JP2007053881A - Voltage converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧変換装置に関し、例えばモータや空調機に適用することができる。 The present invention relates to a voltage converter, and can be applied to, for example, a motor or an air conditioner.
電圧変換装置は、入力された交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、当該直流電圧を所望の3相交流電圧に変換するインバータとを備える。コンバータには、例えば倍電圧整流回路や全波整流回路などが採用される。 The voltage converter includes a converter that converts an input AC voltage into a DC voltage, and an inverter that converts the DC voltage into a desired three-phase AC voltage. As the converter, for example, a voltage doubler rectifier circuit, a full-wave rectifier circuit, or the like is employed.
なお、本発明に関連する技術を以下に示す。 In addition, the technique relevant to this invention is shown below.
コンバータに倍電圧整流回路が採用された場合には、出力を高めることが可能であるが、出力を低めた場合において変換効率が低下するという問題があった。 When a voltage doubler rectifier circuit is adopted for the converter, the output can be increased, but there is a problem that the conversion efficiency is lowered when the output is lowered.
コンバータに全波整流回路が採用された場合には、倍電圧整流回路を採用した場合よりも低出力時における変換効率が高まるが、顕著には改善されない。また、出力を高めることが困難である。 When a full-wave rectifier circuit is used for the converter, the conversion efficiency at the time of low output is higher than when a voltage doubler rectifier circuit is used, but it is not significantly improved. In addition, it is difficult to increase the output.
上記特許文献1では、倍電圧整流回路と全波整流回路とを切り換える技術が紹介されているが、低出力時においては変換効率が低い。
In
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電圧変換装置の変換効率を高め、しかも出力を高めることを可能にすることが目的とされる。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to increase the conversion efficiency of the voltage conversion device and increase the output.
この発明の請求項1にかかる電圧変換装置は、一対の入力端子(111,112)と、第1乃至第3の出力端子(121〜123)と、第1のスイッチ(S1)と、一方の端子と、前記入力端子の一方(112)に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第1のダイオード(Di7)と、前記入力端子の前記一方に接続される一方の端子と、他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第2のダイオード(Di8)と、二つの端子(131,132)を有し、当該端子の一方(131)が前記第1のダイオードの前記一方の端子に接続され、他方(132)が前記第1のスイッチ(S1)を介して前記入力端子の他方(111)に接続される第1のコンデンサ(C1)と、二つの端子(133,134)を有し、当該端子の一方(133)が前記第1のコンデンサの前記端子の前記他方に接続され、他方(134)が前記第2のダイオードの前記他方の端子に接続される第2のコンデンサ(C2)と、前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1のダイオードの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す前記第1乃至第3のトランジスタ(Tr1〜Tr3)と、前記第2のダイオードの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第4乃至第6のトランジスタ(Tr4〜Tr6)と、前記第1乃至第6のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第6のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第3乃至第8のダイオード(Di1〜Di6)と、前記入力端子の他方と前記第1のトランジスタの前記一方の端子との間に接続される第2のスイッチ(S2)とを備える。
The voltage converter according to
この発明の請求項2にかかる電圧変換装置は、請求項1記載の電圧変換装置であって、前記第1のコンデンサ(C1)の前記端子の前記他方(132)と、前記第1の出力端子(121)との間に接続される第3のスイッチ(S3)と、前記第1のトランジスタ(Tr1)の前記一方の端子と、前記第1の出力端子との間に接続される第4のスイッチ(S4)とを更に備える。 A voltage converter according to a second aspect of the present invention is the voltage converter according to the first aspect, wherein the other of the terminals (132) of the first capacitor (C1) and the first output terminal. A fourth switch connected between the third switch (S3) connected to (121), the one terminal of the first transistor (Tr1), and the first output terminal. A switch (S4).
この発明の請求項3にかかる電圧変換装置は、請求項1または請求項2記載の電圧変換装置であって、二つの端子を有し、オンした場合に当該端子の一方から他方へのみ電流を流す第7のトランジスタ(Tr11)と、前記入力端子の前記他方(111)に接続される一方の端子と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第9のダイオード(Di11)と、前記入力端子の前記一方(112)に接続される一方の端子と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第10のダイオード(Di12)と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記他方に接続される一方の端子と、前記入力端子の前記他方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第11のダイオード(Di13)と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記他方に接続される一方の端子と、前記入力端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第12のダイオード(Di14)とを更に備える。
A voltage conversion device according to
この発明の請求項4にかかる電圧変換装置は、請求項1記載の電圧変換装置であって、前記第1のダイオード(Di7)の前記他方の端子に接続される一方の端子と、前記第1のダイオードの前記一方の端子に接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第7のトランジスタ(Tr7)と、前記第2のダイオード(Di8)の前記他方の端子に接続される一方の端子と、前記第2のダイオードの前記一方の端子に接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第8のトランジスタ(Tr8)とを更に備える。 A voltage converter according to a fourth aspect of the present invention is the voltage converter according to the first aspect, wherein one terminal connected to the other terminal of the first diode (Di7), and the first A seventh transistor (Tr7) that has a second terminal connected to the one terminal of the diode of the first diode and that flows current only from the first terminal to the second terminal when it is turned on; It has one terminal connected to the other terminal of the second diode (Di8) and the other terminal connected to the one terminal of the second diode. And an eighth transistor (Tr8) that allows current to flow only from the one terminal to the other terminal.
この発明の請求項5にかかる電圧変換装置は、一対の入力端子(111,112)と、第1乃至第3の出力端子(121〜123)と、第1のスイッチ(S1)と、前記第1のスイッチを介して前記入力端子の一方(111)に接続される一方の端子と、他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第1のトランジスタ(Tr7)と、一方の端子と、前記第1のトランジスタの前記一方の端子に接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第2のトランジスタ(Tr8)と、二つの端子を有し、当該端子の一方が前記第1のトランジスタの前記他方の端子に接続され、他方が前記入力端子の他方(112)に接続される第1のコンデンサ(C1)と、二つの端子を有し、当該端子の一方が前記第2のトランジスタの前記一方の端子に接続され、他方が前記入力端子の前記他方に接続される第2のコンデンサ(C2)と、前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から他方の端子へのみ電流を流す第3乃至第5のトランジスタ(Tr1〜Tr3)と、前記第2のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第3の出力端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第6乃至第8のトランジスタ(Tr4〜Tr6)と、前記第1乃至第8のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第8のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第1乃至第8のダイオードと、前記入力端子の前記一方と前記第1の出力端子(121)との間に接続される第2のスイッチ(S2)とを備える。 A voltage converter according to a fifth aspect of the present invention includes a pair of input terminals (111, 112), first to third output terminals (121 to 123), a first switch (S1), and the first switch. A first terminal connected to one (111) of the input terminals via one switch and the other terminal, and when turned on, a current flows only from the one terminal to the other terminal. One transistor (Tr7), one terminal, and the other terminal connected to the one terminal of the first transistor. The second transistor (Tr8) that supplies current only to the terminal and two terminals, one of the terminals is connected to the other terminal of the first transistor, and the other is the other input terminal (112 1) connected to A capacitor (C1) and a second capacitor (C2) having two terminals, one of the terminals being connected to the one terminal of the second transistor and the other being connected to the other of the input terminals. ), One terminal connected to each of the first to third output terminals, and the other terminal connected to the other terminal of the first transistor. Third to fifth transistors (Tr1 to Tr3) for flowing current only from the one terminal to the other terminal, one terminal connected to the one terminal of the second transistor, and the first To the third output terminal, and the sixth to eighth transistors (Tr4 to Tr6) that flow current only from the one terminal to the other terminal when turned on. And one terminal connected to the other terminal of each of the first to eighth transistors, and the other terminal connected to the one terminal of each of the first to eighth transistors. The first to eighth diodes for allowing current to flow only from the one terminal to the other terminal, and the one of the input terminals and the first output terminal (121). And a second switch (S2).
この発明の請求項1にかかる電圧変換装置によれば、第1のスイッチをオフし、第2のスイッチをオンすることで、第1乃至第3及び第6のダイオードと第1及び第4のトランジスタで整流回路が構成される。整流回路では、第1及び第4のトランジスタを制御することで、入力される交流電圧を全波整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置の変換効率が向上する。しかも、第1乃至第6のトランジスタと第3乃至第8のダイオードを含み、第1及び第4のトランジスタと第3及び第6のダイオードとを当該整流回路と共有する3相インバータ回路が構成される。3相インバータ回路では、全波整流して得られる直流電圧を所望の3相交流電圧に変換することができる。 According to the voltage converter of the first aspect of the present invention, the first to third and sixth diodes and the first and fourth diodes are turned off by turning off the first switch and turning on the second switch. A transistor forms a rectifier circuit. In the rectifier circuit, by controlling the first and fourth transistors, the input AC voltage can be full-wave rectified and the power factor can be increased. Therefore, the conversion efficiency of the voltage conversion device is improved. In addition, a three-phase inverter circuit including the first to sixth transistors and the third to eighth diodes, and sharing the first and fourth transistors and the third and sixth diodes with the rectifier circuit is configured. The In the three-phase inverter circuit, a DC voltage obtained by full-wave rectification can be converted into a desired three-phase AC voltage.
他方、第1のスイッチをオンし、第2のスイッチをオフすることで、第1及び第2のダイオードと第1及び第2のコンデンサとで倍電圧整流回路が構成され、かつ第1乃至第6のトランジスタと第3乃至第8のダイオードとによって3相インバータ回路が構成される。よって、出力電力を高めることができ、しかも所望の交流電圧を得ることができる。 On the other hand, by turning on the first switch and turning off the second switch, a voltage doubler rectifier circuit is configured by the first and second diodes and the first and second capacitors, and the first to second The six transistors and the third to eighth diodes constitute a three-phase inverter circuit. Therefore, output power can be increased and a desired AC voltage can be obtained.
この発明の請求項2にかかる電圧変換装置によれば、第1及び第4のスイッチをオフし、第2及び第3のスイッチをオンし、かつ第1及び第4のトランジスタをオフした場合には、第1乃至第3及び第6のダイオードで全波整流回路が構成され、かつ第2、第3、第5及び第6のトランジスタと第4、第5、第7及び第8のダイオードとによってV結線インバータ回路が構成される。かかる構成では、6つのトランジスタのうち実質的には4つのトランジスタしか使用しないので、スイッチング損失が低減する。よって、電圧変換装置の変換効率が向上する。
According to the voltage converter of
また、第1及び第4のスイッチをオフし、第2及び第3のスイッチをオンし、かつ第1及び第4のトランジスタで所望のスイッチングを行った場合には、第1乃至第3及び第6のダイオードと第1及び第4のトランジスタとで構成される回路で、入力された交流電圧を全波整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置の変換効率が向上する。 When the first and fourth switches are turned off, the second and third switches are turned on, and the first and fourth transistors perform desired switching, the first to third and second switches 6 is a circuit composed of six diodes and first and fourth transistors, and can fully rectify the input AC voltage and increase the power factor. Therefore, the conversion efficiency of the voltage conversion device is improved.
他方、第1及び第4のスイッチをオンし、第2及び第3のスイッチをオフすることで、第1及び第2のダイオードと第1及び第2のコンデンサとで倍電圧整流回路が構成され、かつ第1乃至第6のトランジスタと第3乃至第8のダイオードとによって3相インバータが構成される。よって、出力電力を高め、所望の交流電圧を得ることができる。 On the other hand, by turning on the first and fourth switches and turning off the second and third switches, the voltage doubler rectifier circuit is configured by the first and second diodes and the first and second capacitors. The first to sixth transistors and the third to eighth diodes constitute a three-phase inverter. Therefore, output power can be increased and a desired alternating voltage can be obtained.
この発明の請求項3にかかる電圧変換装置によれば、第7のトランジスタ及び第9乃至第12のダイオードで構成される回路によって、入力された交流電圧を全波整流し、かつ力率を高めることができる。しかも、第1乃至第6のトランジスタのすべてを3相インバータの制御に用いることができる。 According to the voltage conversion device of the third aspect of the present invention, the input AC voltage is full-wave rectified and the power factor is increased by the circuit including the seventh transistor and the ninth to twelfth diodes. be able to. In addition, all of the first to sixth transistors can be used for controlling the three-phase inverter.
この発明の請求項4にかかる電圧変換装置によれば、第7及び第8のトランジスタを接続することで、第1のスイッチをオフし、第2のスイッチをオンしている場合に、入力される交流電圧を全波整流し、かつ力率を高めることができる。しかも、第1乃至第6のトランジスタのすべてを3相インバータの制御に用いることができる。 According to the voltage converter of claim 4 of the present invention, the seventh and eighth transistors are connected, so that the first switch is turned off and the second switch is turned on. The AC voltage can be full-wave rectified and the power factor can be increased. In addition, all of the first to sixth transistors can be used for controlling the three-phase inverter.
他方、第1のスイッチをオンし、第2のスイッチをオフしている場合には、第7及び第8のトランジスタを制御することで、入力される交流電圧を倍電圧整流し、しかも力率を高めることができる。よって、出力電力を高め、しかも変換効率を向上することができる。 On the other hand, when the first switch is turned on and the second switch is turned off, the seventh and eighth transistors are controlled so that the input AC voltage is doubled and rectified, and the power factor is increased. Can be increased. Therefore, the output power can be increased and the conversion efficiency can be improved.
この発明の請求項5にかかる電圧変換装置によれば、第1のスイッチをオフし、第2のスイッチをオンすることで、第1及び第2のコンデンサ、第3及び第6のトランジスタ及び第3及び第6のダイオードで整流回路が構成され、しかも、第3乃至第8のトランジスタと第3乃至第8のダイオードとを含み、第3及び第6のトランジスタと第3及び第6のダイオードとを整流回路と共有する3相インバータ回路が構成される。当該構成では、第1及び第2のトランジスタが使用されないので、電圧変換装置での損失が低減される。しかも、整流回路では、第3及び第6のトランジスタを制御することで、入力される交流電圧を倍電圧整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置の変換効率が向上する。
According to the voltage converter of
他方、第1のスイッチをオンし、第2のスイッチをオフすることで、第1及び第2のコンデンサ、第1及び第2のトランジスタ及び第1及び第2のダイオードで整流回路が構成され、第3乃至第8のトランジスタと第3乃至第8のダイオードとで3相インバータ回路が構成される。整流回路では、第1及び第2のトランジスタを制御することで力率を高めることができる。また、3相インバータ回路では、第3乃至第8のトランジスタを用いて
3相インバータ制御が行われるので、出力電力を高めやすい。
On the other hand, by turning on the first switch and turning off the second switch, a rectifier circuit is configured by the first and second capacitors, the first and second transistors, and the first and second diodes, The third to eighth transistors and the third to eighth diodes constitute a three-phase inverter circuit. In the rectifier circuit, the power factor can be increased by controlling the first and second transistors. Further, in the three-phase inverter circuit, the three-phase inverter control is performed using the third to eighth transistors, so that the output power can be easily increased.
第1の実施の形態.
図1は、本実施の形態にかかる電圧変換装置1aを概念的に示す。図1では、電圧変換装置1aに交流電圧Vinを供給する電源6、及び電圧変換装置1aの出力電力Wが供給されるモータ5も示されている。モータ5には、例えばIPM(Interior Permanent Magnet)モータが採用される。同様に、後述する実施の形態においても電源6及びモータ5が示されている。
First embodiment.
FIG. 1 conceptually shows the
電圧変換装置1aは、一対の入力端子111,112、一組の出力端子121〜123、スイッチS1,S2、ダイオードDi1〜Di8、コンデンサC1,C2及びトランジスタTr1〜Tr6を備える。トランジスタTr1〜Tr6には、IBGT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などが採用できる。後述するトランジスタTr7,Tr8,Tr11についても同様のことがいえる。以下では、IBGTを採用した場合について説明する。
The
入力端子112には、ダイオードDi7のカソード及びダイオードDi8のアノードがそれぞれ接続される。
The
コンデンサC1は、端子131,132を有する。端子131は、ダイオードDi7のアノードに接続される。端子132は、スイッチS1を介して入力端子111に接続される。
Capacitor C1 has
コンデンサC2は、端子133,134を有する。端子133はコンデンサC1の端子132に、端子134はダイオードDi8のカソードにそれぞれ接続される。
The capacitor C2 has
トランジスタTr1は、エミッタがダイオードDi7のアノードに、コレクタが出力端子121にそれぞれ接続される。当該エミッタ及びコレクタには、それぞれダイオードDi1のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr1 has an emitter connected to the anode of the diode Di7 and a collector connected to the
トランジスタTr2は、エミッタがダイオードDi7のアノードに、コレクタが出力端子122にそれぞれ接続される。当該エミッタ及びコレクタには、それぞれダイオードDi2のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr2 has an emitter connected to the anode of the diode Di7 and a collector connected to the
トランジスタTr3は、エミッタがダイオードDi7のアノードに、コレクタが出力端子123にそれぞれ接続される。当該エミッタ及びカソードには、それぞれダイオードDi3のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr3 has an emitter connected to the anode of the diode Di7 and a collector connected to the
トランジスタTr4は、エミッタが出力端子121に、コレクタがダイオードDi8のカソードにそれぞれ接続される。当該エミッタ及びカソードには、それぞれダイオードDi4のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr4 has an emitter connected to the
トランジスタTr5は、エミッタが出力端子122に、コレクタがダイオードDi8のカソードにそれぞれ接続される。当該エミッタ及びカソードには、それぞれダイオードDi5のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr5 has an emitter connected to the
トランジスタTr6は、エミッタが出力端子123に、コレクタがダイオードDi8のカソードにそれぞれ接続される。当該エミッタ及びカソードには、それぞれダイオードDi6のアノード及びカソードが接続される。
The transistor Tr6 has an emitter connected to the
スイッチS2は、入力端子111とトランジスタTr1のコレクタとの間に接続される。
The switch S2 is connected between the
かかる電圧変換装置1aによれば、スイッチS1をオフし、スイッチS2をオンすることで、ダイオードDi1,Di4,Di7,Di8とトランジスタTr1,Tr4とで整流回路が構成される。整流回路では、トランジスタTr1,Tr4を制御することで、電源6から供給される交流電圧Vinを全波整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置1aの変換効率が向上する。しかも、トランジスタTr1〜Tr6とダイオードDi1〜Di6とを含み、トランジスタTr1,Tr4及びダイオードDi1,Di4を当該整流回路と共有する3相インバータ回路が構成される。3相インバータ回路では、全波整流して得られる直流電圧を所望の3相交流電圧に変換することができる。
According to the
他方、スイッチS1をオンし、スイッチS2をオフすることで、ダイオードDi7,Di8とコンデンサC1,C2とで倍電圧整流回路が構成される。しかも、トランジスタTr1〜Tr6とダイオードDi1〜Di6とで3相インバータ回路が構成される。よって、電圧変換装置1aの出力電力Wを高めることができ、しかも所望の交流電圧を出力することができる。
On the other hand, when the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off, the diodes Di7 and Di8 and the capacitors C1 and C2 constitute a voltage doubler rectifier circuit. In addition, the transistors Tr1 to Tr6 and the diodes Di1 to Di6 constitute a three-phase inverter circuit. Therefore, the output power W of the
スイッチS1,S2のオン/オフは、例えばスイッチ制御部41によって制御することができる。また、トランジスタTr1〜Tr6のオン/オフは、トランジスタ制御部42によって制御することができる。図1には、かかる態様が示されている。
The on / off of the switches S1, S2 can be controlled by the
スイッチ制御部41には出力電力の指令値W0が入力され、スイッチ制御部41は、指令値W0に基づいてスイッチS1,S2の制御を行う。具体的には例えば、指令値W0が所定値より小さい場合にはスイッチS1,S2をそれぞれオフ及びオンとし、大きい場合にはそれぞれをオン及びオフとする。当該制御は、例えば信号Sg1をスイッチS1,S2に与えることで行われる。
A command value W0 of output power is input to the
トランジスタ制御部42は、電圧変換装置1aの出力電力W,出力電力の指令値W0及びスイッチ制御部の信号Sg1に基づいて、出力電力Wが指令値W0に収束するようにトランジスタTr1〜Tr6の制御を行う。当該制御は、例えば信号Sg2をトランジスタTr1〜Tr6に与えることで行われる。また、当該制御には、例えばPWM(Pulse Width Modulation)制御が採用できる。
The
電圧変換装置1aには、その入力端子111,112に外部回路Saが接続されても良い。図1ではこの構成が示されている。
An external circuit Sa may be connected to the
外部回路Saは、トランジスタTr11及びダイオードDi11〜Di14を有する。 The external circuit Sa includes a transistor Tr11 and diodes Di11 to Di14.
ダイオードDi11は、アノードが入力端子111に、カソードがトランジスタTr11のコレクタにそれぞれ接続される。
The diode Di11 has an anode connected to the
ダイオードDi12は、アノードが入力端子112に、カソードがトランジスタTr11のコレクタにそれぞれ接続される。
The diode Di12 has an anode connected to the
ダイオードDi13は、アノードがトランジスタTr11のエミッタに、カソードが入力端子111にそれぞれ接続される。
The diode Di13 has an anode connected to the emitter of the transistor Tr11 and a cathode connected to the
ダイオードDi14は、アノードがトランジスタTr11のエミッタに、カソードが入力端子112にそれぞれ接続される。
The diode Di14 has an anode connected to the emitter of the transistor Tr11 and a cathode connected to the
トランジスタTr11のスイッチングの制御は、トランジスタ制御部42で行っても良いし、別途設けられた制御部によって行っても良い。
The switching control of the transistor Tr11 may be performed by the
外部回路Saが接続されていない場合には、トランジスタTr1,Tr4によって全波整流と力率の改善とを行うため、3相インバータ回路の制御が制限されるおそれがある。しかし、外部回路Saによれば、電源6から供給される交流電圧Vinを全波整流し、かつ力率を高めることができるので、トランジスタTr1〜Tr6のすべてを3相インバータの制御に用いることができる。 When the external circuit Sa is not connected, full-wave rectification and power factor improvement are performed by the transistors Tr1 and Tr4, which may limit the control of the three-phase inverter circuit. However, according to the external circuit Sa, since the AC voltage Vin supplied from the power supply 6 can be full-wave rectified and the power factor can be increased, all of the transistors Tr1 to Tr6 can be used for controlling the three-phase inverter. it can.
第2の実施の形態.
図2は、本実施の形態にかかる電圧変換装置1bを概念的に示す。電圧変換装置1bは、第1の実施の形態で説明した電圧変換装置1aの構成を有し、さらにスイッチS3,S4を更に備える。
Second embodiment.
FIG. 2 conceptually shows the
スイッチS3は、コンデンサC1の端子132と出力端子121との間に接続される。
The switch S3 is connected between the terminal 132 of the capacitor C1 and the
スイッチS4は、トランジスタTr1のコレクタと出力端子121との間に接続される。
The switch S4 is connected between the collector of the transistor Tr1 and the
かかる電圧変換装置1bによれば、スイッチS1,S4をオフし、スイッチS2,S3をオンし、かつトランジスタTr1,Tr4をオフした場合には、ダイオードDi1,Di4,Di7,Di8で全波整流回路が構成される。しかも、トランジスタTr2,Tr3,Tr5,Tr6及びダイオードDi2,Di3,Di5,Di6とによってV結線インバータ回路が構成される。かかる構成では、6つのトランジスタTr1〜Tr6のうち実質的には4つのトランジスタTr2,Tr3,Tr5,Tr6しか使用しないので、スイッチング損失が低減される。よって、電圧変換装置1bの変換効率が向上する。
According to the
また、スイッチS1,S4をオフし、スイッチS2,S3をオンし、かつトランジスタTr1,Tr4で所望のスイッチングを行った場合には、ダイオードDi1,Di4,Di7,Di8とトランジスタTr1,Tr4で構成される回路で、電源6から供給される交流電圧Vinを全波整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置1bの変換効率が向上する。
When the switches S1 and S4 are turned off, the switches S2 and S3 are turned on, and the transistors Tr1 and Tr4 perform desired switching, the diodes Di1, Di4, Di7, and Di8 and the transistors Tr1 and Tr4 are included. In this circuit, the AC voltage Vin supplied from the power source 6 can be full-wave rectified and the power factor can be increased. Therefore, the conversion efficiency of the
他方、スイッチS1,S4をオンし、スイッチS2,S3をオフした場合には、第1の実施の形態で説明した電圧変換装置1aにおいてスイッチS1をオンし、スイッチS2をオフした場合と同様の回路が構成され、以って同様の効果が得られる。
On the other hand, when the switches S1 and S4 are turned on and the switches S2 and S3 are turned off, the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off in the
本実施の形態にかかる電圧変換装置1bにおいても、第1の実施の形態で説明したと同様に、入力端子111,112に外部回路Saを接続することで、同様の効果を得ることできる。
In the
第3の実施の形態.
図3は、本実施の形態にかかる電圧変換装置1cを概念的に示す。電圧変換装置1cは、第1の実施の形態で説明した電圧変換装置1aの構成を有し、さらにトランジスタTr7,Tr8を備える。
Third embodiment.
FIG. 3 conceptually shows the
トランジスタTr7は、コレクタがダイオードDi7のカソードに、エミッタがダイオードDi7のアノードにそれぞれ接続される。 The transistor Tr7 has a collector connected to the cathode of the diode Di7 and an emitter connected to the anode of the diode Di7.
トランジスタTr8は、コレクタがダイオードDi8のカソードに、エミッタがダイオードDi8のアノードにそれぞれ接続される。 The transistor Tr8 has a collector connected to the cathode of the diode Di8 and an emitter connected to the anode of the diode Di8.
トランジスタTr7,Tr8のスイッチングの制御は、例えばトランジスタ制御部42で行われる。
Switching of the transistors Tr7 and Tr8 is controlled by the
かかる電圧変換装置1cによれば、スイッチS1をオフし、スイッチS2をオンすることで、ダイオードDi1,Di4,Di7,Di8とトランジスタTr1,Tr4,Tr7,Tr8とで整流回路が構成される。整流回路では、トランジスタTr7,Tr8を制御することで、電源6から供給される交流電圧Vinを全波整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置1cの変換効率が向上する。しかも、トランジスタTr1〜Tr6とダイオードDi1〜Di6とを含む3相インバータ回路が構成される。3相インバータ回路は、トランジスタTr1,Tr4及びダイオードDi1,Di4を当該整流回路と共有するが、全波整流及び力率の改善がトランジスタTr7,Tr8によって行われるので、トランジスタT1〜Tr6のすべてを3相インバータの制御に用いることができる。
According to the
他方、スイッチS1をオンし、スイッチS2をオフした場合には、ダイオードDi7,Di8、トランジスタTr7,Tr8及びコンデンサC1,C2で整流回路が構成される。しかも、トランジスタTr1〜Tr6とダイオードDi1〜Di6とで3相インバータ回路が構成される。整流回路では、トランジスタTr7,Tr8のスイッチングを制御することで、電源6から供給される交流電圧Vinを倍電圧整流し、かつ力率を高めることができる。3相インバータ回路では、所望の交流電圧を出力することができる。 On the other hand, when the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off, the diodes Di7 and Di8, the transistors Tr7 and Tr8, and the capacitors C1 and C2 constitute a rectifier circuit. In addition, the transistors Tr1 to Tr6 and the diodes Di1 to Di6 constitute a three-phase inverter circuit. In the rectifier circuit, by controlling the switching of the transistors Tr7 and Tr8, the AC voltage Vin supplied from the power supply 6 can be double-voltage rectified and the power factor can be increased. The three-phase inverter circuit can output a desired AC voltage.
第4の実施の形態.
図4は、本実施の形態にかかる電圧変換装置1dを概念的に示す。電圧変換装置1は、第3の実施の形態で説明した電圧変換装置1cとは、スイッチS1及び入力端子112の他の構成要素に対する接続がそれぞれ異なる。なお、当該他の構成要素については、電圧変換装置1cの構成と同じである。
Fourth embodiment.
FIG. 4 conceptually shows the
スイッチS1は、入力端子111とトランジスタTr7のコレクタとの間に接続される。
The switch S1 is connected between the
入力端子112は、コンデンサC1とコンデンサC2との間に接続される。
The
かかる電圧変換装置1dによれば、スイッチS1をオフし、スイッチS2をオンすることで、コンデンサC1,C2、トランジスタTr1,Tr4及びダイオードDi1,Di4で整流回路が構成される。しかも、トランジスタTr1〜Tr6とダイオードDi1〜Di6とを含み、トランジスタTr1,Tr4及びダイオードDi1,Di4を整流回路と共有する3相インバータ回路が構成される。当該構成では、トランジスタTr7,Tr8が使用されないので、電圧変換装置の損失が低減される。しかも、整流回路では、トランジスタTr1,Tr4を制御することで、電源6から供給される交流電圧Vinを倍電圧整流し、かつ力率を高めることができる。よって、電圧変換装置の変換効率が向上する。
According to the
他方、スイッチS1をオンし、スイッチS2をオフした場合には、第3の実施の形態で説明した電圧変換装置1cにおいてスイッチS1をオンし、スイッチS2をオフした場合と同様の回路が構成され、以って同様の効果が得られる。しかも、トランジスタTr1〜Tr6のすべてを3相インバータの制御に用いることができるので、出力電力を高めやすい。
On the other hand, when the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off, a circuit similar to that when the switch S1 is turned on and the switch S2 is turned off in the
上述したいずれの実施の形態においても、トランジスタTr1〜Tr8,Tr11にはMOSFETを採用することができる。この場合、上述したトランジスタTr1〜Tr8,Tr11のエミッタ及びコレクタを、それぞれソース及びドレインと読み替えることで、同様の効果を得ることができる。 In any of the above-described embodiments, MOSFETs can be employed for the transistors Tr1 to Tr8 and Tr11. In this case, the same effect can be obtained by replacing the emitters and collectors of the transistors Tr1 to Tr8 and Tr11 described above with the source and the drain, respectively.
IGBT及びMOSFETを含めてトランジスタTr1〜Tr8,Tr11は、オンした場合に自身が有する一方の端子から他方の端子へのみ電流を流すと把握することができる。なお、IGBTを採用した場合には、コレクタが一方の端子、エミッタが他方の端子とそれぞれ把握される。また、MOSFETを採用した場合には、ドレインが一方の端子、ソースが他方の端子とそれぞれ把握される。 It can be understood that the transistors Tr1 to Tr8 and Tr11 including the IGBT and the MOSFET flow current only from one terminal to the other terminal when the transistors Tr1 to Tr8 and Tr11 are turned on. When the IGBT is employed, the collector is grasped as one terminal and the emitter is grasped as the other terminal. Further, when the MOSFET is employed, the drain is grasped as one terminal and the source is grasped as the other terminal.
また、ダイオードDi1〜Di8,Di11〜Di14については、アノードを一方の端子、カソードを他方の端子と把握して、一方の端子から他方の端子へのみ電流を流すと把握できる。 Further, regarding the diodes Di1 to Di8 and Di11 to Di14, it can be understood that the anode is regarded as one terminal and the cathode is regarded as the other terminal, and a current flows only from one terminal to the other terminal.
上述したいずれの実施の形態においても、入力端子112と電源6との間にコイルLを設けても良い。これにより、電源6から供給される交流電圧Vinに含まれるノイズを除去することができる。コイルLは、入力端子111と電源6との間に設けても良い。
In any of the above-described embodiments, the coil L may be provided between the
また、上述した電圧変換装置1c,1dは、IEC規格ClassAが必要とされる国内100V用の機器に対して適用することができる。
Moreover, the
111,112 入力端子
121〜123 出力端子
131〜134 端子
S1〜S4 スイッチ
Di1〜Di8,Di11〜Di14 ダイオード
Tr1〜Tr8,Tr11 トランジスタ
C1,C2 コンデンサ
111, 112 input terminals 121-123 output terminals 131-134 terminals S1-S4 switches Di1-Di8, Di11-Di14 diodes Tr1-Tr8, Tr11 transistors C1, C2 capacitors
Claims (5)
第1乃至第3の出力端子(121〜123)と、
第1のスイッチ(S1)と、
一方の端子と、前記入力端子の一方(112)に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第1のダイオード(Di7)と、
前記入力端子の前記一方に接続される一方の端子と、他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第2のダイオード(Di8)と、
二つの端子(131,132)を有し、当該端子の一方(131)が前記第1のダイオードの前記一方の端子に接続され、他方(132)が前記第1のスイッチ(S1)を介して前記入力端子の他方(111)に接続される第1のコンデンサ(C1)と、
二つの端子(133,134)を有し、当該端子の一方(133)が前記第1のコンデンサの前記端子の前記他方に接続され、他方(134)が前記第2のダイオードの前記他方の端子に接続される第2のコンデンサ(C2)と、
前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1のダイオードの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す前記第1乃至第3のトランジスタ(Tr1〜Tr3)と、
前記第2のダイオードの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第4乃至第6のトランジスタ(Tr4〜Tr6)と、
前記第1乃至第6のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第6のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第3乃至第8のダイオード(Di1〜Di6)と、
前記入力端子の他方と前記第1のトランジスタの前記一方の端子との間に接続される第2のスイッチ(S2)と
を備える、電圧変換装置。 A pair of input terminals (111, 112);
First to third output terminals (121 to 123);
A first switch (S1);
A first diode (Di7) having one terminal and the other terminal connected to one of the input terminals (112), and flowing current only from the one terminal to the other terminal;
A second diode (Di8) having one terminal connected to the one of the input terminals and the other terminal, and flowing current only from the one terminal to the other terminal;
There are two terminals (131, 132), one of the terminals (131) is connected to the one terminal of the first diode, and the other (132) is connected via the first switch (S1). A first capacitor (C1) connected to the other (111) of the input terminals;
It has two terminals (133, 134), one of the terminals (133) is connected to the other of the terminals of the first capacitor, and the other (134) is the other terminal of the second diode. A second capacitor (C2) connected to
One terminal connected to each of the first to third output terminals and the other terminal connected to the one terminal of the first diode, respectively, and when turned on The first to third transistors (Tr1 to Tr3) for flowing current only from the one terminal to the other terminal;
One terminal connected to the other terminal of the second diode and the other terminal connected to the first to third output terminals, respectively, and when turned on Fourth to sixth transistors (Tr4 to Tr6) for flowing current only from the one terminal to the other terminal;
One terminal connected to the other terminal of each of the first to sixth transistors and the other terminal connected to the one terminal of each of the first to sixth transistors; A third to eighth diodes (Di1 to Di6) that allow current to flow only from the one terminal to the other terminal,
A voltage conversion device comprising: a second switch (S2) connected between the other input terminal and the one terminal of the first transistor.
前記第1のトランジスタ(Tr1)の前記一方の端子と、前記第1の出力端子との間に接続される第4のスイッチ(S4)と
を更に備える、請求項1記載の電圧変換装置。 A third switch (S3) connected between the other (132) of the terminals of the first capacitor (C1) and the first output terminal (121);
The voltage converter according to claim 1, further comprising a fourth switch (S4) connected between the one terminal of the first transistor (Tr1) and the first output terminal.
前記入力端子の前記他方(111)に接続される一方の端子と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第9のダイオード(Di11)と、
前記入力端子の前記一方(112)に接続される一方の端子と、前記第7のトランジスタの前記端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第10のダイオード(Di12)と、
前記第7のトランジスタの前記端子の前記他方に接続される一方の端子と、前記入力端子の前記他方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第11のダイオード(Di13)と、
前記第7のトランジスタの前記端子の前記他方に接続される一方の端子と、前記入力端子の前記一方に接続される他方の端子とを有し、当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第12のダイオード(Di14)と
を更に備える、請求項1または請求項2記載の電圧変換装置。 A seventh transistor (Tr11) that has two terminals and flows current only from one of the terminals to the other when turned on;
One terminal connected to the other (111) of the input terminals and the other terminal connected to the one of the terminals of the seventh transistor, from the one terminal to the other terminal A ninth diode (Di11) for flowing current only to
One terminal connected to the one (112) of the input terminals and the other terminal connected to the one of the terminals of the seventh transistor, from the one terminal to the other terminal A tenth diode (Di12) for flowing current only to
One terminal connected to the other of the terminals of the seventh transistor and the other terminal connected to the other of the input terminals, and a current only from the one terminal to the other terminal An eleventh diode (Di13) for flowing
One terminal connected to the other of the terminals of the seventh transistor and the other terminal connected to the one of the input terminals, and a current only from the one terminal to the other terminal The voltage converter according to claim 1 or 2, further comprising a twelfth diode (Di14) for flowing a current.
前記第2のダイオード(Di8)の前記他方の端子に接続される一方の端子と、前記第2のダイオードの前記一方の端子に接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第8のトランジスタ(Tr8)と
を更に備える、請求項1記載の電圧変換装置。 One terminal connected to the other terminal of the first diode (Di7) and the other terminal connected to the one terminal of the first diode, and when turned on, A seventh transistor (Tr7) for flowing current only from the one terminal to the other terminal;
One terminal connected to the other terminal of the second diode (Di8) and the other terminal connected to the one terminal of the second diode, and when turned on, The voltage converter according to claim 1, further comprising an eighth transistor (Tr8) that allows current to flow only from the one terminal to the other terminal.
第1乃至第3の出力端子(121〜123)と、
第1のスイッチ(S1)と、
前記第1のスイッチを介して前記入力端子の一方(111)に接続される一方の端子と、他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第1のトランジスタ(Tr7)と、
一方の端子と、前記第1のトランジスタの前記一方の端子に接続される他方の端子とを有し、オンした場合に自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第2のトランジスタ(Tr8)と、
二つの端子を有し、当該端子の一方が前記第1のトランジスタの前記他方の端子に接続され、他方が前記入力端子の他方(112)に接続される第1のコンデンサ(C1)と、
二つの端子を有し、当該端子の一方が前記第2のトランジスタの前記一方の端子に接続され、他方が前記入力端子の前記他方に接続される第2のコンデンサ(C2)と、
前記第1乃至前記第3の出力端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から他方の端子へのみ電流を流す第3乃至第5のトランジスタ(Tr1〜Tr3)と、
前記第2のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第3の出力端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、オンした場合に当該一方の端子から当該他方の端子へのみ電流を流す第6乃至第8のトランジスタ(Tr4〜Tr6)と、
前記第1乃至第8のトランジスタの前記他方の端子にそれぞれ接続される一方の端子と、前記第1乃至第8のトランジスタの前記一方の端子にそれぞれ接続される他方の端子とを有し、自身が有する前記一方の端子から前記他方の端子へのみ電流を流す第1乃至第8のダイオードと、
前記入力端子の前記一方と前記第1の出力端子(121)との間に接続される第2のスイッチ(S2)と
を備える、電圧変換装置。 A pair of input terminals (111, 112);
First to third output terminals (121 to 123);
A first switch (S1);
One terminal connected to one (111) of the input terminals via the first switch, and the other terminal, and when turned on, current flows only from the one terminal to the other terminal. A first transistor (Tr7) to flow;
A second terminal that has one terminal and the other terminal connected to the one terminal of the first transistor, and that allows current to flow only from the one terminal of the first transistor to the other terminal when turned on; Transistor (Tr8) of
A first capacitor (C1) having two terminals, one of which is connected to the other terminal of the first transistor and the other of which is connected to the other (112) of the input terminal;
A second capacitor (C2) having two terminals, wherein one of the terminals is connected to the one terminal of the second transistor and the other is connected to the other of the input terminals;
One terminal connected to each of the first to third output terminals, and the other terminal connected to the other terminal of the first transistor. Third to fifth transistors (Tr1 to Tr3) for flowing current only from one terminal to the other terminal;
One terminal connected to the one terminal of the second transistor and the other terminal connected to the first to third output terminals, respectively, and when the terminal is turned on, the one terminal 6th to 8th transistors (Tr4 to Tr6) for flowing current only from the first to the other terminal,
One terminal connected to the other terminal of each of the first to eighth transistors and the other terminal connected to the one terminal of each of the first to eighth transistors; First to eighth diodes that allow current to flow only from the one terminal to the other terminal,
A voltage converter comprising a second switch (S2) connected between the one of the input terminals and the first output terminal (121).
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Cited By (2)
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JP2010259317A (en) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Minebea Co Ltd | Load driver |
JP2018186595A (en) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 株式会社東芝 | Power conversion device, and air conditioner |
-
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- 2005-08-19 JP JP2005238811A patent/JP2007053881A/en active Pending
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