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JP4678100B2 - Three-phase AC-DC power converter - Google Patents

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JP4678100B2
JP4678100B2 JP2001199718A JP2001199718A JP4678100B2 JP 4678100 B2 JP4678100 B2 JP 4678100B2 JP 2001199718 A JP2001199718 A JP 2001199718A JP 2001199718 A JP2001199718 A JP 2001199718A JP 4678100 B2 JP4678100 B2 JP 4678100B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチング回路と絶縁トランスとを有して3相交流電力を直流電力に変換する3相交流−直流電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
バッテリ‐充電器等に使用するための絶縁型整流器を構成する場合に商用周波数側に絶縁トランスを設け、トランスの2次側に整流回路及び電圧調整用のPWMスイッチング回路を設けると、トランスが大きくなる。この問題を解決するために、3相交流電源にPWM整流器即ち交流−直流コンバ−タを接続し、このコンバ−タの出力端子間に直流リンクコンデンサを接続し、直流リンクコンデンサの出力段にトランスを有するインバ−タを接続し、インバ−タの出力段に整流平滑回路を設けることがある。この場合には、トランスを損失の小さい高周波トランスとなるので、小型化を図ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンバ−タ、直流リンクコンデンサ、インバ−タ、トランス、整流平滑回路が必要になるので、トランス以外の部分が大きくなり、且つそれぞれの回路で損失が生じ、総合効率を高めることが困難になる。
また、スイッチング回路を有する電力変換装置においては、スイッチのオンオフに基づいて発生する過電圧を抑制することが要求される。
【0004】
そこで、本発明の第1の目的は、絶縁トランスとスイッチング回路とを有する3相交流−直流電力変換装置の小型化を図ることにある。本発明の第2の目的は小型化が可能であり、且つ過電圧を抑制することができる3相交流−直流電力変換装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するための本発明は、3相交流電源に接続される第1、第2及び第3の交流入力端子と、前記第1の交流入力端子と前記第2の交流入力端子との間に接続された第1の1次巻線と、前記第2の交流入力端子と前記第3の交流入力端子との間に接続された第2の1次巻線と、前記第3の交流入力端子と前記第1の交流入力端子との間に接続された第3の1次巻線と、前記第1、第2及び第3の1次巻線にそれぞれ電磁結合された2次巻線と、前記第1の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と逆の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第1の双方向スイッチ手段と、前記第2の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と逆の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第2の双方向スイッチ手段と、前記第3の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と反対の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第3の双方向スイッチ手段と、前記2次巻線に接続された整流平滑回路と、前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段を前記3相交流電源の交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御するための第1、第2及び第3の制御信号を形成して前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段に供給するものであって、前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段の全てが同時にオフ状態になる期間が生じるように前記第1、第2及び第3の制御信号を形成する制御回路とから成る電力変換装置に係わるものである。
【0006】
なお、上記第2の目的を達成するために、請求項2に示すように、更に、前記2次巻線の電圧が過電圧であること又は過電圧になる恐れがあることを判定する過電圧判定手段と、前記判定手段から過電圧であること又は過電圧の恐れがあることを示す出力が得られた時に、前記2次巻線を短絡するための過電圧抑制用スイッチ手段とを設けることが望ましい。
また、上記第2の目的を達成するために、請求項3に示すように、更に、前記第1、第2及び第3の1次巻線及び前記2次巻線に電磁結合された3次巻線と、
前記2次巻線又は前記3次巻線が過電圧であること又は過電圧になる恐れがあることを判定する過電圧判定手段と、前記過電圧判定手段から過電圧であること又は過電圧の恐れがあることを示す出力が得られた時に、前記3次巻線を短絡するための過電圧抑制用スイッチ手段とを設けることができる。
また、請求項4に示すように、前記過電圧判定手段は、前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段が同時にオフになる期間を過電圧の恐れのある期間として検出するものであることが望ましい。
また、請求項5に示すように、前記2次巻線はセンタタップを有するものであり、前記整流平滑回路は、前記2次巻線の一端に接続された第1の整流素子と、前記2次巻線の他端に接続された第2の整流素子と、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとに接続された平滑回路とから成り、前記過電圧抑制用スイッチ手段は、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとの間に接続され且つ前記過電圧判定手段の出力に応答するように形成された制御可能なスイッチであることが望ましい。
また、請求項6に示すように、前記2次巻線はセンタタップを有するものであり、前記整流平滑回路は、前記2次巻線の一端に接続された第1の整流素子と、前記2次巻線の他端に接続された第2の整流素子と、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとに接続された平滑回路とから成り、前記過電圧抑制用スイッチ手段は、前記2次巻線の一端に接続された第1の過電圧抑制用ダイオードと、前記2次巻線の他端に接続された第2の過電圧抑制用ダイオードと、前記第1及び第2の過電圧抑制用ダイオードの出力端子の相互接続点と前記センタタップとの間に接続され且つ前記過電圧判定手段の出力に応答するように形成された制御可能なスイッチであることが望ましい。
【0007】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、トランスの1次側の双方向スイッチで交流電圧を断続し、2次巻線の出力を整流平滑するのみで、3相交流−直流変換を行うことができるので、3相交流−直流電力変換装置の構成が全体として簡単になり且つ効率が向上する。また、第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段の全てを同時にオフにする期間を設けたので、第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段のオン・オフ制御を所定の繰返し周波数を有して実行すると共に、電圧又は電流調整のために第1、第2及び第3のスイッチ手段のオン時間幅の調整を行うことが可能になる。即ち、第1、第2及び第3のスイッチ手段の全てが同時にオフになる期間を、オン時間幅の変動の吸収期間として使用することができる。
また、請求項2〜6の発明によれば、第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段が同時にオフになる期間に発生するか又は発生する恐れがある過電圧を容易に抑制することができる。
【0008】
【実施形態】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0009】
【第1の実施形態】
図1に示す第1の実施形態の3相交流−直流電力変換装置は、第1、第2及び第3の交流入力端子1r、1s、1tと、第1、第2及び第3のコンデンサCa 、Cb 、Cc と、第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc と、トランス2の第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1cと、共通の2次巻線N2 と、共通の磁気コア2aと、整流平滑回路3と、対の直流出力端子4a、4bと、共通の制御回路5と、第1、第2及び第3の入力電圧検出回路6、7、8と、出力電圧検出回路9と、電流検出器10と、高周波成分除去用のリアクトル11、12、13と、過電圧防止回路100とから成る。
【0010】
第1、第2及び第3の交流入力端子1r、1s、1tは商用周波数(50Hz又は60Hz)の3相正弦波交流のR相、S相、T相電圧を入力させるものである。
【0011】
第1、第2及び第3のコンデンサCa 、Cb 、Cc は高周波成分除去用の交流コンデンサである。 第1のコンデンサCa は入力ライン14、15とリアクトル11、12を介して第1及び第2の交流入力端子1r、1sに接続されており、この両端にR相とS相との間の第1の線間電圧Vrsが供給される。
第2のコンデンサCb は入力ライン16、17とリアクトル12、13を介して第2及び第3の交流入力端子1s 、1t に接続されており、この両端にS相とT相との間の第2の線間電圧Vstが供給される。
第3のコンデンサCc は入力ライン18、19とリアクトル11、13を介して第1及び第3の交流入力端子1r 、1t に接続されており、この両端にT相とR相との間の第3の線間電圧Vtrが供給される。
【0012】
第1の双方向スイッチQa と第1の1次巻線N1aとの直列回路は第1のコンデンサCa と同様にR相及びS相入力ライン14、15間に接続されている。第2の双方向スイッチQb と第2の1次巻線N1bとの直列回路は第2のコンデンサCb と同様にS相及びT相入力ライン16、17間に接続されている。第3の双方向スイッチQc と第3の1次巻線N1cとの直列回路は第3のコンデンサCc と同様にT相及びR相入力ライン18、19間に接続されている。なお、第1、第2及び第3の巻線N1a、N1b、N1cは同一又は実質的に同一の巻数に設定されている。
【0013】
トランス2の2次巻線N2 は、磁気コア2aを介して第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1cにそれぞれ電磁結合されている。この2次巻線N2 はセンタタップ20によって同一巻数の第1及び第2の部分N2a、N2bに分割されている。
【0014】
共通の整流平滑回路3は、ダイオードから成る第1及び第2の整流素子21、22と、平滑用リアクトル23と、平滑用コンデンサ24とから成る。第1の整流素子21は2次巻線N2 の一端とコンデンサ24の一方の端子との間にリアクトル23を介して接続されている。第2の整流素子22は2次巻線N2 の他端とコンデンサ24の一方の端子との間にリアクトル23を介して接続されている。2次巻線N2 のセンタタップ20はコンデンサ24の他端に接続されている。従って、整流平滑回路3は両波整流回路に構成されている。コンデンサ24に接続された第1及び第2の直流出力端子4a、4bは負荷4に直流電力を供給するものである。
【0015】
第1の入力電圧検出回路6はR相及びS相入力ライン14、15に接続され、R相とS相との間の線間電圧Vrsを示す信号をライン6aに送出する。第2の入力電圧検出回路7はS相及びT相入力ライン16、17に接続され、S相とT相との間の線間電圧Vstを示す信号をライン7aに送出する。第3の入力電圧検出回路8はT相及びR相入力ライン18、19に接続され、T相とR相との間の線間電圧Vtrを示す信号をライン8aに送出する。
出力電圧検出回路9は第1及び第2の直流出力端子4a、4bに接続され、出力端子4a、4b間の直流出力電圧Vo を示す検出信号をライン9aに送出する。なお、説明を簡単にするために、各電圧検出回路6、7、8、9の入力電圧と出力電圧とは同一の記号のVrs、Vst、Vtr、Vo で示すことにする。
【0016】
交流入力の力率を改善する制御のための変流器から成る電流検出器10は、平滑用リアクトル23に直列に接続され、ライン10aにリアクトル電流Io を示す信号を送出する。なお、ここでは、説明を簡単にするための電流検出器10の入力と出力との両方を同一の記号のIo で示すことにする。
【0017】
ライン6a、7a、8a、9a、10aが接続されている制御回路5は、これ等から与えられる検出信号に基づいて第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を制御するための第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcを形成し、これをライン25、26、27によって第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc の制御端子に送る。
【0018】
図2は図1の第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc とトランス2とを詳しく示すものである。第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1cの第1の方向即ち正方向電流とこれと逆の第2の方向即ち負方向電流との両方を制御するための第1、第2、第3の双方向スイッチ手段としての第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc は同一の回路構成を有するので、同一の回路素子には同一の参照数字を付し、添字a、b、cによって第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を区別する。また、第1の双方向スイッチQaの構成を詳しく説明し、第2及び第3の双方向スイッチQb 、Qc の詳しい説明を省略する。
第1の双方向スイッチQa は、電界効果トランジスタから成る第1及び第2のスイッチ30a、31aと、第1及び第2のダイオード32a、33aとから成る。第1及び第2のスイッチ30a、31aは互いに逆の方向性を有して互いに直列に接続され且つR相及びS相入力ライン14、15間に第1の1次巻線N1aを介して直列に接続されている。第1及び第2のダイオード32a、33aは第1及び第2のスイッチ30a、31aに逆方向並列に接続されている。第2及び第3の双方向スイッチQb 、Qc も第1の双方向スイッチQa と同様に構成されている。従って、第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc は第1の方向の電流とこれと逆の第2の方向の電流とを流すことができる交流スイッチである。
【0019】
高周波トランス2の第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1c及び共通の2次巻線N2 は、共通のコア2aに巻回され、各1次巻線N1a、N1b、N1cと2次巻線N2 とは絶縁分離されている。
【0020】
図3は図1の制御回路5を詳しく示す。この制御回路5は、
(1) 出力電圧Vo を一定に制御する機能、
(2) 力率改善機能、
(3) 第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を選択的に制御する機能
を有する。
【0021】
定電圧制御を実行するために基準電圧発生器40と電圧変動検出用減算器41と電流振幅指令演算器42とが設けられている。減算器41は基準電圧発生器40の基準電圧Vo1からライン9aの直流出力電圧Vo を減算する。減算器41の出力に基づいて電流振幅指令演算器42は出力電圧Vo を一定にするための電流振幅指令値Io1を発生する。電流指令演算器42は、比例積分回路と増幅器とから成る。なお、電流振幅指令値Io1を出力電圧制御指令値と呼ぶこともできる。この実施形態では、直流出力電圧を交流側の電流制御によって達成しているので、Io1が電流振幅指令値と呼ばれている。
【0022】
共通の電流振幅指令値Io1によって第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を制御するために、第1、第2及び第3の乗算器43、44、45が設けられている。第1、第2及び第3の乗算器43、44、45は、ライン6a、7a、8aから供給される図5(A)に示す正弦波から成る第1、第2及び第3の線間電圧Vrs、Vst、Vtrに電流振幅指令値Io1を乗算して図5(B)に示す第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrを出力する。この電流指令値Irs、Ist、Itrは、出力電圧Vo を目標値にするための目標電流指令値に相当する3相交流信号である。
【0023】
電流検出信号Io のライン10aに接続された係数乗算器46は、電流Io をトランスの1次側の電流に換算するために係数N2 /n1 (巻数比)を電流Io に乗算して1次換算出力電流Io ′を求めるものである。なお、n1 は1次巻線N1a、N1b、N1cのそれぞれの巻数、N2 は2次巻線N2 の第1及び第2の部分N2a、N2bのそれぞれの巻数を示す。
【0024】
第1、第2及び第3の除算器47、48、49は第1、第2及び第3の乗算器43、44、45から得られた第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrを係数乗算器46の出力Io ′で割り算して通流率信号とも呼ぶことができる次式で示す第1、第2及び第3の通電率指令信号Drs、Dst、Dtrを求めるものである。
Drs=Irs/Io ′=Irs/(Io×n2 /n1 )
Dst=Ist/Io ′=Ist/(Io×n2 /n1 )
Dtr=Itr/Io ′=Itr/(Io×n2 /n1 ) ・・・ (1)
【0025】
第1、第2及び第3の除算器47、48、49に接続された第1、第2及び第3の絶対値回路50、51、52は上記(1)式で求めた第1、第2及び第3の通電率指令値Drs、Dst、Dtrの絶対値を出力する。ここでは説明を簡略化するために絶対値回路50、51、52の入力と出力とが同一記号で示されている。
【0026】
絶対値回路50,51,52に接続されたタイミング信号演算器53は、第1、第2及び第3の通電率指令信号Drs、Dst、Dtrに基づいて第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc のオン・オフ動作のタイミングを決定するための第1、第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga1、Ga2、Gb1、Gb2、、Gc1、Gc2を演算する回路である。このタイミング信号演算器53は第1、第2、第3、第4、第5及び第6のライン53a、53a′、53b、53b′、53c、53c′によって図5(D)の第1、第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga1、Ga2、Gb1、Gb2、、Gc1、Gc2を出力する。第1のタイミング信号Ga1は、第1の双方向スイッチQa のオンのタイミングを決定するために使用され、この実施形態では図5(D)の零レベルの値を有する。第2のタイミング信号Ga2は第1の双方向スイッチQa のオフのタイミングを決定するために使用される。第3のタイミング信号Gb1は第2の双方向スイッチQb のオンのタイミングを決定するために使用される。第4のタイミング信号Gb2は第2の双方向スイッチQb のオフのタイミングを決定するために使用される。第5のタイミング信号Gc1は第3の双方向スイッチQc のオンのタイミングを決定するために使用される。第6のタイミング信号Gc2は第3の双方向スイッチQc のオフのタイミングを決定するために使用される。
【0027】
図3の第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2とタイミング信号演算器53に入力する第1、第2及び第3の導通率指令値Drs、Dst、Dtrとの関係は次の(2)式に示す通りである。
Ga1=0
Ga2=Drs
Gc1=Ga2=Drs
Gc2=Gc1+Dtr=Drs+Dtr
Gb1=Gc2=Drs+Dtr
Gb2=Gb1+Dst=Drs+Dtr+Dst ・・・ (2)
【0028】
比較波又はキャリア発生器としての鋸波発生器54は、PWMパルスを形成するための鋸波Vt を図5(D)に示すように入力交流電圧Vr 、Vs 、Vt の周波数の複数倍の高い周波数(例えば20〜150kHz )で発生する。鋸波Vt の最低値は零に設定され、最大値は第1、第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga1、Ga2、Gb1、Gb2、Gc1、Gc2よりも大きく設定されている。なお、鋸波発生器54を三角波発生器とすることもできる。また、鋸波Vtを立下り傾斜鋸波とすることができる。
【0029】
ライン53a、53a′、53b、53b′、53c、53c′によってタイミング信号演算器53に接続され且つライン54aによって鋸波発生器54に接続された図3の制御信号形成回路55は、図4に示すように第1、第2、第3、第4、第5及び第6の比較器81、82、83、84、85、86と、論理回路87とから成る。第1の比較器81の正入力端子が第1のタイミング信号Ga1のライン53aに接続され、第2〜第6の比較器82〜86の負入力端子が第2〜第6のタイミング信号Ga2〜Gc2のライン53a′〜53c′にそれぞれ接続され、第1の比較器81の負入力端子及び第2〜第6の比較器82〜86の正入力端子が鋸波発生器54の出力ライン54aに接続されている。第1の比較器81は鋸波Vt が零になった時にパルスを発生し、第2〜第6の比較器82〜86は鋸波Vt がそれぞれのタイミング信号Ga2〜Gc2よりも高くなると高レベル出力を発生する。
【0030】
論理回路87は第1〜第6のトリガ回路88〜93と第1、第2及び第3のRSフリップフロップ94、95、96とから成る。第1のRSフリップフロップ94は第1の比較器81の出力が高レベルに転換したことに応答してセットされ、第2の比較器82の出力が高レベルに転換したことに応答してリセットされ、図5(E)に示す第1の制御信号Vgaを形成して第1の双方向スイッチQa に送る。
第2のRSフリップフロップ95は第3の比較器83の出力が高レベルに転換したことに応答してセットされ、第4の比較器84の出力が高レベルに転換したことに応答してリセットされ、図5(G)に示す第2の制御信号Vgbを形成して第2の双方向スイッチQb に送る。
第3のRSフリップフロップ96は第5の比較器85の出力が高レベルに転換したことに応答してセットされ、第6の比較器86の出力が高レベルに転換したことに応答してリセットされ、図5(F)に示す第3の制御信号Vgcを形成して第3の双方向スイッチQc に送る。
【0031】
ライン25、26、27の第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcは、図1の第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc の制御端子に送られる。第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc は第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcが論理の1(高レベル)の時にオン制御される。
【0032】
第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc が図5(E)(G)(F)に示す第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcでオン・オフ制御されると、これ等のオン期間に第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1cに各線間電圧Vrs、Vst、Vtrが印加され、トランスの2次巻線N2 に電圧が誘起され、交流の正の半波期間には第1の整流素子21がオンになり、負の半波期間には第2の整流素子22がオンになり、2次巻線N2 の電圧がリアクトル23とコンデンサ24で平滑されて負荷4に供給される。
第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc は、交流線間電圧Vrs、Vst、Vtrの正の半波の期間と負の半波の期間とのいずれにおいても高周波でオン・オフされ、トランスの2次側に全波整流平滑回路3が接続されているので、第1及び第2の整流素子21、22の出力段に3相全波整流波形と同様にリップルの小さい出力を得ることができ、コンデンサ24の出力電圧Vo のリップルも小さくなる。
【0033】
直流出力電圧Vo が例えば目標値Vo1よりも高くなると、出力電圧制御用減算器41の出力が低くなり、電流振幅指令値Io1が低下し、この結果としてタイミング信号Ga1〜Gc2 も低下し、PWMパルスの幅が狭くなり、第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc のオン期間に2次側に供給される電力が低下し、直流出力端子4a、4bの電圧Vo が目標値に戻される。出力電圧Vo が目標値Vo1よりも低くなった時には、上記の高くなった時と逆の動作になる。
【0034】
この実施形態では、2次巻線N2 の出力電流Io の検出に基づいて制御信号Vga、Vgb、Vgcのパルス幅を制御している。この出力電流Io による制御は、式(1)に従って実行されるので、制御信号Vga、Vgb、Vgcのパルス幅は出力電流Io に比例的に変化する。従って、制御信号Vga、Vgb、Vgcのパルス幅を出力電流Io に対応するように変えることができる。
【0035】
第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrは、第1、第2及び第3の線間電圧Vrs、Vst、Vtrに基づいて作成された正弦波であり、第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2 も3相交流に基づく周期性を有して変化する。従って、第1、第2及び第3の交流入力端子Ir 、Is 、It における力率が良くなる。
【0036】
図1に示されている過電圧防止回路100は、過電圧抑制用スイッチ手段としてのFETから成る過電圧抑制用スイッチQ0と過電圧判定手段としての判定回路101とから成る。過電圧防止用スイッチQ0は第1及び第2の整流素子21、22の出力端(カソード)の相互接続点と2次巻線N2のセンタタップ20との間に接続されている。即ち、過電圧抑制用スイッチQ0は第1及び第2の2次巻線N2a、N2bに対して第1及び第2の整流素子21、22を介してそれぞれ並列に接続されている。
【0037】
過電圧判定回路101は、トランス2の各巻線の過電圧状態又は過電圧になる可能性のある状態を検出して過電圧抑制用スイッチQ0をオンに制御するものである。図1の実施形態の過電圧判定回路101は、駆動電源102とスイッチ103と過電圧判定用論理回路としてのNORゲート104とから成る。駆動電源102とスイッチ103との直列回路は、Nチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジスタから成る過電圧抑制用スイッチQ0の制御端子即ちゲートと1つの主端子即ちソースとの間に接続されている。過電圧抑制用スイッチQ0はスイッチ103がオンの時にオンになる。なお、駆動電源102とスイッチ103とを過電圧抑制用スイッチQ0と共に過電圧抑制用スイッチ手段の一部と考えることもできる。
【0038】
過電圧判定用の3入力のNORゲート104は、第1、第2及び第3の制御信号ライン25、26、27に接続され、3つのライン25、26、27の第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcの全てが論理の0即ち低レベルの時に論理の1即ち高レベルの出力を発生し、これをスイッチ103の制御端子に与えるものである。第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcは図5(E)(G)(F)の例えば、ta〜teに示すように順次に発生する。即ち、図5ではta〜tb期間に第1の制御信号Vga、tb〜tc期間に第3の制御信号Vgc、tc〜td期間に第2の制御信号Vgbが発生しtd〜te期間には第1、第2および第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcのいずれも発生しない。図1のNORゲート104はtd〜te期間の時に論理の1即ち高レベル出力電圧を発生する。td〜te期間は過電圧発生期間又は過電圧発生の恐れのある期間であるので、NORゲート104の出力は過電圧又は過電圧発生の恐れを示す。
【0039】
NORゲート104の出力端子はスイッチ103の制御端子に接続されている。従って、NORゲート104の出力が論理の1即ち高レベルの時にスイッチ103がオンになり、駆動電源102から過電圧抑制用スイッチQ0のゲート・ソース間に駆動信号が印加され、スイッチQ0がオンになる。
【0040】
第1、第2及び第3の双方向スイッチQa、Qb、Qcのいずれかがオンの時には、それぞれの状態で1次巻線N1a、N1b、N1cに対してコンデンサCa、Cb、Ccの端子電圧が印加された状態になる。この時、2次巻線N2a、N2bの端子間に、それぞれの巻数比(N2a/N1及びN2b/N1)倍の電圧が印加される。この時、リアクトル23の電流は、2次巻線N2の端子電圧が正の時には第1の2次巻線N2aから整流素子21を介して供給され、また2次巻線N2の端子電圧が負の時には第2の2次巻線N2bから整流素子22を介して供給される。
本発明に従う過電圧防止回路100が設けられていない状態で、第1、第2及び第3の双方向スイッチQa、Qb、Qcの全てが図5のtd〜te期間に示すように同時にオフになると、リアクトル23の電流は、第1の2次巻線N2aから整流素子21の方向と第2の2次巻線N2bから整流素子22の方向との両方に流れる。前者と後者は磁気結合されているため、励磁電流を無視した場合、第1及び第2の2次巻線N2a、N2bの電流は同じ大きさの電流となる。実際には、図示しないトランスの励磁電流があり、これが前者と後者の電流の差となる。
しかしながら、全ての双方向スイッチがオフの状態で、軽負荷即ちリアクトル23の電流が図示しないトランスの励磁電流よりも小さい場合、励磁電流の通電経路が無くなる。このため、励磁電流により過大なサ−ジ電圧が発生する。
本発明に従う図1の変換装置においては、過電圧防止回路100が設けられているので、全ての双方向スイッチQa、Qb、Qcがオフ状態で、且つ無負荷の場合であっても励磁電流はスイッチQoを流すことができ、励磁電流に起因するサ−ジ電圧を防ぐことができる。
【0041】
本実施形態は次の利点を有する。
(1) 従来の絶縁型の3相交流−直流変換装置では絶縁分離用トランスの1次側にコンバータ回路とインバータ回路とを設けなければならず、必然的に大型になった。これに対して、本実施形態の装置は、トランス2の1次側に第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を設け、これをオン・オフ制御するように構成されているので、スイッチング素子が少なくなり、従来装置よりも大幅に小型化且つ低コスト化を図ることができる。
(2) トランス2の1次側の変換段数が1段となるので、従来の2段の構成に比べて損失が低減し、変換効率を向上させることができる。
(3) 図1の回路では、トランス2の1次側が1段であるので、従来のコンバータとインバータとの間に設けた直流リンクコンデンサに相当するものが不要になり、小型化及び低コスト化を図ることができる。
(4) 第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc は時間をずらしてオン制御されるので、トランス2の2次側の回路の電力容量を抑えることができる。また、リップルの少ない出力電圧Vo を得ることができる。
(5) 第1、第2及び第3の双方向スイッチQa、Qb、Qcの全てが同時にオフになる期間を設けたので、第1、第2及び第3のスイッチQa、Qb、Qcのオン時間幅を調整して出力電圧の制御及び力率改善を容易に達成することができる。
(6) 過電圧防止回路100を設けたので、第1、第2及び第3の双方向スイッチQa、Qb、Qcが全てオフになる時の過電圧抑制を達成することができる。
(7) 第1、第2及び第3の1次巻線N1a、N1b、N1cの過電圧を2次側の共通の過電圧防止回路100で防止することができ、回路構成を簡略化できる。
(8) NORゲ−ト104で過電圧を判定することができ、過電圧判定を迅速且つ確実に行うことができる。
【0042】
【第2の実施形態】
次に、図6、図7及び図8を参照して第2の実施形態の3相交流−直流変換装置を説明する。但し、第2の実施形態の3相交流−直流変換装置は、第1の実施形態の図3に示す制御回路5を図6に示す制御回路5aに変形し、この他は第1の実施形態と同一に構成したものであるので、第2の実施形態においても図1、図2及び図5を参照し、且つ第1の実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【0043】
図6の第2の実施形態の制御回路5aは、図3の制御回路5におけるタイミング信号演算器53と制御信号55とを変形したタイミング信号演算器530と制御信号形成回路550とを設け、この他は図3と同一に形成したものである。
【0044】
図6の変形されたタイミング信号演算器530は出力ラインの数を除いて図3のタイミング信号演算器53と実質的に同一に形成されている。即ち、タイミング信号演算器530は第1、第2及び第3のライン53a、53b、53cによって図3の第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga2、Gb1、Gb2、、Gc1、Gc2と同一の情報を含む第1、第2及び第3のタイミング信号Ga、Gb、Gcを出力している。第1のタイミング信号Gaは、第1及び第2のスイッチS1、S2 のオフのタイミングの決定及び第3及び第4のスイッチS3、S4のオンのタイミングの決定に使用される。第2のタイミング信号Gbは第3及び第4のスイッチS3、S4 のオフのタイミングの決定及び第5及び第6のスイッチS5、S6のオンのタイミングの決定に使用される。第3のタイミング信号Gcは第5及び第6のスイッチS5、S6 のオフのタイミングの決定に使用される。第1〜第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc と図3の第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2は次の関係を有する。
Ga=Ga2=Gc1
Gc=Gc2=Gb1
Gb=Gb2
【0045】
図6の第1〜第3のタイミング信号Ga〜Gcとタイミング信号演算器530に入力する第1、第2及び第3の導通率指令値Drs、Dst、Dtrとの関係は次の(3)式に示す通りである。
Ga =Drs
Gc =Drs+Dtr
Gb =Drs+Dst+Dtr ・・・ (3)
図5(D)において、第1のタイミング信号Ga が実線で示され、第2のタイミング信号Gb が鎖線で示され、第3のタイミング信号Gc が点線で示されている。
【0046】
タイミング信号演算器530と鋸波発生器54とに接続された制御信号形成回路550は、PWMパルスから成る第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcを形成するものであり、図7に示すように第1、第2及び第3の比較器56、57、58と、これ等の出力CP1 、CP2 、CP3 に基づいて第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb,Vgcを形成する論理回路59とから成る。第1、第2及び第3の比較器56、57、58の負入力端子はタイミング信号演算器530の第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb ,Gc を出力するライン53a、53b、53cにそれぞれ接続されている。第1、第2及び第3の比較器56、57、58の正入力端子は鋸波発生器54の出力ライン54aにそれぞれ接続されている。第1、第2及び第3の比較器56、57、58においては、図5(D)及び図8(A)に示すように鋸波Vt と第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc とが比較され、図8(B)(C)(D)に示す第1、第2及び第3の比較出力CP1 、CP2 、CP3 が得られる。即ち、鋸波Vt が第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc よりも高い期間に高レベルとなり、低い期間に低レベルとなる比較出力CP1 、CP2 、CP3 が得られる。
論理回路59は、第1のNOT回路60と排他的ORゲート61とANDゲート62と第2のNOT回路58aとから成る。第1のNOT回路60は第1の比較器56に接続されており、図8(B)の第1の比較出力CP1 を反転して図5(E)及び図8(E)に示す第1の制御信号Vgaをライン25に送出する。排他的ORゲート61は第1及び第2の比較器56、57に接続されており、図8(B)(C)に示す第1及び第2の比較出力CP1 、CP2 が互いに異なるレベルとなるt1 〜t2 期間に高レベルとなる図5(F)の第2の制御信号Vgbをライン26に送出する。3入力ANDゲート62は第1及び第2の比較器56、57、に接続されていると共に第2のNOT回路58aを介して第3の比較器58に接続されており、図8(B)(C)に示す第1及び第2の比較出力CP1 、CP2 と図8(D)の第3の比較出力CP3の反転信号の全てが高レベルとなるt2 〜t3 期間に高レベルとなる第3の制御信号Vgcをライン27に送出する。なお、第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcを形成するための論理回路59は図7の回路に限定されるものでなく、図7に示す論理素子以外の論理素子を使用して構成することもできる。
【0047】
制御信号形成回路550が図5(D)及び図8(A)に示す鋸波Vt と第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc とに基づいて図5(E)(G)(F)及び図8(E)(G)(F)に示す第1、第2及び第3の制御信号を形成する時の条件を次に示す。
Vgaは、0≦Vt <Ga の時に論理の1(高レベル)、これ以外で0(低レベル)である。
Vgcは、Ga ≦Vt <Gc の時に論理の1、これ以外で0である。
Vgbは、Gc ≦Vt <Gb の時に論理の1、これ以外で0である。
図5(E)(G)(F)及び図8(E)(G)(F)から明らかなように第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcの論理の1(高レベル)期間に同時に発生せず、異なる時間に順次に発生する。
【0048】
ライン25、26、27の第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcは、図1の第1〜第6のスイッチS1〜S6の制御端子に送られる。第1〜第6のスイッチS1〜S6は第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcが論理の1(高レベル)の時にオン制御される。
【0049】
第2の実施形態のタイミング信号演算器530から出力される第1〜第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gcは図5(D)に示す第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2 と実質的に同一であり、制御信号形成回路550から得られる第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcも図5(E)(G)(F)と同一である。従って、第2の実施形態によっても第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0050】
【第3の実施形態】
次に、図9及び図10を参照して第3の実施形態の3相交流−直流変換装置を説明する。但し、第3の実施形態の3相交流−直流変換装置は、第1の実施形態の図3に示す制御回路5を図9に示す制御回路5bに変形し、この他は第1の実施形態と同一に構成したものであるので、第3の実施形態においても図1及び図2を参照し、且つ第1の実施形態と共通する部分の説明を省略する。また、図9の第3の実施形態の制御回路5bは、図3の制御回路5におけるタイミング信号演算器53を変形したタイミング信号演算器531を設け、且つフラグ形成回路70を設け、この他は図3と同一に形成したものであるので、図3と同一の部分には同一の符号を付しその説明を省略する。
【0051】
フラグ形成回路70は、第1、第2及び第3の線間電圧Vrs、Vst、Vtrのライン6a、7a、8aに接続され、図10(A)に示す電圧Vrs、Vst、Vtrを比較器で比較することによってフラグF=1、2及び3を形成する。
即ち、第1の相電圧Vrを基準にして30°〜90°区間及び210°〜270°の区間でフラグ1、
90°〜150°及び270°〜330°区間でフラグ2、
150°〜210°及び−30°〜+30°区間でフラグ3を発生させる。
【0052】
図9の変形されたタイミング信号演算器531は演算内容を除いて図3のタイミング信号演算器53と実質的に同一に形成されている。
図9の第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2とタイミング信号演算器531に入力する第1、第2及び第3の通電率指令値Drs、Dst、DtrとフラグFとの関係は次の(4)式に示す通りである。
フラグF=1の時、
Ga1=0
Ga2=Drs
Gb1=Ga2=Drs
Gb2=Gb1+Dst=Drs+Dst
Gc1=Gb2=Drs+Dst
Gc2=Gc1+Dtr=Drs+Dst+Dtr
フラグF=2の時、
Ga1=Gc2=Dst+Dtr
Ga2=Ga1+Drs=Drs+Dst+Dtr
Gb1=0
Gb2=Dst
Gc1=Gb2=Dst
Gc2=Gc1+Dtr=Dst+Dtr
フラグF=3の時、
Ga1=Gc2=Dtr
Ga2=Ga1+Drs=Dtr+Drs
Gb1=Ga2=Dtr+Drs
Gb2=Gb1+Dst=Dst+Dtr+Drs
Gc1=0
Gc2=Dtr ・・・ (4)
【0053】
図9の制御信号形成回路551は図4と同一に形成されており、第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2と鋸波Vt との比較によって図10(E)(F)(G)の第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcを形成し、第1〜第6のスイッチS1〜S6に送る。
【0054】
図10では、フラグF=1の時には、第1相のスイッチS1、S2、第2相のスイッチS3、S4、第3相のスイッチS5、S6の順でこれ等のスイッチがオン制御される。フラグF=2の時には、第2相、第3相及び第1相のスイッチS3とS4、S5とS6、S1とS2の順でこれ等のスイッチがオン制御される。フラグF=3の時には、第3相、第1相及び第相のスイッチS5とS6、S1とS2、S3とS4の順でこれ等がオン制御される。従って、第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同一の作用効果が得られる他に、交流電源電圧の360度から成る1周期おける第1〜第6のスイッチS1〜S6のオン期間の片寄りを防ぐことができるという効果も得ることができる。
【0055】
【第4の実施形態】
次に、図11及び図12を参照して第4の実施形態の3相交流−直流変換装置を説明する。但し、第4の実施形態の3相交流−直流変換装置は、第1の実施形態の図3に示す制御回路5を図11に示す制御回路5cに変形し、この他は第1の実施形態と同一に構成したものであるので、第4の実施形態においても図1及び図2を参照し、且つ第1の実施形態と共通する部分の説明を省略する。また、図11の第4の実施形態の制御回路5cは、図9の制御回路5bにおけるタイミング信号演算器531と制御信号形成回路551とを変形したタイミング信号演算器532と制御信号形成回路552とを設け、この他は図9と同一に形成したものであるので、図3、図7及び図9と同一の部分には同一の符号を付しその説明を書略する。
【0056】
図11の変形されたタイミング信号演算器532は出力ラインの数を除いて図9のタイミング信号演算器531と実質的に同一に形成されている。即ち、タイミング信号演算器532は第1、第2及び第3のライン53a、53b、53cによって図9の第1、第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga1、Ga2、Gb1、Gb2、Gc1、Gc2と同一の情報を含む第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc とを出力している。
【0057】
タイミング信号演算器532は、絶対値回路50、51、52とフラグ形成回路70とに接続され、第1、第2及び第3の通電率指令信号Drs、Dst、Dtrとライン71から供給されるフラグFとに基づいて次式の演算を行って第1、第2及び第3のタイミング信号Ga 、Gb 、Gc を出力する。
フラグF=1の時、
Ga =Drs
Gb =Drs+Dst
Gc =Drs+Dst+Dtr
フラグF=2の時、
Ga =Dtr+Drs+Dst
Gb =Dst
Gc =Dst+Dtr
フラグF=3の時、
Ga =Drs+Dtr
Gb =Dst+Dtr+Drs
Gc =Dtr ・・・ (5)
【0058】
図11の制御信号形成回路552は、図12に示すように図7の制御信号形成回路550に入力側切換回路73及び出力側切換回路73aを付加し、この他は図7と同一に形成したものである。入力側切換回路73は第1、第2及び第3のライン53a、53b、53cと第1、第2及び第3のコンパレータ56、57、58との間に接続され且つライン72によって図11のフラグ形成回路70に接続され、フラグFの変化に応じてライン53a、53b、53cと比較器56、57、58との接続関係を切換えるように構成されている。切換回路73による接続形態は次の通りである。
フラグF=1の時には、
Ga のライン53aが第1の比較器56に、
Gb のライン53bが第3の比較器57に、
Gc のライン53cが第2の比較器58に
接続される。従って、フラグが1の時には、図10から明らかなように第1及び第2のスイッチS1、S2の組、第5及び第6のスイッチの組、第3及び第4のスイッチの組の順でこれ等のスイッチがオン制御される。
フラグF=2の時には、
Ga のライン53aが第2の比較器58に、
Gb のライン53bが第1の比較器56に、
Gc のライン53cが第3の比較器57に
接続される。従って、フラグが2の時には、図10から明らかなように第3及び第4のスイッチS3、S4の組、第1及び第2のスイッチS1、S2の組、第5及び第6のスイッチS5、S6の組の順でこれ等のスイッチがオン制御される。
フラグF=3の時には、
Ga のライン53aが第3の比較器57に、
Gb のライン53bが第2の比較器58に、
Gc のライン53cが第1の比較器56に
接続される。従って、フラグが3の時には、第5及び第6のスイッチS5、S6の組、第3及び第4のスイッチS3、S4の組、第1及び第2のスイッチS1、S2の順でこれ等のスイッチがオン制御される。
出力側切換回路73aは、NOT回路60、排他的ORゲ−ト61、ANDゲ−ト62と第1、第2及び第3の制御信号出力ライン25、26、27との間に接続され、ライン72のフラグFによって次のように制御される。
フラグF=1の時には、
NOT回路60の出力端子がVgaライン25に、
排他的ORゲ−ト61の出力端子がVgbライン26に、
ANDゲ−ト62の出力端子がVgcライン27に、
フラグF=2の時には、
NOT回路60の出力端子がVgbライン26に、
排他的ORゲ−ト61の出力端子がVgcライン27に、
ANDゲ−ト62の出力端子がVgaライン25に、
フラグF=3の時には、
NOT回路60の出力端子がVgcライン27に、
排他的ORゲ−ト61の出力端子がVgaライン25に、
ANDゲ−ト62の出力端子がVgbライン26に接続される。
【0059】
第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同一の作用効果が得られる他に、第3の実施形態と同様に交流電源電圧の360度から成る1周期おける第1〜第6のスイッチS1〜S6のオン期間の片寄りを防ぐことができるという効果も得ることができる。
【0060】
【第5の実施形態】
次に、図13及び図14を参照して第5の実施形態の3相交流−直流変換装置を説明する。但し、第5の実施形態の3相交流−直流変換装置は、第1の実施形態の図3に示す制御回路5を図13に示す制御回路5dに変形し、この他は第1の実施形態と同一に構成したものであるので、第5の実施形態においても図1及び図2を参照し、且つ第1の実施形態と共通する部分の説明を省略する。
【0061】
図13の第5の実施形態の制御回路5dは、図3の制御回路5におけるタイミング信号演算器53と制御信号形成回路55とを図14(D)(E)(F)(G)の波形が得られるように変形したタイミング信号演算器533と制御信号形成回路55とを設け、更にフラグ形成回路70を設け、この他は図3と同一に形成したものである。
【0062】
フラグ形成回路70は、図9と同様に第1、第2及び第3の線間電圧Vrs、Vst、Vtrのライン6a、7a、8aに接続され、図14(A)に示す電圧Vrs、Vst、Vtrを比較器で比較することによって図9と同一のフラグ1、2及び3を形成する。
【0063】
タイミング信号演算器533は、絶対値回路50、51、52とフラグ形成回路70とに接続され、第1、第2及び第3の通電率指令信号Drs、Dst、Dtrとライン71から供給されるフラグFとに基づいて次の(6)式の演算を行って第1、第2、第3、第4、第5及び第6のタイミング信号Ga1、Ga2、Gb1、Gb2、Gc1、Gc2を出力する。なお、式を簡略化するために、次の(6)式では、1−(Drs+Dst+Dtr)がDで示され、AをBで割った時の余りがmod(A、B)で示され、ここでのAは(θ+30)/60とされ、Bは1とされている。θは図14(A)の第1の相電圧Vrを基準にした角度位置を示す。
【0064】
フラグF=1の時、
Ga1=D×mod{(θ+30)/60、1}/3
Ga2=Ga1+Drs
Gb1=Ga2+D/3
Gb2=Gb1+Dst
Gc1=Gb2+D/3
Gc2=Gc1+Dtr
フラグF=2の時、
Ga1=Gc2+D/3
Ga2=Ga1+Drs
Gb1=D×mod{(θ+30)/60、1}/3
Gb2=Gb1+Dst
Gc1=Gb2+D/3
Gc2=Gc1+Dtr
フラグF=3の時、
Ga1=Gc2+D/3
Ga2=Ga1+Drs
Gb1=Ga2+D/3
Gb2=Gb1+Dst
Gc1=D×mod{(θ+30)/60、1}/3
Gc2=Gc1+Dtr ・・・ (6)
【0065】
第1及び第2のタイミング信号Ga1、Ga2は、図14(D)(E)から明らかなように第1及び第2のスイッチS1、S2をオン制御するための第1の制御信号Vgaを形成するために使用され、第1のタイミング信号Ga1が鋸波Vt に交差すると第1及び第2のスイッチS1、S2をオンにするパルスが発生し、第2のタイミング信号Ga2が鋸波Vt に交差すると、第1及び第2のスイッチS1、S2 のオンパルスが消滅する。
第3及び第4のタイミング信号Gb1、Gb2は、図14(D)(F)から明らかなように第3及び第4のスイッチS3、S4 をオン制御するための第2の制御信号Vgbを形成するために使用され、第3のタイミング信号Gb1が鋸波Vt に交差すると第3及び第4のスイッチS3、S4 をオンにするパルスが発生し、第4のタイミング信号Gb2が鋸波Vt に交差すると、第3及び第4のスイッチS3、S4のオンパルスが消滅する。
第5及び第6のタイミング信号Gc1、Gc2は、図14(D)(G)から明らかなように第5及び第6のスイッチS5、S6 をオン制御するための第3の制御信号Vgcを形成するために使用され、第5のタイミング信号Gc1が鋸波Vt に交差すると第5及び第6のスイッチS5、S6 をオンにするパルスが発生し、第6のタイミング信号Gc2が鋸波Vt に交差すると、第5及び第6のスイッチS5、S6のオンパルスが消滅する。
【0066】
図13の制御信号形成回路55は図4と同一に形成されており、第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2と鋸波Vt とを図14(D)に示すように比較し、図14(E)(F)(G)の第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcを出力する。
【0067】
第5の実施形態では、図14(E)(F)(G)から明らかなように、30°〜90°及び210°〜270°のフラグFが1の区間では、第1相スイッチS1、S2、第3相スイッチS5、S6、第2相スイッチS3、S4の順でこれ等がオン制御される。90°〜150°及び270°〜330°のフラグFが2の区間では、第2相スイッチS3、S4、第1相スイッチS1、S2、第3相スイッチS5、S6の順でこれ等がオン制御される。また、150°〜210°及び−30°〜+30°のフラグFが3の区間では、第3相スイッチS5、S6、第2相スイッチS3、S4、第1相スイッチS1、S2の順でこれ等がオン制御される。
【0068】
第5の実施形態によれば、第1の実施形態と同一の作用効果が得られる他に、第3及び第4の実施形態と同様に交流電源電圧の360度区間における第1〜第6のスイッチS1〜S6のオン期間の片寄りを防ぐことができるという効果も得ることができる。また、第1相、第2相及び第3相スイッチS1とS2、S3とS4、S5とS6のオン期間の相互間に休止区間が配置されているので、スイッチングが遅れても2つの又は3つの相のスイッチ が同時にオンになることを防ぐことができる。もし、複数の相のスイッチ が同時にオンになると、トランス2の端子電圧の向きが不安定になり、動作の安定性が低下する。本実施形態は上記問題が発生しない。
【0069】
【第6の実施形態】
第6の実施形態の3相交流−直流変換装置は、図1に示す実施形態の制御回路5を図15の制御回路5eに変形し、この他は第1の実施形態と同一に形成したものである。
【0070】
図15の制御回路5eは、図3の制御回路5に補正値演算器74と3つの減算器75、76、77とを付加し、この他は図3と実質的に同一に形成したものである。従って、図15において図3と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
補正値演算器74は、第1、第2及び第3の乗算器43、44、45に接続され、第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrに基づいて次の演算で補正値ΔIを求める。

Figure 0004678100
ここで、max (Irs、Ist、Itr)はIrs、Ist、Itrの内の最大を示し、min (Irs、Ist、Itr)はIrs、Ist、Itrの内の最小を示す。
【0071】
補正用の第1、第2及び第3の減算器75、76、77は、第1、第2及び第3の乗算器43、44、45と第1、第2及び第3の除算器47、48、49との間に接続され、第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrから補正値演算器74で求めた補正値ΔIを次式に示すように減算して補正電流指令値Irs′、Ist′、Itr′を出力する。
Irs′=Irs−ΔI
Ist′=Ist−ΔI
Itr′=Itr−ΔI ・・・ (8)
なお、補正値演算器74から負の極性の補正値−ΔIが出力される場合には、第1、第2及び第3の減算器75、76、77を加算器に置き換えることができる。
【0072】
図16は図14の各部の状態を示す。第1、第2及び第3の乗算器43、44、45から得られた図16(B)の第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrは、図16(C)の補正値ΔIで補正され、第1、第2及び第3の減算器75、76、77から図16(D)に示す補正電流値Irs′、Ist′、Itr′が得られる。
絶対値回路50、51、52からは図16(D)の補正電流指令値Irs′、Ist′、Itr′の絶対値に相当する第1、第2及び第3の通電率指令信号Drs、Dst、Dtrが図16(E)に示すように得られる。タイミング信号演算器53は、前述した式(2)によって第1の実施形態と同様に第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2 を求める。第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2 は第1の実施形態と同一の制御信号形成回路55で鋸波Vtと比較され、第1の実施形態と同一の方法で第1、第2及び第3の制御信号Vga、Vgb、Vgcが形成される。
【0073】
ΔIの補正を加えることによって第1、第2及び第3の導通率指令信号Drs、Dst、Dtrを図16(E)のように形成すると、図16(E)の第1の通電率指令値DrsがR相電圧を基準にして0〜60度及び180〜240度の区間で零になると、第1の制御信号Vgaが零に保たれ、第1及び第2のスイッチS1、S2がオフに保たれる。
第3の通電率指令値Dtrが60〜120度及び240〜300度の区間で零になると、第3の制御信号Vgcが零に保たれ、第5及び第6のスイッチS5、S6がオフに保たれる。
第2の通電率指令値Dstが120〜180度及び300〜360度で零になると、第2の制御信号Vgbが零に保たれ、第3及び第4のスイッチS3、S4がオフに保たれる。
制御信号が零に保たれている区間では第1〜第6のスイッチS1〜S6のオン・オフ動作が中断するので、第1〜第6のスイッチS1〜S6 の単位時間当りのスイッチング回数が低減し、スイッチング損失が少なくなり、効率が向上する。
【0074】
【第7の実施形態】
図17は第7の実施形態の制御回路5fを示す。図17の制御回路5fは図3の制御回路5に補正用演算器74′と補正用の第1、第2及び第3の減算器75′、76′、77′とを付加し、この他は図3と同様に構成したものである。補正用演算器74′は図15の補正用演算器74と同一の目的のものであって、ライン6a、7a、8aの線間電圧Vrs、Vst、Vtrに基づいて補正信号を形成する。第1、第2及び第3の減算器75′、76′、77′はライン6a、7a、8aと乗算器43、44、45との間に接続され、第1、第2及び第3の線間電圧Vrs、Vst、Vtrから補正用演算器74′の補正値を減算する。減算器75′、76′、77′による補正は、図17の電流指令値Irs、Ist、Itrが図16(D)の補正電流指令値Irs′、Ist′、Itr′と同一になるように行う。これにより、第7の実施形態によっても第6の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0075】
【第8の実施形態】
次に第8の実施形態を図18を参照して説明する。
トランス2には、第1及び第2のスイッチS1、S2 のオン期間に電圧Vrs、第3及び第4のスイッチS3、S4 のオン期間にVst、第5及び第6のスイッチS5、S6のオン期間にVtrが印加され、第1〜第6のスイッチS1〜S6のいずれもオフの時には0の端子電圧が印加される。鋸波Vt の一周期内にトランス2にかかる端子電圧の平均は次式になる。
トランスの端子電圧の平均=Vrs×Drs+Vst×Dst+Vtr×Dtr・・・ (9)
【0076】
(9)式を零と置き、(1)式及び(2)式を用いて補正値ΔIについて解くと、補正値ΔIは次の(10)式のようになる。
Irs×Ist×Itr≧0又はVrs×Vst×Vtr≧0の時、
Figure 0004678100
Irs×Ist×Itr<0又はVrs×Vst×Vtr<0の時、
Figure 0004678100
【0077】
図18は(10)式に従う動作を図16と同様に示す。図18(C)の補正値ΔIに基づいて補正電流指令値Irs′、Ist′、Itr′が図18(D)に示すように変化すると、第1、第2及び第3の通電率指令値Drs、Dst、Dtrは図18(E)に示すように変化する。第1〜第6のタイミング信号Ga1〜Gc2は(2)式によって決定される。
【0078】
第8の実施形態によれば、上述から明らかなようにトランスの平均端子電圧を零にすることができる。従って、トランスの励磁電流の増加が防止され、トランス2が飽和しにくくなる。
なお、第6、第7及び第8の実施形態と同一の補正を第2〜第7の実施形態にも適用することができる.
【0079】
【第9の実施形態】
図19は第9の実施形態の直流−交流変換装置は、図1の電流検出器10を省き、この代りに第1、第2及び第3相の変換回路の入力ライン14、16、18に直列に第1、第2及び第3の電流検出器97a、97b、97cを接続し、この検出値Ia 、Ib 、Ic を制御回路5gに送るように構成し、この他は図1と同一に構成したものである。
【0080】
制御回路5gは、図20に示すように図3の制御回路5の除算器47、48、49を減算器47′、48′、49′に変え、図19の第1、第2及び第3の電流検出器97a、97b、97cの検出電流Ia 、Ib 、Ic をフィルタ98a、98b、98cを介して減算器47′、48′、49′に入力させ、この他は図3と同一に構成したものである。
第1、第2及び第3の減算器47′、48′、49′からは、第1、第2及び第3の電流指令値Irs、Ist、Itrと第1、第2及び第3の検出電流値Ia 、Ib 、Ic との差ΔIrs、ΔIst、ΔItrが得られ、これに基づいて増幅器50、51,52は第1、第2及び第3の通電率指令値Drs、Dst、Dtrを形成する。
【0081】
第9の実施形態によれば、第1の実施形態と同一の効果を得ることができる他に、各線間電流Ia 、Ib 、Ic を検出してフィードバックしているので、制御応答の改善効果が得られる。
【0082】
【第10の実施形態】
第1〜第9の実施形態の第1、第2及び第3の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を図21に示すように構成することができる。
図21の双方向スイッチQa 、Qb 又はQc は、FETから成る第1、第2、第3及び第4のスイッチQ1 、Q2 、Q3 、Q4 と第1、第2、第3及び第4のダイオードD1 、D2 、D3 、D4 と、コンデンサCとから成り、ライン14、16又は18に直列に接続されている。第1及び第2のスイッチQ1 、Q2 は互いに逆の方向性を有して端子P1 と端子P2 との間に接続されている。第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 は互いに逆の方向性を有して端子P1 と端子P2 との間に接続されている。第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 は第1及び第2のスイッチQ1 、Q2 に対して逆の方向性を有している。第1、第2、第3及び第4のダイオードD1 、D2 、D3 、D4 は第1、第2、第3及び第4のスイッチQ1 、Q2 、Q3 、Q4 に逆方向並列に接続されている。コンデンサCは第1及び第2のスイッチQ1 、Q2 の相互接続点P3 と第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 の相互接続点P4 との間に接続されている。第2の端子P2 は1次巻線N1a、N1b又はN1cに接続される。
【0083】
図21の双方向スイッチQa 、Qb 又はQc に図で上から下に向かう第1の方向(正方向)の電流を流す時には、第1及び第4のスイッチQ1 、Q4 にオン制御信号を与え、第2及び第3のスイッチQ2 、Q3 はオフに保ち、第2の方向(負方向)の電流を流す時には第2及び第3のスイッチQ2 、Q3 にオン制御信号を与え、第1及び第4のスイッチQ1 ,Q4 はオフに保つ。第1の方向の電流は、第1のスイッチQ1 と第2のダイオードD2 の経路と、第3のダイオードD3 と第4のスイッチQ4 の経路との両方に流れる。第2の方向の電流は第2のスイッチQ2 と第1のダイオードD1 の経路と、第4のダイオードD4 と第3のスイッチQ3の経路との両方に流れる。
【0084】
第1の方向の電流が流れている状態で第1及び第4のスイッチQ1 、Q4 をターンオフ制御した時には、コンデンサCが第3のダイオードD3 を介して第1のスイッチQ1 に並列に接続され、且つ第2のダイオードD2 を介して第4のスイッチQ4 に並列に接続され、スナバコンデンサとして作用し、第1及び第4のスイッチQ1 、Q4 を過電圧から防止する。
また、第2の方向の電流が流れている状態で第2及び第3のスイッチQ2 、Q3 をターンオフ制御した時には、コンデンサCが第4のダイオードD4 を介して第2のスイッチQ2 に並列に接続され、且つ第1のダイオードD1 を介して第3のスイッチQ3 に並列に接続され、スナバコンデンサとして作用し、第2及び第3のスイッチQ2 、Q3 を過電圧から防止する。コンデンサCの電荷は双方向スイッチの導通時にトランス2を介して零まで放電する。
【0085】
図21の双方向スイッチQa ,Qb 、Qc を使用すると、1つのコンデンサCで4つのスイッチQ1 〜Q4 のスナバ効果を得ることができる。なお、第3及び第4のスイッチQ3 、Q4 と第3及び第4のダイオードD3 、D4 が追加されているが、主電流の通路として使用され、主電流は分割されて流れるので、図2に比べて第1〜第4のスイッチQ1 〜Q4 の電流容量を低減することができ、スイッチQ3 、Q4 が無駄にならない。
【0086】
【第11の実施形態】
図1及び図19の第1、第2及び第3の双方向スイッチQa、Qb、Qcを正方向スイッチ手段と逆方向スイッチ手段との巻線の一方の側と他方の側とに分けて配置して構成することができる。図1の第1の双方向スイッチQaの変形を示す図22では、図1と同一の第1の1次巻線N1aの一方の側に第1のスイッチ手段Qa1が接続され、他方の側に第2のスイッチ手段Qa2が接続され、第1及び第2のスイッチ手段Qa1、Qa2の組み合わせによって図1の第1の双方向スイッチQaと同一のスイッチングを達成している。
【0087】
第1のスイッチ手段Qa1は制御可能な半導体スイッチ(例えばFET又はトタンジスタ又はIGBT)から成る第1のスイッチS1とこの第1のスイッチS1に逆方向並列に接続された第1のダイオードD1とから成る。第1のスイッチS1の第1の主端子(ソース又はエミッタ)はR相ライン14に接続されている。第1のスイッチS1の第2の主端子(ドレイン又はコレクタ)は交流負荷としての第1の1次巻線N1aの一端に接続されている。第1のダイオードD1は第1の1次巻線N1aにR相ライン14側からS相ライン15に向う第1の方向の電流を流すことができる方向性を有して第1のスイッチS1に並列に接続されている。この第1のダイオードD1は個別ダイオードであってもよいし、FET、トランジスタ、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等から成る第1のスイッチS1のボディダイオード又は寄生ダイオードと呼ばれる内蔵ダイオードであってもよい。第1のスイッチS1をオン・オフ制御するための第1の駆動回路31はR相ライン14即ち第1のスイッチS1の第1の主端子と第1のスイッチS1の制御端子との間に接続されている。第1の駆動回路31はライン25の第1の制御信号Vgaに応答して第1のスイッチS1をオン・オフ制御する。
【0088】
第2のスイッチ手段Qa2は制御可能な半導体スイッチから成る第2のスイッチS2とこの第2のスイッチS2に逆方向並列に接続された第2のダイオードD2とから成る。第2のスイッチS2の第1の主端子(ソース又はエミッタ)はS相ライン15に接続されている。第2のスイッチS2の第2の主端子(ドレイン又はコレクタ)は第1の1次巻線N1aの他端に接続されている。第2のダイオードD2は第1の1次巻線N1aにS相ライン15側からR相ライン14に向う第2の方向の電流を流すことができる方向性を有して第2のスイッチS2に並列に接続されている。この第2のダイオードD2は個別ダイオードであってもよいし、FET、トランジスタ、IGBT等から成る第2のスイッチS2のボディダイオード又は寄生ダイオードと呼ばれる内蔵ダイオードであってもよい。第2のスイッチS2をオン・オフ制御するための第2の駆動回路32はS相ライン15即ち第2のスイッチS2の第1の主端子と第2のスイッチS2の制御端子との間に接続されている。第2の駆動回路32はライン25の第1の制御信号Vgaに応答して第2のスイッチS2をオン・オフ制御する。
【0089】
図1の第2及び第3の双方向スイッチQb、Qcに相当するものは図22に示されていないが、図22の第1及び第2のスイッチ手段Qa1、Qa2と同様に形成される。
【0090】
図22においては、第1及び第2のスイッチS1、S2の第1の主端子としてのソースが電源ライン14、15に接続されているので、ソースの電位が電源ライン14、15の電位になり、1次巻線Na1の電圧が急変してもソース・ゲート間電圧の変化がさほど発生せず、第1及び第2のスイッチS1、S2を安定的に制御することができる。
なお、図22の第11の実施形態において、双方向スイッチ以外は図1と同一であるので、第1の実施形態と同一の効果も得ることができる。
【0091】
【第12の実施形態】
図23に示す第12の実施形態の電力変換装置は、図1の過電圧防止回路100を変形した過電圧防止回路100aを設け、この他は図1と同一に構成したものである。従って、図23において図1と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図23の過電圧検出回路100aは、図1の過電圧検出回路100に第1及び第2のダイオードD11、D12を付加し、この他は図1と同様に形成したものである。第1のダイオードD11は2次巻線N2の一端と過電圧抑制用スイッチQ0のドレインとの間に接続され、第2のダイオードD12は2次巻線N2の他端と過電圧抑制用スイッチQ0のドレインとの間に接続されている。従って、過電圧抑制用スイッチQは第1及び第2のダイオードD11、D12を介して2次巻線N2の第1及び第2の部分N2a、N2bに並列に接続されている。第1のダイオードD11は2次巻線N2に第1の方向の電圧が発生したときに導通する方向性を有し、第2のダイオードD2は2次巻線N2に第1の方向と反対の第2の方向の電圧が発生した時に導通する方向性を有している。第1および第2のダイオードD11、D12は過電圧抑制用スイッチQ0に対しては図1の第1および第2の整流素子21、22と同様に機能するので、図23の第12の実施形態によっても第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0092】
【第13の実施形態】
図24に示す第13の実施形態では、図23のトランス2に3次巻線N3が設けられ、ここに図23と同一の過電圧防止回路100aが接続されている。即ち、図24では、過電圧防止回路100aが2次巻線N2に接続されないで、3次巻線N3 に接続されている。3次巻線N3は1次巻線N1a、N1b、N1c及び2次巻線N2に電磁結合されているので、3次巻線N3の第1及び第2の部分N3a、N3bに第1及び第2のダイオードD11、D12を介して過電圧抑制用スイッチQ0を接続し、このスイッチQ0をオン制御すれば、図1及び図23と同様に過電圧を防止することができる。
【0093】
【第14の実施形態】
第14の実施形態の電力変換装置は、図25に示す変形された過電圧防止回路100bを設けた他は図1と同一に形成したものである。図25の過電圧防止回路100bは、図1の過電圧防止回路100における過電圧判定回路101を過電圧判定回路101aに変形し、この他は図1と同一に形成したものである。図25の過電圧判定回路101aは、第1及び第2の整流素子21、22のカソードとセンタタップ20との間に接続されたツエナーダイオードから成る定電圧ダイオードZDと抵抗R1との直列回路から成る。定電圧ダイオードZDと抵抗R1との相互接続点はスイッチQ0のゲートに接続されている。従って、判定回路101aの両端側の電圧が所定値よりも高くなると、定電圧ダイオードZDがオンになり、抵抗R1の電圧が高くなり、過電圧抑制用スイッチQ0がオンになり、図1と同様に過電圧が抑制される。従って、図25の第14の実施形態によっても図1の第1の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0094】
【第15の実施形態】
第15の実施形態の電力変換装置は、図23の過電圧判定回路101を図26に示すように変形した過電圧判定回路101bを設け、この他は図23と同一に形成したものである。図26の過電圧判定回路101bは、図25と同様に定電圧ダイオードZDと抵抗R1との直列回路から成り、第1及び第2のダイオードD11、D12のカソードとセンタタップ20との間に接続されている。定電圧ダイオードZDと抵抗R1との相互接続点はスイッチQ0のゲートに接続されているので、過電圧時にスイッチQ0がオンになる。従って、図26の実施形態によっても図22の第12の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【0095】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) 図2の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc においては、第1のスイッチ30a、30b、30cと第2のスイッチ31a、31b、31cとの両方に同時に制御信号を供給しているが、交流電圧Vrs、Vst、Vtrの正の半波期間に第1のスイッチ30a、30b、30cに制御信号を供給し、負の半波期間に第2のスイッチ31a、31b、31cに制御信号を供給するように構成し、スイッチの制御損失を低減させることができる。また、図22の第1のスイッチS1を交流の負の半波で制御し、第2のスイッチS2を正の半波で制御することができる。
(2) 双方向スイッチング素子Qa 、Qb 、Qc 及び図22に示すスイッチQa1、Qa2の構成を種々変形することができ、例えば、スイッチ30a、30b、30c、31a、31b、31c、Q1 〜Q4 、S1、S2をIGBT、トランジスタ等の半導体スイッチング素子とすることができる。また、ダイオード32a、32b、32c、33a、33b、33c、D1 〜D4 をスイッチ30a、30b、30c、31a、31b、31c、Q1 〜Q4 、S1、S2の内蔵ダイオードとすることができる。
(3) 図20の制御回路5gに第6〜第8の実施形態の機能を付加することができる。
(4) 第1〜第15の実施形態において、それぞれの一部を他の実施形態に適用することができる。例えば、図21の双方向スイッチQa 、Qb 、Qc を第2〜第9の実施形態に適用することができる。また、図19の過電圧防止回路100を図23、図24、図25、図26の過電圧防止回路100a、100b、100c等に変形することができる。
(5) 制御回路5〜5gの入力段にアナログ・ディジタル変換器(ADC)を設け、制御回路をディジタル回路構成とすることができる。
(6)第4及び第5の実施形態では、
F=1のときGa≦Gc≦Gb、
F=2のときGb≦Ga≦Gc、
F=3のときGc≦Gb≦Gaとしたが、その他は順番、例えば、
F=1のときGb≦Gc≦Ga、
F=2のときGc≦Ga≦Gb、
F=3のときGa≦Gb≦Gcとしても同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の交流−直流電力変換装置を示す回路図である。
【図2】図1の第1、第2及び第3の双方向スイッチとトランスとを詳しく示す回路図である。
【図3】図1の制御回路を詳しく示す回路図である。
【図4】図3の制御信号形成回路を示す回路図である。
【図5】図3の各部の状態を示す波形図である。
【図6】第2の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図7】図6の制御信号形成回路を示す回路図である。
【図8】図6の各部の状態を示す波形図である。
【図9】第3の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図10】図9の各部の状態を示す波形図である。
【図11】第4の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図12】図11の制御信号形成回路を示す回路図である。
【図13】第5の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図14】図13の各部の状態を示す波形図である。
【図15】第6の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図16】図15の各部の状態を示す波形図である。
【図17】第7の実施形態の制御回路を示す回路図である。
【図18】第8の実施形態の制御回路の各部の状態を示す波形図である。
【図19】第9の実施形態の交流−直流電力変換装置を示す回路図である。
【図20】図19の制御回路を詳しく示す回路図である。
【図21】第10の実施形態の交流−直流電力変換装置の双方向スイッチを示す回路図である。
【図22】第11の実施形態の電力変換装置の一部を示す回路図である。
【図23】第12の実施形態の電力変換装置を示す回路図である。
【図24】第13の実施形態の電力変換装置の一部を示す回路図である。
【図25】第14の実施形態の電力変換装置の一部を示す回路図である。
【図26】第15の実施形態の電力変換装置の一部を示す回路図である。
【符号の説明】
1r、1s、1t 3相交流入力端子
2 トランス
3 全波整流平滑回路
5〜5g 制御回路
100、100a、100b、100c 過電圧防止回路
Qa 、Qb 、Qc 第1、第2及び第3の双方向スイッチ
N1a、N1b、N1c 1次巻線
N2 2次巻線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-phase AC-DC power converter that has a switching circuit and an insulating transformer and converts three-phase AC power into DC power.
[0002]
[Prior art]
When configuring an isolated rectifier for use in a battery-charger, etc., if an isolation transformer is provided on the commercial frequency side and a rectifier circuit and a PWM switching circuit for voltage adjustment are provided on the secondary side of the transformer, the transformer is large. Become. In order to solve this problem, a PWM rectifier, that is, an AC-DC converter is connected to a three-phase AC power source, a DC link capacitor is connected between the output terminals of this converter, and a transformer is connected to the output stage of the DC link capacitor. May be connected, and a rectifying / smoothing circuit may be provided at the output stage of the inverter. In this case, since the transformer is a high-frequency transformer with a small loss, the size can be reduced.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, converters, DC link capacitors, inverters, transformers, and rectifying / smoothing circuits are required, so parts other than the transformer become large, and losses occur in each circuit, making it difficult to increase overall efficiency. Become.
Moreover, in the power converter device which has a switching circuit, it is requested | required that the overvoltage which generate | occur | produces based on on / off of a switch should be suppressed.
[0004]
Therefore, a first object of the present invention is to reduce the size of a three-phase AC-DC power converter having an insulating transformer and a switching circuit. A second object of the present invention is to provide a three-phase AC-DC power converter that can be miniaturized and can suppress overvoltage.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the present invention provides first, second and third AC input terminals connected to a three-phase AC power source, the first AC input terminal and the second AC input. A first primary winding connected between the second AC input terminal, a second primary winding connected between the second AC input terminal and the third AC input terminal; A third primary winding connected between three AC input terminals and the first AC input terminal, and two electromagnetically coupled to the first, second and third primary windings, respectively. A current in a first direction is supplied to the next winding and the first primary winding by on / off control, and a current in a second direction opposite to the first direction is on / off controlled. A first bidirectional switch means for flowing, and a second direction opposite to the first direction while flowing the current in the first direction to the second primary winding by controlling on / off. Second bidirectional switch means for controlling the current in the direction to flow on / off, and flowing the current in the first direction in the third primary winding by controlling the on / off, and the first A third bidirectional switch means for flowing a current in a second direction opposite to the direction in an on / off control, a rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding, the first, second and First, second, and third control signals for on / off control of the third bidirectional switch means at a frequency higher than the frequency of the AC voltage of the three-phase AC power supply are formed to form the first, second, To the second and third bidirectional switch means, and the first, second and second second switch means have a period in which all of the first, second and third bidirectional switch means are simultaneously turned off. And a power converter comprising a control circuit for forming a third control signal. That.
[0006]
In order to achieve the second object, as described in claim 2, overvoltage determination means for determining whether the voltage of the secondary winding is an overvoltage or a risk of overvoltage. It is desirable to provide overvoltage suppression switch means for short-circuiting the secondary winding when an output indicating that there is an overvoltage or a possibility of overvoltage is obtained from the determination means.
Further, in order to achieve the second object, as shown in claim 3, a tertiary coupled electromagnetically to the first, second and third primary windings and the secondary winding is further provided. Windings,
An overvoltage determination means for determining that the secondary winding or the tertiary winding is overvoltage or likely to become an overvoltage, and that the overvoltage determination means indicates that there is an overvoltage or an overvoltage risk. When the output is obtained, an overvoltage suppressing switch means for short-circuiting the tertiary winding can be provided.
According to a fourth aspect of the present invention, the overvoltage determination means detects a period in which the first, second and third bidirectional switch means are simultaneously turned off as a period in which there is a possibility of overvoltage. Is desirable.
According to a fifth aspect of the present invention, the secondary winding has a center tap, and the rectifying and smoothing circuit includes a first rectifying element connected to one end of the secondary winding, and the 2 A second rectifying element connected to the other end of the next winding, and a smoothing circuit connected to an interconnection point of the output terminals of the first and second rectifying elements and the center tap. The suppression switch means is controllable connected between the interconnection point of the output terminals of the first and second rectifying elements and the center tap and configured to respond to the output of the overvoltage determination means A switch is desirable.
According to a sixth aspect of the present invention, the secondary winding has a center tap, and the rectifying and smoothing circuit includes a first rectifying element connected to one end of the secondary winding, and the 2 A second rectifying element connected to the other end of the next winding, and a smoothing circuit connected to an interconnection point of the output terminals of the first and second rectifying elements and the center tap. The suppression switch means includes a first overvoltage suppression diode connected to one end of the secondary winding, a second overvoltage suppression diode connected to the other end of the secondary winding, and the first And a controllable switch connected between the interconnection point of the output terminals of the second overvoltage suppression diode and the center tap and configured to respond to the output of the overvoltage determination means.
[0007]
【The invention's effect】
According to the invention of each claim, three-phase AC-DC conversion can be performed only by intermittently alternating voltage with a bidirectional switch on the primary side of the transformer and rectifying and smoothing the output of the secondary winding. The configuration of the three-phase AC-DC power converter is simplified as a whole and the efficiency is improved. In addition, since a period for turning off all of the first, second and third bidirectional switch means at the same time is provided, the on / off control of the first, second and third bidirectional switch means is repeated a predetermined number of times. It is possible to adjust the on-time width of the first, second and third switch means for adjusting the voltage or current while performing with frequency. That is, a period in which all of the first, second, and third switch means are simultaneously turned off can be used as an absorption period for fluctuations in on-time width.
According to the inventions of claims 2 to 6, it is possible to easily suppress overvoltage that may or may occur during the period when the first, second and third bidirectional switch means are simultaneously turned off. it can.
[0008]
Embodiment
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
[First Embodiment]
The three-phase AC-DC power converter according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes first, second, and third AC input terminals 1r, 1s, 1t, and first, second, and third capacitors Ca. , Cb, Cc, the first, second, and third bidirectional switches Qa, Qb, Qc, and the first, second, and third primary windings N1a, N1b, N1c of the transformer 2, Secondary winding N2, common magnetic core 2a, rectifying and smoothing circuit 3, paired DC output terminals 4a and 4b, common control circuit 5, and first, second and third input voltage detection circuits 6, 7, 8, output voltage detection circuit 9, current detector 10, reactors 11, 12, 13 for removing high frequency components, and overvoltage prevention circuit 100.
[0010]
The first, second, and third AC input terminals 1r, 1s, and 1t are used to input a three-phase sinusoidal AC R-phase, S-phase, and T-phase voltage of commercial frequency (50 Hz or 60 Hz).
[0011]
First, second, and third capacitors Ca, Cb, and Cc are AC capacitors for removing high-frequency components. The first capacitor Ca is connected to the first and second AC input terminals 1r and 1s via the input lines 14 and 15 and the reactors 11 and 12, and both ends of the first capacitor Ca are connected between the R phase and the S phase. 1 line voltage Vrs is supplied.
The second capacitor Cb is connected to the second and third AC input terminals 1s and 1t via the input lines 16 and 17 and the reactors 12 and 13, and the second capacitor Cb is connected between the S phase and the T phase at both ends. A line voltage Vst of 2 is supplied.
The third capacitor Cc is connected to the first and third AC input terminals 1r and 1t via the input lines 18 and 19 and the reactors 11 and 13, respectively. 3 line voltage Vtr is supplied.
[0012]
A series circuit of the first bidirectional switch Qa and the first primary winding N1a is connected between the R-phase and S-phase input lines 14 and 15 in the same manner as the first capacitor Ca. A series circuit of the second bidirectional switch Qb and the second primary winding N1b is connected between the S-phase and T-phase input lines 16 and 17 in the same manner as the second capacitor Cb. The series circuit of the third bidirectional switch Qc and the third primary winding N1c is connected between the T-phase and R-phase input lines 18 and 19 in the same manner as the third capacitor Cc. The first, second and third windings N1a, N1b and N1c are set to the same or substantially the same number of turns.
[0013]
The secondary winding N2 of the transformer 2 is electromagnetically coupled to the first, second and third primary windings N1a, N1b and N1c via the magnetic core 2a. The secondary winding N2 is divided by the center tap 20 into first and second portions N2a and N2b having the same number of turns.
[0014]
The common rectifying / smoothing circuit 3 includes first and second rectifying elements 21 and 22 made of a diode, a smoothing reactor 23, and a smoothing capacitor 24. The first rectifying element 21 is connected through a reactor 23 between one end of the secondary winding N2 and one terminal of the capacitor 24. The second rectifying element 22 is connected via a reactor 23 between the other end of the secondary winding N2 and one terminal of the capacitor 24. The center tap 20 of the secondary winding N2 is connected to the other end of the capacitor 24. Therefore, the rectifying / smoothing circuit 3 is a double-wave rectifying circuit. The first and second DC output terminals 4 a and 4 b connected to the capacitor 24 supply DC power to the load 4.
[0015]
The first input voltage detection circuit 6 is connected to the R-phase and S-phase input lines 14 and 15, and sends a signal indicating the line voltage Vrs between the R-phase and the S-phase to the line 6a. The second input voltage detection circuit 7 is connected to the S-phase and T-phase input lines 16 and 17, and sends a signal indicating the line voltage Vst between the S-phase and the T-phase to the line 7a. The third input voltage detection circuit 8 is connected to the T-phase and R-phase input lines 18 and 19, and sends a signal indicating a line voltage Vtr between the T-phase and the R-phase to the line 8a.
The output voltage detection circuit 9 is connected to the first and second DC output terminals 4a and 4b, and sends a detection signal indicating the DC output voltage Vo between the output terminals 4a and 4b to the line 9a. In order to simplify the description, the input voltage and the output voltage of each voltage detection circuit 6, 7, 8, 9 are represented by the same symbols Vrs, Vst, Vtr, Vo.
[0016]
A current detector 10 comprising a current transformer for control for improving the power factor of the AC input is connected in series to the smoothing reactor 23 and sends a signal indicating the reactor current Io to the line 10a. Here, both the input and the output of the current detector 10 for simplicity of description are indicated by the same symbol Io.
[0017]
The control circuit 5 to which the lines 6a, 7a, 8a, 9a, and 10a are connected controls the first, second, and third bidirectional switches Qa, Qb, and Qc based on the detection signals supplied from them. First, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc for the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are controlled by lines 25, 26 and 27, respectively. Send to terminal.
[0018]
FIG. 2 shows in detail the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb, Qc and the transformer 2 of FIG. A first for controlling both the first direction of the first, second and third primary windings N1a, N1b, N1c, i.e. the positive direction current and the opposite second direction, i.e. the negative direction current. Since the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc as the second and third bidirectional switch means have the same circuit configuration, the same reference numerals are assigned to the same circuit elements. The first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are distinguished by the subscripts a, b and c. Further, the configuration of the first bidirectional switch Qa will be described in detail, and the detailed description of the second and third bidirectional switches Qb and Qc will be omitted.
The first bidirectional switch Qa includes first and second switches 30a and 31a made of a field effect transistor, and first and second diodes 32a and 33a. The first and second switches 30a and 31a have opposite directions and are connected in series with each other, and are connected in series via the first primary winding N1a between the R-phase and S-phase input lines 14 and 15. It is connected to the. The first and second diodes 32a and 33a are connected in reverse parallel to the first and second switches 30a and 31a. The second and third bidirectional switches Qb and Qc are configured in the same manner as the first bidirectional switch Qa. Accordingly, the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are AC switches capable of flowing a current in the first direction and a current in the second direction opposite thereto.
[0019]
The first, second and third primary windings N1a, N1b, N1c and the common secondary winding N2 of the high-frequency transformer 2 are wound around a common core 2a, and each primary winding N1a, N1b, N1c and secondary winding N2 are isolated from each other.
[0020]
FIG. 3 shows the control circuit 5 of FIG. 1 in detail. The control circuit 5
(1) A function for controlling the output voltage Vo to be constant,
(2) Power factor improvement function,
(3) A function for selectively controlling the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc.
Have
[0021]
In order to execute the constant voltage control, a reference voltage generator 40, a voltage fluctuation detection subtracter 41, and a current amplitude command calculator 42 are provided. The subtracter 41 subtracts the DC output voltage Vo of the line 9a from the reference voltage Vo1 of the reference voltage generator 40. Based on the output of the subtractor 41, the current amplitude command calculator 42 generates a current amplitude command value Io1 for making the output voltage Vo constant. The current command calculator 42 includes a proportional integration circuit and an amplifier. The current amplitude command value Io1 can also be called an output voltage control command value. In this embodiment, since the DC output voltage is achieved by current control on the AC side, Io1 is called a current amplitude command value.
[0022]
First, second and third multipliers 43, 44 and 45 are provided for controlling the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc by the common current amplitude command value Io1. ing. The first, second, and third multipliers 43, 44, and 45 are provided between the first, second, and third lines composed of the sine wave shown in FIG. 5A supplied from the lines 6a, 7a, and 8a. The voltages Vrs, Vst, Vtr are multiplied by the current amplitude command value Io1, and the first, second, and third current command values Irs, Ist, Itr shown in FIG. 5B are output. The current command values Irs, Ist, Itr are three-phase AC signals corresponding to the target current command value for setting the output voltage Vo to the target value.
[0023]
A coefficient multiplier 46 connected to the line 10a of the current detection signal Io multiplies the current Io by a coefficient N2 / n1 (turn ratio) in order to convert the current Io into a current on the primary side of the transformer. The output current Io 'is obtained. Note that n1 represents the number of turns of the primary windings N1a, N1b and N1c, and N2 represents the number of turns of the first and second portions N2a and N2b of the secondary winding N2.
[0024]
The first, second, and third dividers 47, 48, and 49 are first, second, and third current command values Irs obtained from the first, second, and third multipliers 43, 44, and 45, respectively. , Ist, Itr are divided by the output Io ′ of the coefficient multiplier 46 to obtain first, second, and third current ratio command signals Drs, Dst, Dtr, which can also be referred to as conduction ratio signals. Is.
Drs = Irs / Io ′ = Irs / (Io × n2 / n1)
Dst = Ist / Io '= Ist / (Io * n2 / n1)
Dtr = Itr / Io '= Itr / (Io * n2 / n1) (1)
[0025]
The first, second and third absolute value circuits 50, 51 and 52 connected to the first, second and third dividers 47, 48 and 49 are the first and second absolute values obtained by the above equation (1). The absolute values of the second and third energization rate command values Drs, Dst, and Dtr are output. Here, in order to simplify the description, the input and output of the absolute value circuits 50, 51 and 52 are indicated by the same symbol.
[0026]
The timing signal calculator 53 connected to the absolute value circuits 50, 51, 52 is based on the first, second, and third energization rate command signals Drs, Dst, Dtr. First, second, third, fourth, fifth and sixth timing signals Ga1, Ga2, Gb1, Gb2, Gc1, for determining the timing of the on / off operation of the direction switches Qa, Qb, Qc, This circuit calculates Gc2. This timing signal calculator 53 is connected to the first, second, third, fourth, fifth and sixth lines 53a, 53a ', 53b, 53b', 53c, 53c 'shown in FIG. Second, third, fourth, fifth and sixth timing signals Ga1, Ga2, Gb1, Gb2, Gc1, Gc2 are output. The first timing signal Ga1 is used to determine the ON timing of the first bidirectional switch Qa. In this embodiment, the first timing signal Ga1 has a zero level value shown in FIG. The second timing signal Ga2 is used to determine the OFF timing of the first bidirectional switch Qa. The third timing signal Gb1 is used to determine the ON timing of the second bidirectional switch Qb. The fourth timing signal Gb2 is used to determine the OFF timing of the second bidirectional switch Qb. The fifth timing signal Gc1 is used to determine the ON timing of the third bidirectional switch Qc. The sixth timing signal Gc2 is used to determine the off timing of the third bidirectional switch Qc.
[0027]
The relationship between the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 in FIG. 3 and the first, second and third continuity command values Drs, Dst and Dtr input to the timing signal calculator 53 is as follows (2). As shown in the equation.
Ga1 = 0
Ga2 = Drs
Gc1 = Ga2 = Drs
Gc2 = Gc1 + Dtr = Drs + Dtr
Gb1 = Gc2 = Drs + Dtr
Gb2 = Gb1 + Dst = Drs + Dtr + Dst (2)
[0028]
The sawtooth wave generator 54 as a comparison wave or carrier generator has a sawtooth wave Vt for forming a PWM pulse as high as multiple times the frequency of the input AC voltages Vr, Vs, Vt as shown in FIG. It occurs at a frequency (for example, 20 to 150 kHz). The minimum value of the sawtooth wave Vt is set to zero, and the maximum value is set larger than the first, second, third, fourth, fifth and sixth timing signals Ga1, Ga2, Gb1, Gb2, Gc1, and Gc2. Has been. Note that the sawtooth wave generator 54 may be a triangular wave generator. Further, the sawtooth wave Vt can be a falling inclined sawtooth wave.
[0029]
The control signal forming circuit 55 of FIG. 3 connected to the timing signal calculator 53 by lines 53a, 53a ′, 53b, 53b ′, 53c, 53c ′ and to the sawtooth generator 54 by line 54a is shown in FIG. As shown in the figure, it comprises first, second, third, fourth, fifth and sixth comparators 81, 82, 83, 84, 85, 86 and a logic circuit 87. The positive input terminal of the first comparator 81 is connected to the line 53a of the first timing signal Ga1, and the negative input terminals of the second to sixth comparators 82 to 86 are connected to the second to sixth timing signals Ga2 to. The negative input terminal of the first comparator 81 and the positive input terminals of the second to sixth comparators 82 to 86 are connected to the lines 53a ′ to 53c ′ of Gc2, respectively, to the output line 54a of the sawtooth generator 54. It is connected. The first comparator 81 generates a pulse when the sawtooth wave Vt becomes zero, and the second to sixth comparators 82 to 86 have a high level when the sawtooth wave Vt becomes higher than the respective timing signals Ga2 to Gc2. Generate output.
[0030]
The logic circuit 87 includes first to sixth trigger circuits 88 to 93 and first, second and third RS flip-flops 94, 95 and 96. The first RS flip-flop 94 is set in response to the output of the first comparator 81 changing to a high level and reset in response to the output of the second comparator 82 changing to a high level. Then, the first control signal Vga shown in FIG. 5 (E) is formed and sent to the first bidirectional switch Qa.
The second RS flip-flop 95 is set in response to the output of the third comparator 83 being switched to a high level, and reset in response to the output of the fourth comparator 84 being switched to a high level. Then, the second control signal Vgb shown in FIG. 5G is formed and sent to the second bidirectional switch Qb.
The third RS flip-flop 96 is set in response to the output of the fifth comparator 85 switching to a high level and reset in response to the output of the sixth comparator 86 switching to a high level. Then, the third control signal Vgc shown in FIG. 5F is formed and sent to the third bidirectional switch Qc.
[0031]
The first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc on the lines 25, 26 and 27 are sent to the control terminals of the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc in FIG. It is done. The first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are turned on when the first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc are logic 1 (high level).
[0032]
The first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are turned on / off by the first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc shown in FIGS. When OFF control is performed, the line voltages Vrs, Vst and Vtr are applied to the first, second and third primary windings N1a, N1b and N1c during these ON periods, and the transformer secondary winding N2 is applied. In the positive half-wave period of alternating current, the first rectifier element 21 is turned on, and in the negative half-wave period, the second rectifier element 22 is turned on, and the secondary winding N2 is turned on. The voltage is smoothed by the reactor 23 and the capacitor 24 and supplied to the load 4.
The first, second, and third bidirectional switches Qa, Qb, Qc are turned on at a high frequency in both the positive half-wave period and the negative half-wave period of the AC line voltages Vrs, Vst, Vtr. Since the full-wave rectifying / smoothing circuit 3 is connected to the secondary side of the transformer, the ripple is small in the output stage of the first and second rectifying elements 21 and 22 like the three-phase full-wave rectified waveform. An output can be obtained, and the ripple of the output voltage Vo of the capacitor 24 is also reduced.
[0033]
When the DC output voltage Vo becomes higher than the target value Vo1, for example, the output of the output voltage control subtracter 41 decreases, the current amplitude command value Io1 decreases, and as a result, the timing signals Ga1 to Gc2 also decrease, and the PWM pulse , The power supplied to the secondary side during the ON period of the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc decreases, and the voltage Vo at the DC output terminals 4a and 4b becomes the target. Returned to value. When the output voltage Vo becomes lower than the target value Vo1, the operation is the reverse of that when the output voltage Vo becomes higher.
[0034]
In this embodiment, the pulse widths of the control signals Vga, Vgb, and Vgc are controlled based on the detection of the output current Io of the secondary winding N2. Since the control by the output current Io is executed according to the equation (1), the pulse widths of the control signals Vga, Vgb and Vgc change in proportion to the output current Io. Accordingly, the pulse widths of the control signals Vga, Vgb, and Vgc can be changed to correspond to the output current Io.
[0035]
The first, second and third current command values Irs, Ist, Itr are sine waves created based on the first, second and third line voltages Vrs, Vst, Vtr, The sixth timing signals Ga1 to Gc2 also change with periodicity based on three-phase alternating current. Therefore, the power factor at the first, second and third AC input terminals Ir, Is and It is improved.
[0036]
The overvoltage prevention circuit 100 shown in FIG. 1 comprises an overvoltage suppression switch Q0 comprising an FET as an overvoltage suppression switch means and a determination circuit 101 as an overvoltage determination means. The overvoltage prevention switch Q0 is connected between the interconnection point of the output ends (cathodes) of the first and second rectifying elements 21 and 22 and the center tap 20 of the secondary winding N2. That is, the overvoltage suppression switch Q0 is connected in parallel to the first and second secondary windings N2a and N2b via the first and second rectifier elements 21 and 22, respectively.
[0037]
The overvoltage determination circuit 101 detects an overvoltage state of each winding of the transformer 2 or a state that may become an overvoltage, and controls the overvoltage suppression switch Q0 to be turned on. The overvoltage determination circuit 101 in the embodiment of FIG. 1 includes a drive power supply 102, a switch 103, and a NOR gate 104 as an overvoltage determination logic circuit. A series circuit of the drive power source 102 and the switch 103 is connected between the control terminal, that is, the gate, and one main terminal, that is, the source, of the overvoltage suppressing switch Q0 composed of an N-channel insulated gate field effect transistor. The overvoltage suppression switch Q0 is turned on when the switch 103 is turned on. The drive power source 102 and the switch 103 can be considered as a part of the overvoltage suppression switch means together with the overvoltage suppression switch Q0.
[0038]
A three-input NOR gate 104 for determining overvoltage is connected to the first, second and third control signal lines 25, 26 and 27, and the first, second and third of the three lines 25, 26 and 27 are connected. When all of the control signals Vga, Vgb, and Vgc are at logic 0 or low level, a logic 1 or high level output is generated and applied to the control terminal of the switch 103. The first, second, and third control signals Vga, Vgb, and Vgc are sequentially generated as shown in, for example, ta to te in FIGS. 5 (E), (G), and (F). That is, in FIG. 5, the first control signal Vga is generated in the period ta to tb, the third control signal Vgc is generated in the period tb to tc, the second control signal Vgb is generated in the period tc to td, and the second control signal Vgb is generated in the period td to te. None of the first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc are generated. The NOR gate 104 of FIG. 1 generates a logic 1 or high level output voltage during the period td to te. Since the period td to te is an overvoltage generation period or a period in which overvoltage may occur, the output of the NOR gate 104 indicates the possibility of overvoltage or overvoltage generation.
[0039]
The output terminal of the NOR gate 104 is connected to the control terminal of the switch 103. Accordingly, the switch 103 is turned on when the output of the NOR gate 104 is logic 1 or high level, and the drive signal is applied between the gate and the source of the overvoltage suppression switch Q0 from the drive power supply 102, and the switch Q0 is turned on. .
[0040]
When any of the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc is on, the terminal voltages of the capacitors Ca, Cb and Cc with respect to the primary windings N1a, N1b and N1c in the respective states. Is applied. At this time, a voltage having a turn ratio (N2a / N1 and N2b / N1) is applied between the terminals of the secondary windings N2a and N2b. At this time, the current of the reactor 23 is supplied from the first secondary winding N2a via the rectifier 21 when the terminal voltage of the secondary winding N2 is positive, and the terminal voltage of the secondary winding N2 is negative. Is supplied from the second secondary winding N2b via the rectifying element 22.
When all of the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are simultaneously turned off as shown in the period td to te in FIG. 5 without the overvoltage prevention circuit 100 according to the present invention. The current of the reactor 23 flows in both the direction from the first secondary winding N2a to the rectifying element 21 and the direction from the second secondary winding N2b to the rectifying element 22. Since the former and the latter are magnetically coupled, when the exciting current is ignored, the currents of the first and second secondary windings N2a and N2b have the same magnitude. Actually, there is a transformer excitation current (not shown), which is the difference between the former and latter currents.
However, when all the bidirectional switches are off and the light load, that is, the current of the reactor 23 is smaller than the excitation current of the transformer (not shown), the energization path for the excitation current is lost. For this reason, an excessive surge voltage is generated by the excitation current.
In the converter of FIG. 1 according to the present invention, since the overvoltage prevention circuit 100 is provided, the exciting current is switched even when all the bidirectional switches Qa, Qb, Qc are in the off state and no load is applied. Qo can be passed, and surge voltage caused by the excitation current can be prevented.
[0041]
This embodiment has the following advantages.
(1) In the conventional insulation type three-phase AC-DC converter, a converter circuit and an inverter circuit must be provided on the primary side of the insulation separation transformer, which inevitably increases in size. On the other hand, the apparatus of this embodiment is configured to provide first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc on the primary side of the transformer 2 and to control on / off thereof. Therefore, the number of switching elements is reduced, and the size and cost can be significantly reduced as compared with the conventional device.
(2) Since the number of conversion stages on the primary side of the transformer 2 is one, the loss is reduced compared to the conventional two-stage configuration, and the conversion efficiency can be improved.
(3) In the circuit of FIG. 1, since the primary side of the transformer 2 is a single stage, there is no need for a DC link capacitor provided between a conventional converter and an inverter, and the size and cost are reduced. Can be achieved.
(4) Since the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are on-controlled at different times, the power capacity of the secondary circuit of the transformer 2 can be suppressed. In addition, an output voltage Vo with less ripple can be obtained.
(5) Since a period in which all of the first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc are simultaneously turned off is provided, the first, second and third switches Qa, Qb and Qc are turned on. The time width can be adjusted to easily achieve output voltage control and power factor improvement.
(6) Since the overvoltage prevention circuit 100 is provided, it is possible to achieve overvoltage suppression when the first, second, and third bidirectional switches Qa, Qb, Qc are all turned off.
(7) The overvoltage of the first, second and third primary windings N1a, N1b and N1c can be prevented by the common overvoltage prevention circuit 100 on the secondary side, and the circuit configuration can be simplified.
(8) The overvoltage can be determined by the NOR gate 104, and the overvoltage determination can be performed quickly and reliably.
[0042]
[Second Embodiment]
Next, the three-phase AC-DC converter according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6, 7 and 8. However, in the three-phase AC-DC converter of the second embodiment, the control circuit 5 shown in FIG. 3 of the first embodiment is transformed into the control circuit 5a shown in FIG. In the second embodiment, reference is also made to FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 5, and the description of the parts common to the first embodiment is omitted.
[0043]
The control circuit 5a of the second embodiment of FIG. 6 includes a timing signal calculator 530 and a control signal forming circuit 550 obtained by modifying the timing signal calculator 53 and the control signal 55 in the control circuit 5 of FIG. Others are the same as in FIG.
[0044]
The modified timing signal calculator 530 of FIG. 6 is substantially the same as the timing signal calculator 53 of FIG. 3 except for the number of output lines. That is, the timing signal calculator 530 is connected to the second, third, fourth, fifth, and sixth timing signals Ga2, Gb1, Gb2, FIG. 3 by the first, second, and third lines 53a, 53b, and 53c. , Gc1, and Gc2, the first, second, and third timing signals Ga, Gb, and Gc including the same information are output. The first timing signal Ga is used to determine the turn-off timing of the first and second switches S1, S2 and the turn-on timing of the third and fourth switches S3, S4. The second timing signal Gb is used to determine the OFF timing of the third and fourth switches S3 and S4 and to determine the ON timing of the fifth and sixth switches S5 and S6. The third timing signal Gc is used to determine the OFF timing of the fifth and sixth switches S5 and S6. The first to third timing signals Ga, Gb and Gc and the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 in FIG. 3 have the following relationship.
Ga = Ga2 = Gc1
Gc = Gc2 = Gb1
Gb = Gb2
[0045]
The relationship between the first to third timing signals Ga to Gc of FIG. 6 and the first, second and third continuity command values Drs, Dst and Dtr input to the timing signal calculator 530 is as follows: As shown in the equation.
Ga = Drs
Gc = Drs + Dtr
Gb = Drs + Dst + Dtr (3)
In FIG. 5D, the first timing signal Ga is indicated by a solid line, the second timing signal Gb is indicated by a chain line, and the third timing signal Gc is indicated by a dotted line.
[0046]
A control signal forming circuit 550 connected to the timing signal calculator 530 and the sawtooth generator 54 forms first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc composed of PWM pulses. As shown in FIG. 7, the first, second and third comparators 56, 57 and 58 and the first, second and third control signals Vga and Vgb based on their outputs CP1, CP2 and CP3. , Vgc, and a logic circuit 59. Negative input terminals of the first, second, and third comparators 56, 57, and 58 are lines 53a and 53b that output the first, second, and third timing signals Ga, Gb, and Gc of the timing signal calculator 530, respectively. , 53c, respectively. The positive input terminals of the first, second and third comparators 56, 57 and 58 are connected to the output line 54 a of the sawtooth generator 54, respectively. In the first, second, and third comparators 56, 57, and 58, as shown in FIGS. 5D and 8A, the sawtooth wave Vt and the first, second, and third timing signals Ga are used. , Gb and Gc are compared, and first, second and third comparison outputs CP1, CP2 and CP3 shown in FIGS. 8B, 8C and 8D are obtained. That is, comparison outputs CP1, CP2, and CP3 are obtained in which the sawtooth wave Vt is at a high level during a period higher than the first, second, and third timing signals Ga, Gb, and Gc and is at a low level during a low period.
The logic circuit 59 includes a first NOT circuit 60, an exclusive OR gate 61, an AND gate 62, and a second NOT circuit 58a. The first NOT circuit 60 is connected to the first comparator 56. The first NOT circuit 60 inverts the first comparison output CP1 shown in FIG. 8B, and the first NOT circuit 60 shown in FIG. 5E and FIG. The control signal Vga is sent to the line 25. The exclusive OR gate 61 is connected to the first and second comparators 56 and 57, and the first and second comparison outputs CP1 and CP2 shown in FIGS. 8B and 8C are at different levels. The second control signal Vgb shown in FIG. The 3-input AND gate 62 is connected to the first and second comparators 56 and 57 and to the third comparator 58 via the second NOT circuit 58a, and FIG. The third and second comparison outputs CP1 and CP2 shown in (C) and the third comparison output CP3 in FIG. 8D and the third comparison output CP3 are all at a high level during the period from t2 to t3. The control signal Vgc is sent to the line 27. Note that the logic circuit 59 for forming the first, second, and third control signals Vga, Vgb, and Vgc is not limited to the circuit shown in FIG. 7, and logic elements other than the logic elements shown in FIG. It can also be configured using.
[0047]
The control signal forming circuit 550 generates a signal based on the sawtooth wave Vt and the first, second and third timing signals Ga, Gb and Gc shown in FIGS. ) (F) and the conditions for forming the first, second and third control signals shown in FIGS. 8E, 8G, 8F are as follows.
Vga is logical 1 (high level) when 0 ≦ Vt <Ga, and 0 (low level) otherwise.
Vgc is logical 1 when Ga ≦ Vt <Gc, and 0 otherwise.
Vgb is logical 1 when Gc ≦ Vt <Gb, and 0 otherwise.
As apparent from FIGS. 5E, 5G, and 8E, 8G, 8F, the logic of the first, second, and third control signals Vga, Vgb, and Vgc is 1 (high). It does not occur at the same time during the level) period, but occurs sequentially at different times.
[0048]
The first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc on the lines 25, 26 and 27 are sent to the control terminals of the first to sixth switches S1 to S6 in FIG. The first to sixth switches S1 to S6 are turned on when the first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc are logic 1 (high level).
[0049]
The first to third timing signals Ga, Gb, Gc output from the timing signal calculator 530 of the second embodiment are substantially the same as the first to sixth timing signals Ga1-Gc2 shown in FIG. The first, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc obtained from the control signal forming circuit 550 are also the same as those shown in FIGS. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained also by the second embodiment.
[0050]
[Third Embodiment]
Next, a three-phase AC-DC converter according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. However, in the three-phase AC-DC converter according to the third embodiment, the control circuit 5 shown in FIG. 3 of the first embodiment is transformed into the control circuit 5b shown in FIG. 9, and the others are the first embodiment. Therefore, the third embodiment also refers to FIGS. 1 and 2 and omits the description of the parts common to the first embodiment. The control circuit 5b of the third embodiment of FIG. 9 is provided with a timing signal calculator 531 obtained by modifying the timing signal calculator 53 in the control circuit 5 of FIG. Since it is formed in the same way as in FIG. 3, the same parts as those in FIG.
[0051]
The flag forming circuit 70 is connected to the lines 6a, 7a and 8a of the first, second and third line voltages Vrs, Vst and Vtr, and compares the voltages Vrs, Vst and Vtr shown in FIG. To form flags F = 1, 2 and 3.
That is, the flag 1 in the sections of 30 ° to 90 ° and 210 ° to 270 ° with respect to the first phase voltage Vr,
Flag 2 in 90 ° -150 ° and 270 ° -330 ° sections
The flag 3 is generated in the interval of 150 ° to 210 ° and −30 ° to + 30 °.
[0052]
The modified timing signal calculator 531 of FIG. 9 is formed substantially the same as the timing signal calculator 53 of FIG. 3 except for the calculation contents.
The relationship between the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 of FIG. 9 and the first, second and third energization command values Drs, Dst and Dtr inputted to the timing signal calculator 531 and the flag F is as follows. (4) As shown in the equation.
When flag F = 1
Ga1 = 0
Ga2 = Drs
Gb1 = Ga2 = Drs
Gb2 = Gb1 + Dst = Drs + Dst
Gc1 = Gb2 = Drs + Dst
Gc2 = Gc1 + Dtr = Drs + Dst + Dtr
When flag F = 2
Ga1 = Gc2 = Dst + Dtr
Ga2 = Ga1 + Drs = Drs + Dst + Dtr
Gb1 = 0
Gb2 = Dst
Gc1 = Gb2 = Dst
Gc2 = Gc1 + Dtr = Dst + Dtr
When flag F = 3,
Ga1 = Gc2 = Dtr
Ga2 = Ga1 + Drs = Dtr + Drs
Gb1 = Ga2 = Dtr + Drs
Gb2 = Gb1 + Dst = Dst + Dtr + Drs
Gc1 = 0
Gc2 = Dtr (4)
[0053]
The control signal forming circuit 551 in FIG. 9 is formed in the same manner as in FIG. 4, and the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 and the sawtooth wave Vt are compared with each other in FIGS. First, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc are formed and sent to the first to sixth switches S1 to S6.
[0054]
In FIG. 10, when the flag F = 1, the first phase switches S1 and S2, the second phase switches S3 and S4, and the third phase switches S5 and S6 are turned on in this order. When the flag F = 2, the second-phase, third-phase, and first-phase switches S3 and S4, S5 and S6, and S1 and S2 are turned on in this order. When the flag F = 3, the third-phase, first-phase and first-phase switches S5 and S6, S1 and S2, and S3 and S4 are turned on in this order. Therefore, according to the third embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the first to sixth switches S1 to S6 are turned on in one cycle consisting of 360 degrees of the AC power supply voltage. The effect that the shift | offset | difference of a period can be prevented can also be acquired.
[0055]
[Fourth Embodiment]
Next, a three-phase AC-DC converter according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. However, in the three-phase AC-DC converter of the fourth embodiment, the control circuit 5 shown in FIG. 3 of the first embodiment is transformed into the control circuit 5c shown in FIG. 11, and the others are the first embodiment. Therefore, the fourth embodiment also refers to FIGS. 1 and 2 and omits the description of the parts common to the first embodiment. Further, the control circuit 5c of the fourth embodiment in FIG. 11 includes a timing signal calculator 532, a control signal forming circuit 552, and a modification of the timing signal calculator 531 and the control signal forming circuit 551 in the control circuit 5b of FIG. The other parts are the same as those shown in FIG. 9, and the same parts as those shown in FIGS. 3, 7 and 9 are designated by the same reference numerals and their description is omitted.
[0056]
The modified timing signal calculator 532 of FIG. 11 is formed substantially the same as the timing signal calculator 531 of FIG. 9 except for the number of output lines. That is, the timing signal calculator 532 is connected to the first, second, third, fourth, fifth and sixth timing signals Ga1, Ga2 of FIG. 9 by the first, second and third lines 53a, 53b, 53c. , Gb1, Gb2, Gc1, and Gc2, the first, second, and third timing signals Ga, Gb, and Gc including the same information are output.
[0057]
The timing signal calculator 532 is connected to the absolute value circuits 50, 51, 52 and the flag forming circuit 70, and is supplied from the first, second and third energization rate command signals Drs, Dst, Dtr and the line 71. Based on the flag F, the following equation is calculated to output first, second, and third timing signals Ga, Gb, Gc.
When flag F = 1
Ga = Drs
Gb = Drs + Dst
Gc = Drs + Dst + Dtr
When flag F = 2
Ga = Dtr + Drs + Dst
Gb = Dst
Gc = Dst + Dtr
When flag F = 3,
Ga = Drs + Dtr
Gb = Dst + Dtr + Drs
Gc = Dtr (5)
[0058]
As shown in FIG. 12, the control signal forming circuit 552 shown in FIG. 11 has an input side switching circuit 73 and an output side switching circuit 73a added to the control signal forming circuit 550 shown in FIG. Is. The input side switching circuit 73 is connected between the first, second and third lines 53a, 53b and 53c and the first, second and third comparators 56, 57 and 58 and is connected by the line 72 in FIG. Connected to the flag forming circuit 70, the connection relationship between the lines 53a, 53b, 53c and the comparators 56, 57, 58 is switched according to the change of the flag F. The connection form by the switching circuit 73 is as follows.
When flag F = 1,
Ga line 53a is connected to the first comparator 56;
The Gb line 53b is connected to the third comparator 57,
Gc line 53c is connected to the second comparator 58.
Connected. Accordingly, when the flag is 1, as apparent from FIG. 10, the first and second switches S1, S2 are set, the fifth and sixth switches are set, and the third and fourth switches are set in this order. These switches are turned on.
When flag F = 2,
Ga line 53a is connected to the second comparator 58,
Gb line 53b is connected to first comparator 56,
Gc line 53c is connected to the third comparator 57.
Connected. Therefore, when the flag is 2, as is apparent from FIG. 10, the set of the third and fourth switches S3 and S4, the set of the first and second switches S1 and S2, the fifth and sixth switches S5, These switches are turned on in the order of the set of S6.
When flag F = 3,
The Ga line 53a is connected to the third comparator 57,
Gb line 53b is connected to second comparator 58,
Gc line 53c is connected to the first comparator 56.
Connected. Therefore, when the flag is 3, the set of the fifth and sixth switches S5 and S6, the set of the third and fourth switches S3 and S4, and the first and second switches S1 and S2 are in this order. The switch is turned on.
The output side switching circuit 73a is connected between the NOT circuit 60, the exclusive OR gate 61, the AND gate 62 and the first, second and third control signal output lines 25, 26, 27. Control is performed as follows by the flag F of the line 72.
When flag F = 1,
The output terminal of the NOT circuit 60 is connected to the Vga line 25.
The output terminal of the exclusive OR gate 61 is connected to the Vgb line 26.
The output terminal of the AND gate 62 is connected to the Vgc line 27.
When flag F = 2,
The output terminal of the NOT circuit 60 is connected to the Vgb line 26.
The output terminal of the exclusive OR gate 61 is connected to the Vgc line 27.
The output terminal of the AND gate 62 is connected to the Vga line 25.
When flag F = 3,
The output terminal of the NOT circuit 60 is connected to the Vgc line 27.
The output terminal of the exclusive OR gate 61 is connected to the Vga line 25.
An output terminal of the AND gate 62 is connected to the Vgb line 26.
[0059]
According to the fourth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and, in the same manner as in the third embodiment, the first to sixth first cycles in one cycle consisting of 360 degrees of the AC power supply voltage are obtained. It is also possible to obtain an effect that it is possible to prevent the shift of the ON period of the switches S1 to S6.
[0060]
[Fifth Embodiment]
Next, a three-phase AC-DC converter according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. However, in the three-phase AC-DC converter according to the fifth embodiment, the control circuit 5 shown in FIG. 3 of the first embodiment is transformed into the control circuit 5d shown in FIG. 13, and the others are the first embodiment. Therefore, the fifth embodiment also refers to FIGS. 1 and 2 and omits the description of the parts common to the first embodiment.
[0061]
The control circuit 5d of the fifth embodiment of FIG. 13 uses the timing signal calculator 53 and the control signal forming circuit 55 in the control circuit 5 of FIG. 3 in the waveforms of FIGS. 14 (D), (E), (F), and (G). The timing signal computing unit 533 and the control signal forming circuit 55 modified to obtain the above are provided, the flag forming circuit 70 is further provided, and the others are formed in the same manner as in FIG.
[0062]
Similarly to FIG. 9, the flag forming circuit 70 is connected to the lines 6a, 7a and 8a of the first, second and third line voltages Vrs, Vst and Vtr, and the voltages Vrs and Vst shown in FIG. , Vtr are compared by a comparator to form the same flags 1, 2 and 3 as in FIG.
[0063]
The timing signal calculator 533 is connected to the absolute value circuits 50, 51, 52 and the flag forming circuit 70, and is supplied from the first, second and third energization rate command signals Drs, Dst, Dtr and the line 71. Based on the flag F, the following equation (6) is calculated to output first, second, third, fourth, fifth and sixth timing signals Ga1, Ga2, Gb1, Gb2, Gc1, and Gc2. To do. In order to simplify the equation, in the following equation (6), 1− (Drs + Dst + Dtr) is represented by D, and the remainder when A is divided by B is represented by mod (A, B). A is (θ + 30) / 60, and B is 1. θ represents an angular position with reference to the first phase voltage Vr in FIG.
[0064]
When flag F = 1
Ga1 = D × mod {(θ + 30) / 60, 1} / 3
Ga2 = Ga1 + Drs
Gb1 = Ga2 + D / 3
Gb2 = Gb1 + Dst
Gc1 = Gb2 + D / 3
Gc2 = Gc1 + Dtr
When flag F = 2
Ga1 = Gc2 + D / 3
Ga2 = Ga1 + Drs
Gb1 = D × mod {(θ + 30) / 60, 1} / 3
Gb2 = Gb1 + Dst
Gc1 = Gb2 + D / 3
Gc2 = Gc1 + Dtr
When flag F = 3,
Ga1 = Gc2 + D / 3
Ga2 = Ga1 + Drs
Gb1 = Ga2 + D / 3
Gb2 = Gb1 + Dst
Gc1 = D × mod {(θ + 30) / 60, 1} / 3
Gc2 = Gc1 + Dtr (6)
[0065]
The first and second timing signals Ga1 and Ga2 form a first control signal Vga for turning on the first and second switches S1 and S2, as is apparent from FIGS. When the first timing signal Ga1 crosses the sawtooth wave Vt, a pulse is generated to turn on the first and second switches S1 and S2, and the second timing signal Ga2 crosses the sawtooth wave Vt. Then, the on-pulse of the first and second switches S1, S2 disappears.
The third and fourth timing signals Gb1 and Gb2 form a second control signal Vgb for turning on the third and fourth switches S3 and S4, as is apparent from FIGS. When the third timing signal Gb1 crosses the sawtooth wave Vt, a pulse is generated to turn on the third and fourth switches S3 and S4, and the fourth timing signal Gb2 crosses the sawtooth wave Vt. Then, the ON pulses of the third and fourth switches S3 and S4 disappear.
The fifth and sixth timing signals Gc1 and Gc2 form a third control signal Vgc for turning on the fifth and sixth switches S5 and S6, as is apparent from FIGS. When the fifth timing signal Gc1 crosses the sawtooth wave Vt, a pulse is generated to turn on the fifth and sixth switches S5 and S6, and the sixth timing signal Gc2 crosses the sawtooth wave Vt. Then, the on-pulses of the fifth and sixth switches S5 and S6 disappear.
[0066]
The control signal forming circuit 55 in FIG. 13 is formed in the same manner as in FIG. 4, and the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 and the sawtooth wave Vt are compared as shown in FIG. (E) First, second and third control signals Vga, Vgb and Vgc of (F) and (G) are output.
[0067]
In the fifth embodiment, as is clear from FIGS. 14E, 14F, and 14G, in the section where the flags F of 30 ° to 90 ° and 210 ° to 270 ° are 1, the first phase switch S1, These are on-controlled in the order of S2, third phase switches S5, S6, second phase switches S3, S4. When the flag F of 90 ° to 150 ° and 270 ° to 330 ° is 2, these are turned on in the order of the second phase switches S3 and S4, the first phase switches S1 and S2, and the third phase switches S5 and S6. Be controlled. In the section where the flag F of 150 ° to 210 ° and −30 ° to + 30 ° is 3, the third phase switches S5 and S6, the second phase switches S3 and S4, and the first phase switches S1 and S2 are arranged in this order. Etc. are on-controlled.
[0068]
According to the fifth embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the first to sixth in the 360-degree section of the AC power supply voltage as in the third and fourth embodiments. It is also possible to obtain an effect that it is possible to prevent the shift of the ON period of the switches S1 to S6. In addition, since the idle periods are arranged between the ON periods of the first phase, second phase and third phase switches S1 and S2, S3 and S4, and S5 and S6, two or three even if switching is delayed. It is possible to prevent two phase switches from being turned on at the same time. If the switches of a plurality of phases are turned on at the same time, the direction of the terminal voltage of the transformer 2 becomes unstable, and the operation stability decreases. In this embodiment, the above problem does not occur.
[0069]
[Sixth Embodiment]
In the three-phase AC-DC converter of the sixth embodiment, the control circuit 5 of the embodiment shown in FIG. 1 is modified to the control circuit 5e of FIG. 15, and the other components are the same as those of the first embodiment. It is.
[0070]
The control circuit 5e shown in FIG. 15 is obtained by adding a correction value calculator 74 and three subtractors 75, 76, 77 to the control circuit 5 shown in FIG. is there. Therefore, in FIG. 15, the same parts as those in FIG.
The correction value calculator 74 is connected to the first, second, and third multipliers 43, 44, 45, and performs the following calculation based on the first, second, and third current command values Irs, Ist, Itr. To obtain the correction value ΔI.
Figure 0004678100
Here, max (Irs, Ist, Itr) indicates the maximum of Irs, Ist, Itr, and min (Irs, Ist, Itr) indicates the minimum of Irs, Ist, Itr.
[0071]
The first, second, and third subtractors 75, 76, and 77 for correction are the first, second, and third multipliers 43, 44, and 45, and the first, second, and third dividers 47. , 48, 49, and subtracts the correction value ΔI obtained by the correction value calculator 74 from the first, second and third current command values Irs, Ist, Itr as shown in the following equation. Correction current command values Irs', Ist ', Itr' are output.
Irs ′ = Irs−ΔI
Ist ′ = Ist−ΔI
Itr ′ = Itr−ΔI (8)
If the correction value calculator 74 outputs a negative polarity correction value -ΔI, the first, second and third subtractors 75, 76 and 77 can be replaced with adders.
[0072]
FIG. 16 shows the state of each part of FIG. The first, second, and third current command values Irs, Ist, Itr in FIG. 16B obtained from the first, second, and third multipliers 43, 44, 45 are shown in FIG. The correction current values Irs ′, Ist ′, and Itr ′ shown in FIG. 16D are obtained from the first, second, and third subtractors 75, 76, and 77.
From the absolute value circuits 50, 51, 52, the first, second and third energization command signals Drs, Dst corresponding to the absolute values of the correction current command values Irs', Ist ', Itr' of FIG. , Dtr are obtained as shown in FIG. The timing signal calculator 53 obtains the first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 in the same manner as in the first embodiment by the above-described equation (2). The first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 are compared with the sawtooth wave Vt by the same control signal forming circuit 55 as in the first embodiment, and the first, second and second methods are used in the same manner as in the first embodiment. 3 control signals Vga, Vgb and Vgc are formed.
[0073]
When the first, second, and third continuity command signals Drs, Dst, and Dtr are formed as shown in FIG. 16E by applying the correction of ΔI, the first continuity command value in FIG. When Drs becomes zero in the interval of 0 to 60 degrees and 180 to 240 degrees with respect to the R-phase voltage, the first control signal Vga is maintained at zero, and the first and second switches S1 and S2 are turned off. Kept.
When the third energization rate command value Dtr becomes zero in the sections of 60 to 120 degrees and 240 to 300 degrees, the third control signal Vgc is maintained at zero, and the fifth and sixth switches S5 and S6 are turned off. Kept.
When the second energization rate command value Dst becomes zero at 120 to 180 degrees and 300 to 360 degrees, the second control signal Vgb is kept zero, and the third and fourth switches S3 and S4 are kept off. It is.
Since the on / off operation of the first to sixth switches S1 to S6 is interrupted during the period in which the control signal is maintained at zero, the number of switching operations per unit time of the first to sixth switches S1 to S6 is reduced. In addition, the switching loss is reduced and the efficiency is improved.
[0074]
[Seventh embodiment]
FIG. 17 shows a control circuit 5f of the seventh embodiment. The control circuit 5f in FIG. 17 adds a correction computing unit 74 'and correction first, second and third subtractors 75', 76 'and 77' to the control circuit 5 in FIG. Is configured in the same manner as in FIG. The correction computing unit 74 'has the same purpose as the correction computing unit 74 in FIG. 15, and forms a correction signal based on the line voltages Vrs, Vst, Vtr of the lines 6a, 7a, 8a. The first, second and third subtractors 75 ', 76' and 77 'are connected between the lines 6a, 7a and 8a and the multipliers 43, 44 and 45, and the first, second and third subtractors are connected. The correction value of the correction calculator 74 'is subtracted from the line voltages Vrs, Vst, Vtr. The correction by the subtracters 75 ', 76', 77 'is made so that the current command values Irs, Ist, Itr in FIG. 17 are the same as the corrected current command values Irs', Ist ', Itr' in FIG. Do. Thereby, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained by the seventh embodiment.
[0075]
[Eighth embodiment]
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
The transformer 2 includes a voltage Vrs during the ON period of the first and second switches S1 and S2, Vst during the ON period of the third and fourth switches S3 and S4, and the ON of the fifth and sixth switches S5 and S6. Vtr is applied during the period, and when any of the first to sixth switches S1 to S6 is OFF, a terminal voltage of 0 is applied. The average of the terminal voltage applied to the transformer 2 within one period of the sawtooth wave Vt is as follows.
Average transformer terminal voltage = Vrs × Drs + Vst × Dst + Vtr × Dtr (9)
[0076]
When the equation (9) is set to zero and the correction value ΔI is solved using the equations (1) and (2), the correction value ΔI becomes the following equation (10).
When Irs × Ist × Itr ≧ 0 or Vrs × Vst × Vtr ≧ 0,
Figure 0004678100
When Irs × Ist × Itr <0 or Vrs × Vst × Vtr <0,
Figure 0004678100
[0077]
FIG. 18 shows the operation according to the equation (10) as in FIG. When the correction current command values Irs ′, Ist ′, Itr ′ change as shown in FIG. 18D based on the correction value ΔI of FIG. 18C, the first, second, and third current ratio command values Drs, Dst, and Dtr change as shown in FIG. The first to sixth timing signals Ga1 to Gc2 are determined by equation (2).
[0078]
According to the eighth embodiment, as apparent from the above, the average terminal voltage of the transformer can be made zero. Therefore, an increase in the excitation current of the transformer is prevented, and the transformer 2 is less likely to be saturated.
The same correction as in the sixth, seventh, and eighth embodiments can be applied to the second to seventh embodiments.
[0079]
[Ninth Embodiment]
In FIG. 19, the DC-AC converter according to the ninth embodiment omits the current detector 10 shown in FIG. 1, and instead uses the input lines 14, 16, and 18 of the first, second, and third phase converter circuits. The first, second and third current detectors 97a, 97b and 97c are connected in series, and the detected values Ia, Ib and Ic are sent to the control circuit 5g, and the others are the same as in FIG. It is composed.
[0080]
As shown in FIG. 20, the control circuit 5g replaces the dividers 47, 48 and 49 of the control circuit 5 of FIG. 3 with subtractors 47 ′, 48 ′ and 49 ′, and the first, second and third of FIG. The detection currents Ia, Ib and Ic of the current detectors 97a, 97b and 97c are input to the subtractors 47 ', 48' and 49 'via the filters 98a, 98b and 98c, and the other configurations are the same as in FIG. It is a thing.
From the first, second and third subtractors 47 ', 48' and 49 ', the first, second and third current command values Irs, Ist and Itr and the first, second and third detections. Differences ΔIrs, ΔIst, ΔItr from the current values Ia, Ib, Ic are obtained, and based on these, the amplifiers 50, 51, 52 form the first, second and third current ratio command values Drs, Dst, Dtr. To do.
[0081]
According to the ninth embodiment, in addition to obtaining the same effect as in the first embodiment, each line current Ia, Ib, Ic is detected and fed back, so that the control response is improved. can get.
[0082]
[Tenth embodiment]
The first, second, and third bidirectional switches Qa, Qb, Qc of the first to ninth embodiments can be configured as shown in FIG.
The bidirectional switches Qa, Qb or Qc in FIG. 21 are the first, second, third and fourth switches Q1, Q2, Q3 and Q4 and the first, second, third and fourth diodes made of FETs. It consists of D1, D2, D3, D4 and a capacitor C, and is connected in series to the line 14, 16 or 18. The first and second switches Q1 and Q2 have opposite directions and are connected between the terminal P1 and the terminal P2. The third and fourth switches Q3 and Q4 have opposite directions and are connected between the terminals P1 and P2. The third and fourth switches Q3 and Q4 have opposite directions with respect to the first and second switches Q1 and Q2. The first, second, third and fourth diodes D1, D2, D3, D4 are connected in reverse parallel to the first, second, third and fourth switches Q1, Q2, Q3, Q4. . The capacitor C is connected between the interconnection point P3 of the first and second switches Q1 and Q2 and the interconnection point P4 of the third and fourth switches Q3 and Q4. The second terminal P2 is connected to the primary winding N1a, N1b or N1c.
[0083]
When a current in the first direction (positive direction) from the top to the bottom is supplied to the bidirectional switch Qa, Qb or Qc in FIG. 21, an on-control signal is given to the first and fourth switches Q1, Q4, The second and third switches Q2 and Q3 are kept off, and when a current in the second direction (negative direction) flows, an on-control signal is given to the second and third switches Q2 and Q3, and the first and fourth switches The switches Q1 and Q4 are kept off. The current in the first direction flows through both the path of the first switch Q1 and the second diode D2, and the path of the third diode D3 and the fourth switch Q4. The current in the second direction flows through both the path of the second switch Q2 and the first diode D1, and the path of the fourth diode D4 and the third switch Q3.
[0084]
When the first and fourth switches Q1 and Q4 are turned off while the current in the first direction is flowing, the capacitor C is connected in parallel to the first switch Q1 via the third diode D3. In addition, it is connected in parallel to the fourth switch Q4 via the second diode D2, and acts as a snubber capacitor to prevent the first and fourth switches Q1 and Q4 from being overvoltage.
When the second and third switches Q2 and Q3 are turned off while the current in the second direction is flowing, the capacitor C is connected in parallel to the second switch Q2 via the fourth diode D4. And connected in parallel to the third switch Q3 via the first diode D1, acting as a snubber capacitor, preventing the second and third switches Q2, Q3 from overvoltage. The electric charge of the capacitor C is discharged to zero through the transformer 2 when the bidirectional switch is turned on.
[0085]
When the bidirectional switches Qa, Qb, Qc of FIG. 21 are used, the snubber effect of the four switches Q1-Q4 can be obtained with one capacitor C. Although the third and fourth switches Q3 and Q4 and the third and fourth diodes D3 and D4 are added, they are used as a main current path, and the main current is divided and flows. In comparison, the current capacities of the first to fourth switches Q1 to Q4 can be reduced, and the switches Q3 and Q4 are not wasted.
[0086]
[Eleventh embodiment]
The first, second and third bidirectional switches Qa, Qb and Qc in FIGS. 1 and 19 are arranged separately on one side and the other side of the windings of the forward direction switch means and the reverse direction switch means. Can be configured. In FIG. 22 showing a modification of the first bidirectional switch Qa in FIG. 1, the first switch means Qa1 is connected to one side of the same first primary winding N1a as in FIG. The second switch means Qa2 is connected, and the same switching as the first bidirectional switch Qa of FIG. 1 is achieved by the combination of the first and second switch means Qa1 and Qa2.
[0087]
The first switch means Qa1 comprises a first switch S1 comprising a controllable semiconductor switch (eg FET or transistor or IGBT) and a first diode D1 connected in reverse parallel to the first switch S1. . The first main terminal (source or emitter) of the first switch S 1 is connected to the R-phase line 14. The second main terminal (drain or collector) of the first switch S1 is connected to one end of the first primary winding N1a as an AC load. The first diode D1 has a directivity that allows a current in the first direction from the R-phase line 14 side to the S-phase line 15 to flow through the first primary winding N1a to the first switch S1. Connected in parallel. The first diode D1 may be an individual diode, or may be a built-in diode called a body diode or a parasitic diode of the first switch S1 made of an FET, a transistor, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like. Good. The first drive circuit 31 for controlling on / off of the first switch S1 is connected between the R-phase line 14, that is, the first main terminal of the first switch S1 and the control terminal of the first switch S1. Has been. The first drive circuit 31 performs on / off control of the first switch S 1 in response to the first control signal Vga on the line 25.
[0088]
The second switch means Qa2 comprises a second switch S2 comprising a controllable semiconductor switch and a second diode D2 connected in reverse parallel to the second switch S2. The first main terminal (source or emitter) of the second switch S 2 is connected to the S-phase line 15. The second main terminal (drain or collector) of the second switch S2 is connected to the other end of the first primary winding N1a. The second diode D2 has a directivity that allows a current in the second direction from the S-phase line 15 to the R-phase line 14 to flow through the first primary winding N1a to the second switch S2. Connected in parallel. The second diode D2 may be an individual diode, or may be a built-in diode called a body diode or parasitic diode of the second switch S2 made of FET, transistor, IGBT or the like. A second drive circuit 32 for controlling on / off of the second switch S2 is connected between the S-phase line 15, that is, between the first main terminal of the second switch S2 and the control terminal of the second switch S2. Has been. The second drive circuit 32 controls the second switch S2 on / off in response to the first control signal Vga on the line 25.
[0089]
Although those corresponding to the second and third bidirectional switches Qb and Qc in FIG. 1 are not shown in FIG. 22, they are formed in the same manner as the first and second switch means Qa1 and Qa2 in FIG.
[0090]
In FIG. 22, since the source as the first main terminal of the first and second switches S1, S2 is connected to the power supply lines 14, 15, the potential of the source becomes the potential of the power supply lines 14, 15. Even if the voltage of the primary winding Na1 changes suddenly, the source-gate voltage does not change so much, and the first and second switches S1, S2 can be controlled stably.
The eleventh embodiment shown in FIG. 22 is the same as that shown in FIG. 1 except for the bidirectional switch, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0091]
[Twelfth embodiment]
The power conversion device according to the first embodiment shown in FIG. 23 is provided with an overvoltage prevention circuit 100a obtained by modifying the overvoltage prevention circuit 100 of FIG. 1, and the other configuration is the same as that of FIG. Therefore, in FIG. 23, substantially the same parts as those in FIG. The overvoltage detection circuit 100a of FIG. 23 is formed by adding the first and second diodes D11 and D12 to the overvoltage detection circuit 100 of FIG. The first diode D11 is connected between one end of the secondary winding N2 and the drain of the overvoltage suppression switch Q0, and the second diode D12 is the other end of the secondary winding N2 and the drain of the overvoltage suppression switch Q0. Connected between and. Accordingly, the overvoltage suppressing switch Q is connected in parallel to the first and second portions N2a and N2b of the secondary winding N2 via the first and second diodes D11 and D12. The first diode D11 has a direction of conduction when a voltage in the first direction is generated in the secondary winding N2, and the second diode D2 is opposite to the first direction in the secondary winding N2. It has directionality to conduct when a voltage in the second direction is generated. Since the first and second diodes D11 and D12 function in the same manner as the first and second rectifier elements 21 and 22 in FIG. 1 with respect to the overvoltage suppressing switch Q0, the twelfth embodiment in FIG. Also, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0092]
[Thirteenth embodiment]
In the thirteenth embodiment shown in FIG. 24, the transformer 2 in FIG. 23 is provided with a tertiary winding N3, to which the same overvoltage prevention circuit 100a as in FIG. 23 is connected. That is, in FIG. 24, the overvoltage prevention circuit 100a is not connected to the secondary winding N2, but is connected to the tertiary winding N3. Since the tertiary winding N3 is electromagnetically coupled to the primary windings N1a, N1b, N1c and the secondary winding N2, the first and second portions N3a, N3b of the tertiary winding N3 are first and second. If an overvoltage suppressing switch Q0 is connected via two diodes D11 and D12 and this switch Q0 is controlled to be on, overvoltage can be prevented as in FIGS.
[0093]
[Fourteenth Embodiment]
The power conversion device of the fourteenth embodiment is the same as that of FIG. 1 except that a modified overvoltage prevention circuit 100b shown in FIG. 25 is provided. An overvoltage prevention circuit 100b in FIG. 25 is obtained by modifying the overvoltage determination circuit 101 in the overvoltage prevention circuit 100 in FIG. 1 into an overvoltage determination circuit 101a, and the others are formed in the same manner as in FIG. The overvoltage determination circuit 101a shown in FIG. 25 includes a series circuit of a constant voltage diode ZD composed of a Zener diode connected between the cathodes of the first and second rectifying elements 21 and 22 and the center tap 20 and a resistor R1. . The interconnection point between the constant voltage diode ZD and the resistor R1 is connected to the gate of the switch Q0. Accordingly, when the voltage at both ends of the determination circuit 101a becomes higher than a predetermined value, the constant voltage diode ZD is turned on, the voltage of the resistor R1 is increased, and the overvoltage suppression switch Q0 is turned on, as in FIG. Overvoltage is suppressed. Therefore, the same effect as that of the first embodiment of FIG. 1 can be obtained by the fourteenth embodiment of FIG.
[0094]
[Fifteenth embodiment]
The power conversion device of the fifteenth embodiment is provided with an overvoltage determination circuit 101b obtained by modifying the overvoltage determination circuit 101 of FIG. 23 as shown in FIG. 26, and the others are formed in the same manner as FIG. The overvoltage determination circuit 101b of FIG. 26 is formed of a series circuit of a constant voltage diode ZD and a resistor R1 as in FIG. 25, and is connected between the cathodes of the first and second diodes D11 and D12 and the center tap 20. ing. Since the interconnection point between the constant voltage diode ZD and the resistor R1 is connected to the gate of the switch Q0, the switch Q0 is turned on when overvoltage occurs. Therefore, the same effect as that of the twelfth embodiment of FIG. 22 can be obtained by the embodiment of FIG.
[0095]
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) In the bidirectional switches Qa, Qb, Qc in FIG. 2, control signals are supplied to both the first switches 30a, 30b, 30c and the second switches 31a, 31b, 31c simultaneously. A control signal is supplied to the first switches 30a, 30b, 30c during the positive half-wave period of the AC voltages Vrs, Vst, Vtr, and a control signal is supplied to the second switches 31a, 31b, 31c during the negative half-wave period. Thus, the control loss of the switch can be reduced. Also, the first switch S1 in FIG. 22 can be controlled with an alternating negative half-wave, and the second switch S2 can be controlled with a positive half-wave.
(2) The configurations of the bidirectional switching elements Qa, Qb, Qc and the switches Qa1, Qa2 shown in FIG. 22 can be variously modified. For example, the switches 30a, 30b, 30c, 31a, 31b, 31c, Q1-Q4, S1 and S2 can be semiconductor switching elements such as IGBTs and transistors. Also, the diodes 32a, 32b, 32c, 33a, 33b, 33c, D1 to D4 can be built-in diodes of the switches 30a, 30b, 30c, 31a, 31b, 31c, Q1 to Q4, S1, and S2.
(3) The functions of the sixth to eighth embodiments can be added to the control circuit 5g of FIG.
(4) In the first to fifteenth embodiments, a part of each can be applied to other embodiments. For example, the bidirectional switches Qa, Qb, and Qc shown in FIG. 21 can be applied to the second to ninth embodiments. Further, the overvoltage prevention circuit 100 of FIG. 19 can be modified to the overvoltage prevention circuits 100a, 100b, 100c, etc. of FIGS. 23, 24, 25, and 26.
(5) An analog / digital converter (ADC) can be provided at the input stage of the control circuits 5 to 5g, and the control circuit can be configured as a digital circuit.
(6) In the fourth and fifth embodiments,
When F = 1, Ga ≦ Gc ≦ Gb,
When F = 2, Gb ≦ Ga ≦ Gc,
Gc ≦ Gb ≦ Ga when F = 3, but others are in order, for example,
When F = 1, Gb ≦ Gc ≦ Ga,
Gc ≦ Ga ≦ Gb when F = 2,
The same effect can be obtained when Ga ≦ Gb ≦ Gc when F = 3.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an AC-DC power converter according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the first, second and third bidirectional switches and the transformer of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing in detail the control circuit of FIG. 1;
4 is a circuit diagram showing a control signal forming circuit of FIG. 3;
5 is a waveform diagram showing the state of each part in FIG. 3. FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a control circuit of a second embodiment.
7 is a circuit diagram showing the control signal forming circuit of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a waveform diagram showing the state of each part in FIG. 6;
FIG. 9 is a circuit diagram showing a control circuit of a third embodiment.
10 is a waveform diagram showing the state of each part in FIG. 9;
FIG. 11 is a circuit diagram showing a control circuit of a fourth embodiment.
12 is a circuit diagram showing the control signal forming circuit of FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a control circuit of a fifth embodiment.
14 is a waveform diagram showing the state of each part in FIG. 13;
FIG. 15 is a circuit diagram showing a control circuit of a sixth embodiment.
16 is a waveform diagram showing the state of each part in FIG. 15;
FIG. 17 is a circuit diagram showing a control circuit of a seventh embodiment.
FIG. 18 is a waveform diagram showing the state of each part of the control circuit of the eighth embodiment.
FIG. 19 is a circuit diagram showing an AC-DC power converter according to a ninth embodiment.
20 is a circuit diagram showing in detail the control circuit of FIG. 19;
FIG. 21 is a circuit diagram showing a bidirectional switch of the AC-DC power converter of the tenth embodiment.
FIG. 22 is a circuit diagram showing a part of the power converter of the eleventh embodiment.
FIG. 23 is a circuit diagram showing a power conversion apparatus according to a twelfth embodiment.
FIG. 24 is a circuit diagram showing a part of a power conversion apparatus according to a thirteenth embodiment.
FIG. 25 is a circuit diagram showing a part of a power conversion apparatus according to a fourteenth embodiment.
FIG. 26 is a circuit diagram showing a part of a power conversion apparatus according to a fifteenth embodiment.
[Explanation of symbols]
1r, 1s, 1t 3-phase AC input terminal
2 transformer
3 Full-wave rectification smoothing circuit
5-5g Control circuit
100, 100a, 100b, 100c Overvoltage prevention circuit
Qa, Qb, Qc first, second and third bidirectional switches
N1a, N1b, N1c Primary winding
N2 secondary winding

Claims (6)

3相交流電源に接続される第1、第2及び第3の交流入力端子と、
前記第1の交流入力端子と前記第2の交流入力端子との間に接続された第1の1次巻線と、
前記第2の交流入力端子と前記第3の交流入力端子との間に接続された第2の1次巻線と、
前記第3の交流入力端子と前記第1の交流入力端子との間に接続された第3の1次巻線と、
前記第1、第2及び第3の1次巻線にそれぞれ電磁結合された2次巻線と、
前記第1の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と逆の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第1の双方向スイッチ手段と、
前記第2の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と逆の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第2の双方向スイッチ手段と、
前記第3の1次巻線に第1の方向の電流をオン・オフ制御して流すと共に前記第1の方向と反対の第2の方向の電流をオン・オフ制御して流すための第3の双方向スイッチ手段と、
前記2次巻線に接続された整流平滑回路と、
前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段を前記3相交流電源の交流電圧の周波数よりも高い周波数でオン・オフ制御するための第1、第2及び第3の制御信号を形成して前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段に供給するものであって、前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段の全てが同時にオフ状態になる期間が生じるように前記第1、第2及び第3の制御信号を形成する制御回路と
から成る電力変換装置。
First, second and third AC input terminals connected to a three-phase AC power source;
A first primary winding connected between the first AC input terminal and the second AC input terminal;
A second primary winding connected between the second AC input terminal and the third AC input terminal;
A third primary winding connected between the third AC input terminal and the first AC input terminal;
A secondary winding electromagnetically coupled to each of the first, second and third primary windings;
A first current for flowing a current in a first direction through the first primary winding with on / off control and a current in a second direction opposite to the first direction through on / off control. Two-way switch means,
A second for flowing a current in a first direction through the second primary winding with on / off control and a current in a second direction opposite to the first direction through on / off control. Two-way switch means,
A third for flowing a current in a first direction through the third primary winding with on / off control and flowing a current in a second direction opposite to the first direction with on / off control. Two-way switch means,
A rectifying / smoothing circuit connected to the secondary winding;
Forming first, second and third control signals for on / off control of the first, second and third bidirectional switch means at a frequency higher than the frequency of the AC voltage of the three-phase AC power supply The first, second, and third bidirectional switch means are supplied to the first, second, and third bidirectional switch means so that all the first, second, and third bidirectional switch means are turned off at the same time. And a control circuit for forming the first, second and third control signals.
更に、前記2次巻線の電圧が過電圧であること又は過電圧になる恐れがあることを判定する過電圧判定手段と、
前記判定手段から過電圧であること又は過電圧の恐れがあることを示す出力が得られた時に、前記2次巻線を短絡するための過電圧抑制用スイッチ手段と
を有していることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
Furthermore, an overvoltage determination means for determining that the voltage of the secondary winding is an overvoltage or a possibility of becoming an overvoltage,
And an overvoltage suppression switch unit for short-circuiting the secondary winding when an output indicating that there is an overvoltage or a risk of overvoltage is obtained from the determination unit. The power conversion device according to claim 1.
更に、前記第1、第2及び第3の1次巻線及び前記2次巻線に電磁結合された3次巻線と、
前記2次巻線又は前記3次巻線が過電圧であること又は過電圧になる恐れがあることを判定する過電圧判定手段と、
前記過電圧判定手段から過電圧であること又は過電圧の恐れがあることを示す出力が得られた時に、前記3次巻線を短絡するための過電圧抑制用スイッチ手段と
を有していることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
A third winding electromagnetically coupled to the first, second and third primary windings and the secondary winding;
Overvoltage determination means for determining that the secondary winding or the tertiary winding is overvoltage or may be overvoltage;
And an overvoltage suppression switch means for short-circuiting the tertiary winding when an output indicating that there is an overvoltage or a possibility of overvoltage is obtained from the overvoltage determination means. The power conversion device according to claim 1.
前記過電圧判定手段は、前記第1、第2及び第3の双方向スイッチ手段が同時にオフになる期間を過電圧の恐れのある期間として検出するものである請求項2又は3記載の電力変換装置。The power converter according to claim 2 or 3, wherein the overvoltage determining means detects a period in which the first, second and third bidirectional switch means are simultaneously turned off as a period in which there is a possibility of overvoltage. 前記2次巻線はセンタタップを有するものであり、
前記整流平滑回路は、前記2次巻線の一端に接続された第1の整流素子と、前記2次巻線の他端に接続された第2の整流素子と、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとに接続された平滑回路とから成り、
前記過電圧抑制用スイッチ手段は、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとの間に接続され且つ前記過電圧判定手段の出力に応答するように形成された制御可能なスイッチであることを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
The secondary winding has a center tap,
The rectifying / smoothing circuit includes a first rectifying element connected to one end of the secondary winding, a second rectifying element connected to the other end of the secondary winding, and the first and second rectifying elements. A smoothing circuit connected to the interconnection point of the output terminals of the rectifying element and the center tap,
The overvoltage suppression switch means is connected between the connection point of the output terminals of the first and second rectifying elements and the center tap, and is configured to respond to the output of the overvoltage determination means. The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion device is a switch that can be used.
前記2次巻線はセンタタップを有するものであり、
前記整流平滑回路は、前記2次巻線の一端に接続された第1の整流素子と、前記2次巻線の他端に接続された第2の整流素子と、前記第1及び第2の整流素子の出力端子の相互接続点と前記センタタップとに接続された平滑回路とから成り、
前記過電圧抑制用スイッチ手段は、前記2次巻線の一端に接続された第1の過電圧抑制用ダイオードと、前記2次巻線の他端に接続された第2の過電圧抑制用ダイオードと、前記第1及び第2の過電圧抑制用ダイオードの出力端子の相互接続点と前記センタタップとの間に接続され且つ前記過電圧判定手段の出力に応答するように形成された制御可能なスイッチとであることを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
The secondary winding has a center tap,
The rectifying / smoothing circuit includes a first rectifying element connected to one end of the secondary winding, a second rectifying element connected to the other end of the secondary winding, and the first and second rectifying elements. A smoothing circuit connected to the interconnection point of the output terminals of the rectifying element and the center tap,
The overvoltage suppression switch means includes a first overvoltage suppression diode connected to one end of the secondary winding, a second overvoltage suppression diode connected to the other end of the secondary winding, A controllable switch connected between the interconnection point of the output terminals of the first and second overvoltage suppression diodes and the center tap and configured to respond to the output of the overvoltage determination means; The power converter according to claim 2 characterized by things.
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