JP5971685B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、異なる定格直流電圧および異なるコンデンサ容量を持つチョッパ回路およびインバータ回路を直列接続した電力変換装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a power conversion device in which chopper circuits and inverter circuits having different rated DC voltages and different capacitor capacities are connected in series.
複数のインバータを組み合わせて、階調制御により出力する電力変換装置は、例えば、電力系統の瞬時的電圧低下などの電圧変動を監視して電圧低下を補償する電圧変動補償装置に用いられる。 A power conversion apparatus that combines a plurality of inverters and outputs the output by gradation control is used, for example, in a voltage fluctuation compensator that monitors voltage fluctuations such as an instantaneous voltage drop of a power system and compensates for the voltage drop.
従来の電力変換装置は、電力系統に直列に接続され、正負いずれかの極性で補償電圧を出力する複数のインバータ回路で構成される。各インバータ回路には、ダイオードが逆並列に接続された4個の半導体スイッチング素子から成るフルブリッジインバータ、およびエネルギー源となる充電コンデンサが備えられている。 A conventional power converter is connected to a power system in series and includes a plurality of inverter circuits that output a compensation voltage with either positive or negative polarity. Each inverter circuit is provided with a full-bridge inverter composed of four semiconductor switching elements with diodes connected in antiparallel and a charging capacitor serving as an energy source.
この充電コンデンサに外部の電源から直流電圧を充電し、その充電した直流電圧を交流に変換して負荷に出力する。また、各インバータ回路の出力端には、定常短絡スイッチが並列に設けられる。各インバータ回路内の充電コンデンサは、充電ダイオードと充電用トランスによってそれぞれ異なる電圧が充電される。 The charging capacitor is charged with a DC voltage from an external power source, and the charged DC voltage is converted to AC and output to a load. Moreover, a steady short circuit switch is provided in parallel at the output terminal of each inverter circuit. The charging capacitors in each inverter circuit are charged with different voltages by the charging diode and the charging transformer.
前記のような従来技術以外に、定格電圧が異なる複数のインバータの交流端子を直列接続し、これにDC/DCコンバータを使用して充電電流を供給し、各インバータの直流コンデンサを異なる電圧値に充電する電力変換装置も知られている。 In addition to the conventional technology as described above, AC terminals of a plurality of inverters having different rated voltages are connected in series, and a DC / DC converter is used to supply a charging current, and the DC capacitors of each inverter are set to different voltage values. A power converter for charging is also known.
このような従来の電力変換装置では、それぞれ独立に構成された複数の単相インバータの交流側を直列に接続し、各単相インバータの直流入力側の各充電コンデンサは、それぞれ異なる電圧が充電される。この各充電コンデンサは、それぞれ独立に設けられた充電ダイオード、充電抵抗、充電用トランスの2次巻線によって電圧が充電され、充電用トランスの1次巻線は電力系統に接続される。 In such a conventional power converter, the AC sides of a plurality of independent single-phase inverters are connected in series, and each charging capacitor on the DC input side of each single-phase inverter is charged with a different voltage. The Each charging capacitor is charged with a voltage by a charging diode, a charging resistor, and a secondary winding of the charging transformer provided independently, and the primary winding of the charging transformer is connected to the power system.
そのため、各単相インバータの入力となる複数の充電コンデンサには、それぞれ充電回路が独立に設けられ、単相インバータの直列数が増加するに従って充電回路数も増加し、また大容量の充電トランスが必要となるという問題点があった。 Therefore, a plurality of charging capacitors that are input to each single-phase inverter are each provided with a charging circuit, and the number of charging circuits increases as the number of series of single-phase inverters increases. There was a problem that it was necessary.
一方、DC/DCコンバータを使用した電力変換装置の充電方法においては、充電のためだけにDC/DCコンバータを使用しているので、装置の部品点数が増加する欠点があった。また、DC/DCコンバータを使用していることから、電源として、直流しか使用できない問題もあった。 On the other hand, in the charging method of the power conversion device using the DC / DC converter, the DC / DC converter is used only for charging, so there is a drawback that the number of parts of the device increases. Further, since a DC / DC converter is used, there is a problem that only a direct current can be used as a power source.
本発明では、抵抗を介して充電を行う方式を採用することで、チョッパ回路及びインバータ回路を構成する各直流コンデンサを個別に充電する電力変換装置を得ることを目的とする。本発明の他の目的は、電源が直流・交流を問わず適用できる電力変換装置を得ることにある。 It is an object of the present invention to obtain a power conversion device that individually charges each DC capacitor constituting a chopper circuit and an inverter circuit by adopting a method of charging through a resistor. Another object of the present invention is to obtain a power conversion device to which a power supply can be applied regardless of whether it is DC or AC.
本実施形態の電力変換装置は、次の構成を有することを特徴とする。
(1)複数のスイッチング素子をフルブリッジ接続すると共に、これら複数のスイッチング素子に接続された充電対象の直流コンデンサを有するインバータ回路と、このインバータ回路に設けられた直流コンデンサに充電する電源と、この直流コンデンサ充電時に電流を制限する充電抵抗と、この充電抵抗と並列に接続された短絡スイッチを有する電力変換装置である。
The power converter of this embodiment has the following configuration.
(1) A full-bridge connection of a plurality of switching elements, an inverter circuit having a DC capacitor to be charged connected to the plurality of switching elements, a power source for charging a DC capacitor provided in the inverter circuit, It is a power conversion device having a charging resistor that limits a current when a DC capacitor is charged and a short-circuit switch connected in parallel with the charging resistor.
(2)前記充電用電源に対して、前記インバータ回路が複数段接続され、各段のインバータ回路における充電対象の直流コンデンサの定格直流電圧及びコンデンサ容量が、少なくとも一部のインバータ回路において、他のインバータ回路の定格直流電圧及びコンデンサ容量と異なるものである。 (2) The inverter circuit is connected to the charging power source in a plurality of stages, and the rated DC voltage and the capacitor capacity of the DC capacitor to be charged in each stage of the inverter circuit are different from each other in at least some of the inverter circuits. It is different from the rated DC voltage and capacitor capacity of the inverter circuit.
(3)各インバータ回路に設けられた複数のスイッチング素子には、それぞれのスイッチング素子を独立してオン・オフする制御装置が設けられている。 (3) The plurality of switching elements provided in each inverter circuit is provided with a control device that independently turns on / off each switching element.
(4)前記インバータ回路に代えて、複数のスイッチング素子と並列に接続された充電対象の直流コンデンサを有するチョッパ回路を有する電力変換装置も、本発明の実施形態である。 (4) Instead of the inverter circuit, a power conversion device having a chopper circuit having a DC capacitor to be charged connected in parallel with a plurality of switching elements is also an embodiment of the present invention.
以下、本発明に係る電力変換装置の実施例について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a power conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1.第1実施形態
図1を用いて第1実施形態を説明する。本実施形態は、充電コンデンサを有するダイオードクランプ型のフルブリッジインバータ1、コンデンサの充電時に電流を制限する充電抵抗2、充電後に充電抵抗を短絡する短絡スイッチ3、単相交流電源4、電力変換装置を単相交流電源4と連系するリアクトル5から構成されている。
1. First Embodiment A first embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment includes a diode-clamped full-
前記フルブリッジインバータ1は、8つのスイッチング素子(以下、素子という)sw001〜004,sw011〜014と、4つのクランプダイオード(以下、ダイオードという)d001,d002,d011,d012と、上側および下側直流コンデンサc001,c002から構成され、1相で3つの電圧レベルを出力できる3レベルインバータである。
The full-
前記素子sw001〜004,sw011〜014としては、シリコンカーバイドまたはガリウムナイトライドを用いた半導体デバイスや、直流電圧や負荷電流に応じてIGBTやMOS−FETなどを使用する。前記素子sw001〜004,sw011〜014は、いずれも逆並列接続された環流ダイオード(図中符号なし)を有している。 As the elements sw001 to 004 and sw011 to 014, a semiconductor device using silicon carbide or gallium nitride, an IGBT, a MOS-FET, or the like according to a DC voltage or a load current is used. Each of the elements sw001 to 004 and sw011 to 014 has a freewheeling diode (not indicated in the figure) connected in reverse parallel.
また、前記フルブリッジインバータ1には、これらの素子sw001〜004,sw011〜014を独立してオン・オフする制御装置が設けられている。なお、電力変換装置に使用されるインバータ回路を構成する各素子を、独立してオン・オフするための制御装置は、特許文献2の図1、図2に示すように周知の技術であるから、本実施形態では特に説明しない。
The
上側および下側直流コンデンサc001,c002は、電力変換装置のエネルギー蓄積手段(従来技術の充電コンデンサに相当する)で、単相交流電源4から出力された電力によって充電される。これらの直流コンデンサc001,c002に蓄積されたエネルギーは、フルブリッジインバータ1に設けられた各素子をオン・オフすることで、図示しない負荷側に交流として出力される。
The upper and lower DC capacitors c001 and c002 are charged by the power output from the single-phase
本実施形態では、フルブリッジインバータ1の第1段目として、第1の上流側素子sw001とsw002、及び第1の下流側素子sw011とsw012が、正電位点Pと負電位点Nとの間に直列に接続されている。同様に、フルブリッジインバータ1の第2段目として、第2の上流側素子sw003とsw004、及び第2の下流側素子sw013とsw014が、第1段目の各素子に対して並列となるように、正電位点Pと負電位点Nとの間に直列に接続されている。
In the present embodiment, as the first stage of the full-
この第1の上流側素子sw001とsw002の接続点と第1の下流側素子sw003とsw004の接続点の間には、前記ダイオードd001とd002が直列に接続されている。第2の上流側素子sw011とsw012の接続点と第2の下流側素子sw013とsw014の接続点との間には、前記ダイオードd011とd012が直列に接続されている。この直列に接続されたダイオードd001とd002の接続点と、同じく直列に接続されたダイオードd011とd012の接続点は、互いに接続されている。 The diodes d001 and d002 are connected in series between the connection point of the first upstream elements sw001 and sw002 and the connection point of the first downstream elements sw003 and sw004. The diodes d011 and d012 are connected in series between the connection point of the second upstream elements sw011 and sw012 and the connection point of the second downstream elements sw013 and sw014. The connection point of the diodes d001 and d002 connected in series and the connection point of the diodes d011 and d012 connected in series are connected to each other.
正電位点Pと負電位点Nとの間には、上側の直流コンデンサc001と下流側の直流コンデンサc002が直列に接続されている。これら直列に接続された上側の直流コンデンサc001と下流側の直流コンデンサc002は、前記第1段目の素子sw001,sw002,sw011、第2段目の素子sw003,sw004,sw013,sw014に対しては、並列に接続されている。この上側の直流コンデンサc001と下流側の直流コンデンサc002の接続点は、前記ダイオードd001,d002,d011,d012の接続点に対して、接続されている。 Between the positive potential point P and the negative potential point N, an upper DC capacitor c001 and a downstream DC capacitor c002 are connected in series. The upper DC capacitor c001 and the downstream DC capacitor c002 connected in series with respect to the first-stage elements sw001, sw002, sw011 and the second-stage elements sw003, sw004, sw013, sw014 Connected in parallel. The connection point of the upper DC capacitor c001 and the downstream DC capacitor c002 is connected to the connection points of the diodes d001, d002, d011, and d012.
前記充電抵抗2は、フルブリッジインバータ1の入力部となる前記素子sw002とsw003の中間点に接続されている。素子sw012とsw013の中間点は、フルブリッジインバータ1の出力部であり、この部分が単相交流電源4に接続されている。
The
このように構成された本実施形態において、特定の素子sw002とsw012またはsw003とsw013をオン・オフすることで、上側直流コンデンサc001または下側直流コンデンサc002のみを充電することができ、入力される単相交流電源4の最大電圧まで充電することが可能である。
In this embodiment configured as described above, by turning on / off specific elements sw002 and sw012 or sw003 and sw013, only the upper DC capacitor c001 or the lower DC capacitor c002 can be charged and input. It is possible to charge up to the maximum voltage of the single-phase
図2と図3を用いて上側直流コンデンサc001を充電する場合の電流経路を、図4を用いて下側直流コンデンサc002を充電する場合の電流経路を示す。各図とも、短絡スイッチ3は開放している状態とし、充電電流が充電抵抗2を経由する状態とする。
A current path when charging the upper DC capacitor c001 using FIGS. 2 and 3 and a current path when charging the lower DC capacitor c002 are shown using FIG. In each figure, it is assumed that the short-
図2の単相交流電源4が上側の電圧を出力している周期において、素子sw002がオフ、素子sw012がオンしている場合、素子sw001とsw002の還流ダイオードを経由し、上側直流コンデンサc001に充電電流が流れ、ダイオードd011と素子sw012を経由して単相交流電源4に充電電流が帰還する。
In the period in which the single-phase
図3の単相交流電源4が下側の電圧を出力している周期において、素子sw002がオン、素子sw012がオフしている場合、素子sw011とsw012の還流ダイオードを経由して上側直流コンデンサc001に充電電流が流れ、ダイオードd001と素子sw002を経由して単相交流電源4に充電電流が帰還する。
When the element sw002 is on and the element sw012 is off in the cycle in which the single-phase
図4の単相交流電源4が上側の電圧を出力している周期において、素子sw003がオン、素子sw013がオフしている場合、素子sw003とダイオードd002を経由し、下側直流コンデンサc002に充電電流が流れ、素子sw013とsw014の還流ダイオードを経由して単相交流電源4に充電電流が帰還する。
In the period in which the single-phase
なお、図示しないが、単相交流電源4が下側の電圧を出力している周期において下側直流コンデンサc002に充電するには、素子sw003をオフ、素子sw013をオンとすれば良い。
Although not shown, in order to charge the lower DC capacitor c002 in the period in which the single-phase
以上のとおり、本実施形態では、充電中に特定の素子をオン・オフすることで、充電する上側直流コンデンサc001と下側直流コンデンサc002を切り替えることが可能である。特に、本実施形態では、充電抵抗2の投入と、各素子のオン・オフのみで充電する直流コンデンサを自由に選択できるので、直流コンデンサを選択するための部材点数が少なくて済み、回路の構成が単純化する。また、素子のオン・オフによって、充電電流の向きを自在に変更できるため、図示のような交流電源にも適用可能である。
As described above, in the present embodiment, it is possible to switch the upper DC capacitor c001 and the lower DC capacitor c002 to be charged by turning on / off a specific element during charging. In particular, in this embodiment, since the DC capacitor to be charged can be freely selected only by turning on the charging
その結果、本実施形態によれば、特定の直流コンデンサに対して充電を可能としたり、特定の直流コンデンサに対して充電をしないことが可能となる。また、所望の電圧となった直流コンデンサに対してそれ以上充電電流が流れこまないようにして、直流コンデンサを過剰に充電しないように制御することもできる。更に、充電する1つの直流コンデンサを入力電圧の最大値まで充電することが可能となる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to charge a specific DC capacitor or not charge a specific DC capacitor. It is also possible to control so that the DC capacitor is not excessively charged by preventing a charging current from flowing into the DC capacitor having a desired voltage. Furthermore, it becomes possible to charge one DC capacitor to be charged up to the maximum value of the input voltage.
なお、本実施形態はいかなるレベル数でいかなる相数のダイオードクランプ型インバータにおいても実施が可能である。 This embodiment can be implemented in any number of levels and any number of phases in a diode clamp inverter.
2.第2実施形態
図5を用いて第2実施形態を説明する。本実施形態は、3つの単相インバータ6〜8と、充電抵抗9、短絡スイッチ10、単相交流電源11、リアクトル12から構成される。
2. Second Embodiment A second embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment includes three single-
各単相インバータ6〜8は、それぞれ環流ダイオードを有する4つの素子を有する。すなわち、単相インバータ6は素子sw101,sw102,sw111,sw122を、単相インバータ7は素子sw121,sw122,sw131,sw132を、単相インバータ8は素子sw141,sw142,sw151,sw152を有する。
Each single-phase inverter 6-8 has four elements each having a free-wheeling diode. That is, the single-
各単相インバータ6〜8内において、第1段目の2つの素子sw101とsw102、sw121とsw122、sw141とsw142が直列に接続され、同様に、第2段目の素子sw111とsw122、sw131とsw132、sw151とsw152が直列に接続されている。直列に接続された第1段目の2つの素子と、直列に接続された第2段目の2つの素子は、並列に接続されている。これら並列に接続された第1段目の2つの素子と、第2段目の2つの素子に対して、同じく並列に直流コンデンサc101,c121,c141が接続されている。 Within each single-phase inverter 6-8, the first stage two elements sw101 and sw102, sw121 and sw122, sw141 and sw142 are connected in series, and similarly, the second stage elements sw111, sw122 and sw131 sw132, sw151 and sw152 are connected in series. The two first-stage elements connected in series and the two second-stage elements connected in series are connected in parallel. DC capacitors c101, c121, and c141 are connected in parallel to the two first-stage elements and the second-stage two elements connected in parallel.
前記充電抵抗9は、第1の単相インバータ6の入力部となる前記素子sw102とsw102の接続点に接続されている。第1の単相インバータ6の素子sw111とsw112の接続点は、第1のインバータ6の出力部であり、第2の単相インバータ7の素子sw121とsw122の接続点に接続されている。第2の単相インバータ7の素子sw131とsw132の接続点は、第2のインバータ7の出力部であり、第3の単相インバータ8の素子sw141とsw142の接続点に接続されている。第3の単相インバータ8の素子sw151とsw152の中間点は、単相インバータ8の出力部であり、この部分が単相交流電源11に接続されている。
The charging
本実施形態においては、単相インバータ6の直流コンデンサ電圧が所望の電圧に達したときに、素子sw101とsw103またはsw102とsw104をオンすることで、単相インバータ6の直流コンデンサc101を充電しないようにすることが可能である。他の単相インバータ7と8も同様に直流コンデンサc121やc141を充電しないようにすることが可能である。
In the present embodiment, when the DC capacitor voltage of the single-
図6と図7を用いて、単相インバータ6の直流コンデンサ電圧が所望の電圧に達する前と達した後の充電経路について説明する。
The charging path before and after the DC capacitor voltage of the single-
図6において、単相インバータ6〜8の直流コンデンサ電圧が所望の電圧に達していない場合、各単相インバータの各素子を全てオフとしておけば、充電電流は各単相インバータの各素子の還流ダイオードを経由し、直流コンデンサc101,c121,c141cのすべてを充電した後、単相交流電源11に帰還する。
In FIG. 6, when the DC capacitor voltage of the single-
図7において、単相インバータ6の直流コンデンサ電圧が所望の電圧に達した場合、単相インバータ6の素子sw111をオンすることで、充電電流は単相インバータ6の直流コンデンサc101を充電することなく、単相交流電源11に帰還する。これより、特定のスイッチング素子をオンすることで所望の電圧に達した単相インバータ6の直流コンデンサを充電することなく、他の単相インバータ7,8の直流コンデンサを充電することが可能である。
In FIG. 7, when the DC capacitor voltage of the single-
前記と同様にして、本実施形態によれば、他の単相インバータ7,8の場合や、単相交流電源からの電圧の出力が逆方向の場合も、各素子のオン・オフを適宜切り換えることで、所望の直流コンデンサの充電または充電の停止を行うことができる。
Similarly to the above, according to the present embodiment, on / off of each element is appropriately switched even in the case of the other single-
本実施形態では、直列接続する単相インバータの数を3としているが、直列接続する単相インバータの数は何段であっても、上記と同様に特定のスイッチング素子をオンすることで、特定の直流コンデンサを充電しないようにすることが可能である。また、本実施形態のインバータ回路として、第1実施形態に示すダイオードクランプ型の単相インバータを使用することも可能である。 In this embodiment, the number of single-phase inverters connected in series is set to 3, but the number of single-phase inverters connected in series is specified by turning on a specific switching element in the same manner as described above, regardless of the number of stages. It is possible not to charge the DC capacitor. The diode clamp type single-phase inverter shown in the first embodiment can also be used as the inverter circuit of the present embodiment.
3.第3実施形態
図8と図9を用いて第3実施形態を説明する。本実施形態は、図8に示すように、6つの単相インバータ13〜18と三相交流電源25を備える。三相交流源電源25の各相には、それぞれ充電抵抗19〜21、短絡スイッチ22〜24、リアクトル26〜28が接続されている。
3. Third Embodiment A third embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, this embodiment includes six single-
前記6つの単相インバータ13〜18は、三相交流電源25の各相に、2つずつ接続されている。すなわち、三相交流電源25の各相に、前記図5に示した第2実施形態の3つの単相インバータの内の2つが接続されたものである。従って、各単相インバータ13〜18に設けられた4つの素子及び直流コンデンサの接続構成は、第2実施形態と同様であるので、説明は省略する。
Two of the six single-
本実施形態において、図5のように、三相交流電源25の各相に、3つずつ単相インバータを接続する構成とすることも可能である。また、本実施形態のインバータ回路として、第1実施形態に示すダイオードクランプ型の単相インバータを使用することも可能である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, three single-phase inverters may be connected to each phase of the three-phase
本実施形態では、三相交流電源25の電圧の向きが矢印の向きである場合において、各単相インバータ13〜18の各素子を全てオフとすれば、各単相インバータ13〜18に設けた直流コンデンサを全て充電できる。
In this embodiment, when the direction of the voltage of the three-phase
例えば、単相インバータ14〜16,18の直流コンデンサを充電しないように素子sw221、sw213、sw231、sw253をオンすることで、充電している単相インバータ13と17の直流コンデンサを三相交流電源25の線間電圧の最大値まで充電することが可能である。
For example, by turning on the elements sw221, sw213, sw231, and sw253 so that the DC capacitors of the single-
一方、図9の充電する単相インバータを15と18とした場合においても、単相インバータ13,14,16,17の直流コンデンサを充電しないように素子sw203,sw213,sw231,sw243をオンすることで、同様に三相交流電源25の線間電圧の最大値まで充電することが可能である。
On the other hand, even when the single-phase inverters to be charged in FIG. 9 are 15 and 18, the elements sw203, sw213, sw231, and sw243 are turned on so as not to charge the DC capacitors of the single-
4.第4実施形態
図10を用いて第4実施形態を説明する。本実施形態は、図8及び図9に示す第3実施形態おける各相の電力変換装置の交流出力の一端に、直流コンデンサc301を有する3相インバータ29を接続したものである。この3相インバータ29は、直列に接続された各相の素子sw301とsw302、sw303とsw304、sw305とsw306に対して、直流コンデンサc301を並列に接続したものである。
4). Fourth Embodiment A fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a three-
本実施形態において、3相インバータ29の直流コンデンサc301の電圧が所望の値に達した場合、スイッチング素子sw301,sw303,sw305またはsw302,sw304,sw306をオンすることで、3相インバータ29の直流コンデンサc301を充電しないようにすることが可能である。
In this embodiment, when the voltage of the DC capacitor c301 of the three-
本実施例において、3相インバータを用いたが、交流電源がn相であった場合、n相インバータを用いて、上記と同様に特定のスイッチング素子をオンすることで、n相インバータの直流コンデンサを充電しないようにすることが可能である。本実施形態のインバータ回路として、第1実施形態に示すダイオードクランプ型の単相インバータを使用することも可能である。 In this embodiment, a three-phase inverter is used. However, when the AC power supply is n-phase, the n-phase inverter is used to turn on a specific switching element in the same manner as described above, so that the DC capacitor of the n-phase inverter is used. It is possible not to charge. As the inverter circuit of this embodiment, the diode clamp type single-phase inverter shown in the first embodiment can also be used.
5.第5実施形態
図11を用いて第5実施形態を説明する。本実施形態は、8つの直流チョッパと充電抵抗36、短絡スイッチ37、直流電源38から構成される。第1段目の4つの直流チョッパ35a〜35dは直列に接続され、第2段目の直流チョッパ35a〜35dも直列に接続されている。これら直列に接続された第1段目の直流チョッパ34a〜34dと、第2段目の直流チョッパ35a〜35dは、並列に接続されている。これら第1段目と第2段目の直流チョッパと並列に、充電抵抗36、短絡スイッチ37、直流電源38が設けられている。
5. Fifth Embodiment A fifth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment includes eight DC choppers, a charging
各直流チョッパ34a〜34dは、直列に接続された2つの素子sw401とsw402と、これら2つの素子と並列に接続された直流コンデンサc401を備えている。同様に、各直流チョッパ35a〜35dは、直列に接続された2つの素子sw411とsw412と、これら2つの素子と並列に接続された直流コンデンサc411を備えている。
Each of the
本実施形態において、直流チョッパ34aまたは35aの直流コンデンサc401またはc411の電圧が所望の値に達した場合、素子sw402またはsw412をオンすることで、直流チョッパ34aまたは35dの直流コンデンサc401またはc411を充電しないようにすることが可能である。なお、直流チョッパ34b〜34d,35b〜35dの直流コンデンサについても同様である。
In this embodiment, when the voltage of the DC capacitor c401 or c411 of the
6.第6実施形態
図12を用いて第6実施形態を説明する。本実施形態は、8つの直流チョッパと充電抵抗36、短絡スイッチ37、単相交流電源39、リアクトル40から構成される。
6). Sixth Embodiment A sixth embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment includes eight DC choppers, a charging
第1段目の4つの直流チョッパ35a〜35dは直列に接続され、第2段目の直流チョッパ35a〜35dも直列に接続されている。これら直列に接続された第1段目の直流チョッパ34a〜34dと、第2段目の直流チョッパ35a〜35dは、並列に接続されている。第1段目の直流チョッパ34b,34cの接続点と、第2段目の直流チョッパ35b,35cの接続点に、充電抵抗36、短絡スイッチ37、単相交流電源39、リアクトル40が接続されている。
Four DC choppers 35a to 35d in the first stage are connected in series, and DC choppers 35a to 35d in the second stage are also connected in series. The first-
前記第5実施形態と同様に、各直流チョッパ34a〜34dは、直列に接続された2つの素子sw401とsw402と、これら2つの素子と並列に接続された直流コンデンサc401を備えている。同様に、各直流チョッパ35a〜35dは、直列に接続された2つの素子sw411とsw412と、これら2つの素子と並列に接続された直流コンデンサc411を備えている。
As in the fifth embodiment, each of the
本実施の形態において、直流チョッパ34aまたは35aの直流コンデンサc401またはc411の電圧が所望の値に達した場合、スイッチング素子sw402またはsw412をオンすることで、直流チョッパ34aまたは35aの直流コンデンサを充電しないようにすることが可能である。なお、直流チョッパ34b〜34d,35b〜35dの直流コンデンサについても、各素子を適宜オン・オフすることで、直流コンデンサの充電を制御できる。
In the present embodiment, when the voltage of the DC capacitor c401 or c411 of the
7.他の実施形態
(1)各実施形態で説明した回路を組み合わせた電力変換装置においても、特定のスイッチング素子をオンすることで、特定の直流コンデンサを充電しないようにする、または特定の直流コンデンサを入力電圧の最大値まで充電することが可能である。
7). Other Embodiments (1) In a power conversion device in which the circuits described in the embodiments are combined, a specific DC capacitor is not charged by turning on a specific switching element, or a specific DC capacitor is It is possible to charge up to the maximum value of the input voltage.
(2)本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 (2) The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…ダイオードクランプ型フルブリッジインバータ
2…充電抵抗
3…充電抵抗短絡スイッチ
4…単相交流電源
5…リアクトル
sw001〜306…スイッチング素子
d001〜016…ダイオード
c001…上側直流コンデンサ
c002…下側直流コンデンサ
6〜8…単相インバータ
9…充電抵抗
10…充電抵抗短絡スイッチ
11…単相交流電源
12…リアクトル
13〜18…単相インバータ
19〜21…充電抵抗
22〜24…短絡スイッチ
25…三相交流電源
26〜28…リアクトル
29…三相インバータ
30…充電抵抗
31…短絡スイッチ
32…三相交流電源
33…リアクトル
34a〜34d,35a〜35d…直流チョッパ
36…充電抵抗
37…短絡スイッチ
38…直流電源
39…単相交流電源
40…リアクトル
DESCRIPTION OF
sw001 ~ 306 ... Switching element
d001 ~ 016 ... Diode
c001… Upper DC capacitor
c002 ... Lower DC capacitors 6-8 ...
Claims (9)
前記充電用電源に対して、前記インバータ回路が複数段接続され、
各段のインバータ回路における充電対象の直流コンデンサの定格直流電圧及びコンデンサ容量が、少なくとも一部のインバータ回路において、他のインバータ回路の定格直流電圧及びコンデンサ容量と異なるものであり、
各インバータ回路に設けられた複数のスイッチング素子には、それぞれのスイッチング素子を独立してオン・オフする制御装置が設けられていることを特徴とする電力変換装置。 A plurality of switching elements are connected in a full bridge, and an inverter circuit having a DC capacitor to be charged connected to the plurality of switching elements, a power source for charging a DC capacitor provided in the inverter circuit, and the DC capacitor charging In a power converter having a charging resistor that sometimes limits current and a short-circuit switch connected in parallel with this charging resistor,
A plurality of stages of the inverter circuit are connected to the power source for charging,
The rated DC voltage and capacitor capacity of the DC capacitor to be charged in the inverter circuit of each stage are different from the rated DC voltage and capacitor capacity of other inverter circuits in at least some of the inverter circuits.
A power conversion device, wherein a plurality of switching elements provided in each inverter circuit are provided with a control device for independently turning on and off each switching element.
各相のインバータ回路の一端が、複数相を有する充電電源の各相にそれぞれ充電抵抗及び短絡スイッチを介して接続され、
各相のインバータ回路の他端が互いに接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電力変換装置。 The plurality of inverter circuits are provided for a plurality of phases,
One end of the inverter circuit of each phase is connected to each phase of the charging power source having a plurality of phases via a charging resistor and a short circuit switch,
The other end of the inverter circuit of each phase is mutually connected, The power converter device in any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
前記複数相から成るインバータが、各相の複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子と並列に接続された充電対象の直流コンデンサを有し、
前記複数相から成るインバータの各スイッチング素子が、前記制御装置によってオン・オフされることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 The other end of the inverter circuit of each phase is connected to each other via each phase of the inverter composed of a plurality of phases,
The inverter composed of a plurality of phases has a plurality of switching elements for each phase, and a DC capacitor to be charged connected in parallel with the plurality of switching elements,
5. The power conversion device according to claim 4, wherein each switching element of the inverter composed of the plurality of phases is turned on and off by the control device.
前記充電用電源に対して、前記チョッパ回路が複数段接続され、
各チョッパ回路に設けられた複数のスイッチング素子には、それぞれのスイッチング素子を独立してオン・オフする制御装置が設けられていることを特徴とする電力変換装置。 A plurality of switching elements connected in series , a chopper circuit having a DC capacitor to be charged connected in parallel with the plurality of switching elements, a power source for charging a DC capacitor provided in the chopper circuit, and the DC In a power converter having a charging resistor that limits a current when charging a capacitor, and a short-circuit switch connected in parallel with the charging resistor,
A plurality of stages of the chopper circuit are connected to the power source for charging,
A plurality of switching elements provided in each chopper circuit are provided with a control device for independently turning on and off each switching element.
これら並列に接続された複数のチョッパ回路に対して、充電用の直流電源、充電抵抗及び短絡スイッチが並列に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 A plurality of chopper circuits of the plurality of stages are connected in parallel;
The power converter according to claim 6, wherein a DC power supply for charging, a charging resistor, and a short-circuit switch are connected in parallel to the plurality of chopper circuits connected in parallel.
これら並列に接続された複数のチョッパ回路に対して、充電用の単相交流電源、充電抵抗及び短絡スイッチが並列に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 A plurality of chopper circuits of the plurality of stages are connected in parallel;
The power converter according to claim 6, wherein a single-phase AC power source for charging, a charging resistor, and a short-circuit switch are connected in parallel to the plurality of chopper circuits connected in parallel.
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