a half bridge type or a full bridge type converter.
Also, in each of the above embodiments, instead of each converter circuit, an inverter circuit for converting DC to AC is connected to the subsequent stage of each of the rectifier circuits 19 to 21, and the rectifier circuits 19 to 21 and each Another AC output may be obtained via an inverter circuit. Further, the present invention is not limited to a three-phase converter device, and can output a DC output or another AC output having a different number of phases, voltage, frequency, etc. from a multi-phase AC input of three or more phases such as six-phase or twelve-phase. Obviously, it can also be applied to the obtained power converter.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、多相交流電源の各線間
毎に接続される整流回路をそれぞれ3個の整流素子で構
成できるので、整流素子の個数を削減して電力変換装置
全体としての部品点数を削減でき、回路構成の簡素化が
可能である。特に、六相又は十二相等の三相以上の多相
交流入力から直流出力又は相数、電圧、周波数等の異な
る他の交流出力を得る電力変換装置において、本発明の
効果が顕著である。
According to the present invention, the rectifier circuit connected between each line of the polyphase AC power supply can be constituted by three rectifier elements, respectively, so that the number of rectifier elements can be reduced and the entire power converter can be obtained. The number of components can be reduced, and the circuit configuration can be simplified. In particular, the effects of the present invention are remarkable in a power converter that obtains a DC output or another AC output having a different number of phases, voltage, frequency, and the like from a polyphase AC input of three or more phases such as six phases or twelve phases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による電力変換装置を三相コンバータ
装置に適用した一実施形態を示す電気回路図
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment in which a power conversion device according to the present invention is applied to a three-phase converter device.

【図2】 図1に示す三相コンバータ装置の変更実施形
態を示す電気回路図
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a modified embodiment of the three-phase converter device shown in FIG.

【図3】 図1に示す三相コンバータ装置の他の変更実
施形態を示す電気回路図
3 is an electric circuit diagram showing another modified embodiment of the three-phase converter device shown in FIG.

【図4】 図1に示す昇圧チョッパ回路の第1の変更実
施形態を示す電気回路図
FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a first modified embodiment of the boost chopper circuit shown in FIG. 1;

【図5】 図1に示す昇圧チョッパ回路の第2の変更実
施形態を示す電気回路図
FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a second modified embodiment of the boost chopper circuit shown in FIG. 1;

【図6】 図1に示す昇圧チョッパ回路の第3の変更実
施形態を示す電気回路図
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a third modified embodiment of the boost chopper circuit shown in FIG. 1;

【図7】 図1に示す三相コンバータ装置の昇圧チョッ
パ回路を降圧チョッパ回路に変更した実施形態を示す電
気回路図
7 is an electric circuit diagram showing an embodiment in which the step-up chopper circuit of the three-phase converter device shown in FIG. 1 is changed to a step-down chopper circuit.

【図8】 図7に示す降圧チョッパ回路の第1の変更実
施形態を示す電気回路図
8 is an electric circuit diagram showing a first modification of the step-down chopper circuit shown in FIG. 7;

【図9】 図7に示す降圧チョッパ回路の第2の変更実
施形態を示す電気回路図
9 is an electric circuit diagram showing a second modified embodiment of the step-down chopper circuit shown in FIG. 7;

【図10】 図7に示す降圧チョッパ回路の第3の変更
実施形態を示す電気回路図
FIG. 10 is an electric circuit diagram showing a third modified embodiment of the step-down chopper circuit shown in FIG. 7;

【図11】 従来の電力変換装置を示す三相コンバータ
装置の電気回路図
FIG. 11 is an electric circuit diagram of a three-phase converter showing a conventional power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜3...整流ブリッジ回路(整流回路)、4〜
6...昇圧チョッパ回路(コンバータ回路)、7〜
9...パワートランジスタ(スイッチング素子)、1
0,11...直流出力端子、12〜14...昇圧用
リアクトル、15〜17,32,34...還流用ダイ
オード、18,22〜24...平滑コンデンサ、19
〜21...整流回路、19a〜21a...第1の整流
ダイオード(第1の整流素子)、19b〜21b...第
2の整流ダイオード(第2の整流素子)、19c〜21
c...第3の整流ダイオード(第3の整流素子)、2
5〜27...第1〜第3の直流出力端子、28...
循環電流用ダイオード、29,33,35...部分共
振用コンデンサ、30...部分共振用トランジスタ、
31,36...部分共振用リアクトル、37...共
振電流用ダイオード、38〜40...降圧チョッパ回
路(コンバータ回路)、41〜43...平滑リアクト
ル、44〜46...絶縁用トランス、44a〜46
a...1次巻線、44b〜46b...2次巻線
1-3. . . Rectifier bridge circuit (rectifier circuit), 4 ~
6. . . Boost chopper circuit (converter circuit), 7 ~
9. . . Power transistor (switching element), 1
0,11. . . DC output terminal, 12-14. . . Step-up reactor, 15 to 17, 32, 34. . . Reflux diode, 18, 22-24. . . Smoothing capacitor, 19
~ 21. . . Rectifier circuits, 19a to 21a. . . A first rectifier diode (first rectifier element), 19b to 21b. . . Second rectifier diode (second rectifier), 19c to 21c
c. . . Third rectifier diode (third rectifier), 2
5-27. . . First to third DC output terminals, 28. . .
Circulating current diodes, 29, 33, 35. . . 30. partial resonance capacitor, . . Partial resonance transistor,
31, 36. . . 37. reactor for partial resonance; . . Resonant current diode, 38-40. . . Step-down chopper circuits (converter circuits), 41-43. . . Smoothing reactor, 44-46. . . Insulation transformer, 44a-46
a. . . Primary winding, 44b-46b. . . Secondary winding

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02M 7/12 H02M 7/12 W (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/00 - 7/40 H02M 3/155 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H02M 7/12 H02M 7/12 W (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/00-7 / 40 H02M 3/155

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多相交流電源の各線間毎に接続されかつ
前記各線間の単相交流を直流に変換する複数の整流回路
を備えた電力変換装置において、 前記複数の整流回路の各々は、前記多相交流電源の各線
間の一方の相出力端子及び前記整流回路の一方の整流出
力端子間に接続される第1の整流素子と、前記多相交流
電源の各線間の他方の相出力端子及び前記一方の整流出
力端子間に接続される第2の整流素子と、前記整流回路
の他方の整流出力端子及び前記多相交流電源の各線間の
何れか一方の相出力端子間に接続される第3の整流素子
とを有し、 前記複数の整流回路の各々の後段に、直流電圧のレベル
を変換するコンバータ回路又は直流を交流に変換するイ
ンバータ回路をそれぞれ接続したことを特徴とする電力
変換装置。
1. A power conversion device comprising: a plurality of rectifier circuits connected between respective lines of a polyphase AC power supply and configured to convert single-phase alternating current between the respective lines into direct current, wherein each of the plurality of rectifier circuits includes: A first rectifying element connected between one phase output terminal between the lines of the polyphase AC power supply and one rectification output terminal of the rectifier circuit, and the other phase output terminal between the lines of the polyphase AC power supply A second rectifying element connected between the one rectifying output terminal and one of the phase output terminals between the other rectifying output terminal of the rectifying circuit and each line of the polyphase AC power supply. A power converter, comprising: a converter circuit for converting a level of a DC voltage or an inverter circuit for converting a DC voltage to an AC voltage, each of the plurality of rectifier circuits being connected to a subsequent stage. apparatus.
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