JP2010283989A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】三相間の電流平衡を保つことのできる電力変換装置を提供することを目的とする。
【解決手段】単相電力変換部12の第2整流回路201が備える一対の入力端子のうち、一方の入力端子を電源10の中性点に接続し、他方の入力端子を三相電力変換部11の第1整流回路101の負極出力側に接続した電力変換装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】単相電力変換部12の第2整流回路201が備える一対の入力端子のうち、一方の入力端子を電源10の中性点に接続し、他方の入力端子を三相電力変換部11の第1整流回路101の負極出力側に接続した電力変換装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電力変換装置に係り、特に、三相負荷と単相負荷とが混在する電力利用システムに適用可能な電力変換装置に関するものである。
三相電源線の他に中性線を備えた三相4線式の電源を用いて、三相負荷と単相負荷とが混在する複合機器を駆動する場合、三相のうちのいずれか一相を用いて単相交流電力を生成し、この単相交流電力を単相負荷に供給することが提案されている。
例えば、特許文献1には、図11に示すように、三相のうちのいずれか一相と中性点との間の相電圧から単相交流電力を生成し、単相負荷に単相交流電力を供給する電力変換装置が開示されている。
例えば、特許文献1には、図11に示すように、三相のうちのいずれか一相と中性点との間の相電圧から単相交流電力を生成し、単相負荷に単相交流電力を供給する電力変換装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されているように、三相のうちの一相を用いて単相交流電力を生成する場合、以下のような問題点があった。
即ち、図11において、単相電力変換装置と接続される相の相電流をIL1´,他の2相の電流をそれぞれIL2´,IL3´とした場合、図12に示すように、相電流IL1´に単相負荷へ供給される単相負荷電流IL4´が重畳されてしまい、三相間の電流平衡が保てないという問題があった。
更に、単相負荷電流IL4´は3次高調波成分を多く有していることから、相電流IL1´に高調波が含まれてしまい、高調波の大きさによっては、所定の高調波規格(例えば、IEC/EN61000-3-2等)を満足することができないという問題があった。
即ち、図11において、単相電力変換装置と接続される相の相電流をIL1´,他の2相の電流をそれぞれIL2´,IL3´とした場合、図12に示すように、相電流IL1´に単相負荷へ供給される単相負荷電流IL4´が重畳されてしまい、三相間の電流平衡が保てないという問題があった。
更に、単相負荷電流IL4´は3次高調波成分を多く有していることから、相電流IL1´に高調波が含まれてしまい、高調波の大きさによっては、所定の高調波規格(例えば、IEC/EN61000-3-2等)を満足することができないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、三相間の電流平衡を保つことのできる電力変換装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、三相4線式の電源に適用可能な電力変換装置であって、三相負荷に電力を供給する三相電力変換部と、単相負荷に電力を供給する単相電力変換部とを備え、前記三相電力変換部は、前記電源から出力された三相交流電力を直流電力に変換する第1整流回路と、前記第1整流回路によって整流された直流電力を三相交流電力に変換する第1インバータとを備え、前記単相電力変換部は、一方の入力端子が前記電源の中性点に接続され、他方の入力端子が前記第1整流回路の負極出力側に接続された第2整流回路と、前記第2整流回路から出力された直流電力を単相交流電力に変換する第2インバータとを具備する電力変換装置を提供する。
本発明は、三相4線式の電源に適用可能な電力変換装置であって、三相負荷に電力を供給する三相電力変換部と、単相負荷に電力を供給する単相電力変換部とを備え、前記三相電力変換部は、前記電源から出力された三相交流電力を直流電力に変換する第1整流回路と、前記第1整流回路によって整流された直流電力を三相交流電力に変換する第1インバータとを備え、前記単相電力変換部は、一方の入力端子が前記電源の中性点に接続され、他方の入力端子が前記第1整流回路の負極出力側に接続された第2整流回路と、前記第2整流回路から出力された直流電力を単相交流電力に変換する第2インバータとを具備する電力変換装置を提供する。
本発明によれば、単相電力変換部において、第2整流回路の一方の入力端子が電源の中性点に接続され、他方の入力端子が第1整流回路の負極出力側に接続されているので、三相電力変換部における整流後の電流を単相電力変換部へ入力させることができる。これにより、単相電力変換部へ供給する電流を電源の三相間にバランスよく負担させることができ、この結果、三相間の電流を平衡化させることができる。
上記電力変換装置は、前記第2整流回路の正極側の出力端子と前記第2インバータの正極側の入力端子との間に直列接続されたリアクトルと、前記リアクトルと並列に接続された共振用コンデンサとを更に備えていてもよい。
このように、リアクトルと共振用コンデンサとを並列に接続することにより、単相電力変換部における通電時間を長くすることができる。これにより、単相電力変換部における電流の周波数成分を、共振用コンデンサを有しない場合と比べて変化させることができる。この結果、共振用コンデンサを有しない場合に生じる3次の高調波成分を低減することができ、これに伴い、三相電力変換部に入力される各相電流の3次の高調波成分を抑制することが可能となる。
上記電力変換装置は、前記共振用コンデンサと直列に接続される抵抗を更に備えていてもよい。
このように、共振用コンデンサと直列に抵抗を接続することで、共振用コンデンサを接続することにより生ずる電流の急峻な立ち上がり(ピーク値)を低減させることが可能となる。これにより、単相負荷に供給される単相負荷電流の高調波成分を更に抑制することができ、この結果、三相電力変換部に入力される各相電流の高調波成分を更に抑制することが可能となる。
本発明によれば、三相間の電流平衡を保つことができるという効果を奏する。
以下に、本発明に係る電力変換装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示したブロック図である。本実施形態に係る電力変換装置は、三相4線式の電源に適用可能な電力変換装置であって、三相負荷に電力を供給する三相電力変換部11と、単相負荷に電力を供給する単相電力変換部12とを備えている。
〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示したブロック図である。本実施形態に係る電力変換装置は、三相4線式の電源に適用可能な電力変換装置であって、三相負荷に電力を供給する三相電力変換部11と、単相負荷に電力を供給する単相電力変換部12とを備えている。
三相電力変換部11は、三相4線式の電源10から出力された三相交流電力を直流電力に変換する第1整流回路101と、第1整流回路101によって整流された直流電力を三相交流電力に変換する第1インバータ102とを備えている。第1整流回路101の正極出力端子P1と負極出力端子N1との間には、平滑コンデンサ103が接続されている。換言すると、第1整流回路101と第1インバータ102との間には、平滑コンデンサ103が並列に接続されている。更に、第1整流回路101の正極出力端子P1と平滑コンデンサ103の正極側の接続点P2とは、リアクトル104を介して接続されている。
単相電力変換部12は、一方の入力端子が電源10の中性点Nに接続され、他方の入力端子が第1整流回路101の負極出力側に接続された第2整流回路201と、第2整流回路201から出力された直流電力を単相交流電力に変換する第2インバータ202とを備えている。具体的には、第2整流回路201の他方の入力端子は、第1整流回路101の負極出力端子N1と第1インバータ102の負極入力端子とを接続する配線、または、端子自体に直接的に接続されている。
第2整流回路201の正極出力端子P3と負極出力端子N3との間には、平滑コンデンサ203が接続されている。更に、第2整流回路201の正極出力端子P3と平滑コンデンサ203の正極側の接続点P4とは、リアクトル204を介して接続されている。
第2整流回路201の正極出力端子P3と負極出力端子N3との間には、平滑コンデンサ203が接続されている。更に、第2整流回路201の正極出力端子P3と平滑コンデンサ203の正極側の接続点P4とは、リアクトル204を介して接続されている。
このような回路構成において、電源10から出力された三相交流電力は、第1整流回路101によって直流電力に変換され、出力される。第1整流回路101から出力された直流電力は、第1インバータ102に入力される。第1インバータ102において、入力された直流電力は三相交流電力に変換され、三相負荷である三相交流モータ300に出力される。例えば、本実施形態に係る電力変換装置が空気調和機に電力を供給する電源装置に適用された場合、三相交流モータ300の一例としては、空気調和機のコンプレッサを駆動するモータが挙げられる。
また、単相電力変換部12において、第2整流回路201の一方の入力端子は電源10の中性点Nに、他方の入力端子は第1整流回路101の負極出力側に接続されていることから、電源10の中性点Nと第1整流回路101の負極出力側との間の電力が第2整流回路201に入力電力(三相全波整流非平滑直流電圧)として供給される。第2整流回路201から出力された直流電力は、リアクトル204及び平滑コンデンサ203の作用により、平滑化及び高調波成分(リップル)抑制され、第2インバータ202に入力される。この際、整流回路201は単相負荷電流が第1整流回路に逆流しない為の役割を有する。第2インバータ202において、入力された直流電力は単相交流電力に変換され、単相負荷である単相交流モータ400に出力される。例えば、本実施形態に係る電力変換装置が空気調和機に電力を供給する電源装置に適用された場合、単相交流モータ400の一例としては、空気調和機の室外機のファンを駆動するモータが挙げられる。
以上、説明してきたように、本実施形態によれば、電源10の中性点Nと第1整流回路101の負極出力側とから単相電力変換部12の電源(三相全波整流非平滑直流電圧)をとるので、負荷へ供給される電流(以下、「単相負荷電流」という。)を電源10の三相間にバランスよく負担させることができる。
この結果、図2に示すように、三相間の電流を平衡化させることができる。図2において、IL1,IL2,IL3は、図1に示すように三相の各相に流れる電流を示しており、IL4は、単相負荷電流である。図2から単相負荷電流IL4が、各相電流IL1,IL2,IL3にバランスよく分配されていることがわかる。
この結果、図2に示すように、三相間の電流を平衡化させることができる。図2において、IL1,IL2,IL3は、図1に示すように三相の各相に流れる電流を示しており、IL4は、単相負荷電流である。図2から単相負荷電流IL4が、各相電流IL1,IL2,IL3にバランスよく分配されていることがわかる。
また、電源10の中性点Nと第1整流回路101の負極出力側とから単相電力変換部12の入力電力を供給するので、平滑コンデンサ203の容量を小さくすることが可能となる。図3に、本実施形態に係る電力変換装置の平滑コンデンサ203に流れる電流Ic及び端子間電圧Vcを示す。また、図4に、比較例として、例えば、図11に示される構成のように、交流電源の中性点Nと三相のうちの一相とから単相電力変換部に入力電力を供給した場合の平滑コンデンサ203に流れる電流Ic及び端子間電圧Vcを示す。
本実施形態に係る電力変換装置によれば、図1に示すように、第1整流回路101により三相全波整流された後の電流の一部を単相電力変換部12に供給することから、平滑コンデンサ203の充放電の周期を図11に示した回路構成の場合よりも短くすることができる。この結果、図3に示すように、図4に比べて、平滑コンデンサ203に流れる電流Ic及び端子間電圧Vcを小さくでき、平滑コンデンサ203を小容量化することが可能となる。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について、図5を用いて説明する。
図5は、本実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示した図である。図5に示すように、本実施形態に係る電力変換装置は、単相電力変換部12において、リアクトル204と並列に共振用コンデンサ205が接続されている点において、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置と異なる。
次に、本発明の第2の実施形態について、図5を用いて説明する。
図5は、本実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示した図である。図5に示すように、本実施形態に係る電力変換装置は、単相電力変換部12において、リアクトル204と並列に共振用コンデンサ205が接続されている点において、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置と異なる。
共振用コンデンサ205をリアクトル204と並列に接続することで、単相負荷電流の周波数成分を変化させることができる。
図6は、共振用コンデンサ205を接続した場合の単相負荷電流IL4-1及び相電流IL-1と、共振用コンデンサ205を接続していない場合、即ち、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置の入力電流IL4及び相電流ILとを比較して示した図である。ここで、相電流IL-1は、各相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1のうちのいずれかを示している。即ち、本実施形態において、各相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1はいずれも位相が異なるのみで、波形は同一であるため、これら相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1のいずれかを代表例として示したものである。なお、相電流ILについても同様である。
図6は、共振用コンデンサ205を接続した場合の単相負荷電流IL4-1及び相電流IL-1と、共振用コンデンサ205を接続していない場合、即ち、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置の入力電流IL4及び相電流ILとを比較して示した図である。ここで、相電流IL-1は、各相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1のうちのいずれかを示している。即ち、本実施形態において、各相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1はいずれも位相が異なるのみで、波形は同一であるため、これら相電流IL1-1,IL2-1,IL3-1のいずれかを代表例として示したものである。なお、相電流ILについても同様である。
図6に示されるように、共振用コンデンサ205を接続することにより、単相負荷電流IL4-1の通電時間を長くすることができる(例えば、図6の領域A参照)。つまり、共振用コンデンサ205を接続しない場合の単相負荷電流IL4は、電流が流れない時間が周期的に現れている。このように、単相負荷電流IL4-1が流れている時間を長期化することにより、3次の高調波成分を低減させることができる。具体的には、図11に示した従来回路の場合、負荷電流は、負荷によっても変化するが、一般的に、電源電圧1周期分(50Hzの場合20ms)に対し、その約1/3期間分が流れることとなる。このため、図11に示した従来回路の単相負荷電流には電源電圧周期の3次成分が多く含まれることとなる。これに対し、本実施形態に係る電力変換装置によれば、単相負荷電流IL4-1の通電時間を長くすることができ、3次成分を低減することができる。更に、単相負荷電流IL4-1の周波数成分を変化させることにより、相電流IL-1のピーク値を低減させることができる(図6の領域B参照)。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について、図7を用いて説明する。
図7は、本実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示した図である。図7に示すように、本実施形態に係る電力変換装置は、単相電力変換部12において、リアクトル204と並列に、共振用コンデンサ205と抵抗206とを直列に接続した直列接続回路210が接続されている点において、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置と異なる。即ち、本実施形態に係る電力変換装置は、第2の実施形態に係る電力変換装置において、共振用コンデンサ205と直列に抵抗206が接続されている。
次に、本発明の第3の実施形態について、図7を用いて説明する。
図7は、本実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示した図である。図7に示すように、本実施形態に係る電力変換装置は、単相電力変換部12において、リアクトル204と並列に、共振用コンデンサ205と抵抗206とを直列に接続した直列接続回路210が接続されている点において、上述した第1の実施形態に係る電力変換装置と異なる。即ち、本実施形態に係る電力変換装置は、第2の実施形態に係る電力変換装置において、共振用コンデンサ205と直列に抵抗206が接続されている。
例えば、第2の実施形態に係る電力変換装置のように、リアクトル204と並列に共振用コンデンサ205を接続すると、上述したように、単相負荷電流IL4-1の通電時間を長くすることができるが、周期的に、電流値が一瞬増加する現象が起こる(図6の領域Aを参照)。そこで、周期的に発生する単相負荷電流IL4-1の瞬時的な増加を抑制するために、抵抗206を共振用コンデンサ205に直列接続する。図8に抵抗206の値を1Ω、5Ω、10Ωの3パターンに振ったときの単相負荷電流IL4-2の変化を示す。ここでは、5Ωの抵抗206を採用したときに、単相負荷電流IL4-2のピーク値が最小であった。また、図9に、抵抗206の値を1Ω、5Ω、10Ωの3パターンに振ったときの相電流IL-2を示す。図9に示すように、単相負荷電流IL4-2の低下に伴い、相電流IL-2の高調波成分が抑制されていることがわかる。なお、相電流IL-2の定義は、上述した第2の実施形態と同様である。
このように、本実施形態に係る電力変換装置によれば、共振用コンデンサ205と抵抗206とを直列に接続した直列接続回路210をリアクトル204と並列に接続するので、各相電流IL1-2,IL2-2,IL3-2に発生する高調数成分を更に抑制することができる。これにより、例えば、図10に示すように、高調波規格であるIEC/EN61000-3-2を満足する結果を得ることができる。図10は、図7に示した回路構成において、抵抗206として5Ωを採用した場合の試験結果を示したものである。図10において、PWHD(Partial weighted harmonic distortion)は部分加重高調波歪み、THD(Total harmonic distortion)は全高調波歪みである。
10 電源
11 三相電力変換部
12 単相電力変換部
101 第1整流回路
102 第1インバータ
103,203 平滑コンデンサ
104,204 リアクトル
201 第2整流回路
202 第2インバータ
205 共振用コンデンサ
206 抵抗
300 三相交流モータ
400 単相交流モータ
11 三相電力変換部
12 単相電力変換部
101 第1整流回路
102 第1インバータ
103,203 平滑コンデンサ
104,204 リアクトル
201 第2整流回路
202 第2インバータ
205 共振用コンデンサ
206 抵抗
300 三相交流モータ
400 単相交流モータ
Claims (3)
- 三相4線式の電源に適用可能な電力変換装置であって、
三相負荷に電力を供給する三相電力変換部と、
単相負荷に電力を供給する単相電力変換部と
を備え、
前記三相電力変換部は、
前記電源から出力された三相交流電力を直流電力に変換する第1整流回路と、
前記第1整流回路によって整流された直流電力を三相交流電力に変換する第1インバータと
を備え、
前記単相電力変換部は、
一方の入力端子が前記電源の中性点に接続され、他方の入力端子が前記第1整流回路の負極出力側に接続された第2整流回路と、
前記第2整流回路から出力された直流電力を単相交流電力に変換する第2インバータと
を具備する電力変換装置。 - 前記第2整流回路の正極側の出力端子と前記第2インバータの正極側の入力端子との間に直列接続されたリアクトルと、
前記リアクトルと並列に接続された共振用コンデンサと、
を具備する請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記共振用コンデンサと直列に接続される抵抗を備える請求項2に記載の電力変換装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018159552A1 (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | ダイキン工業株式会社 | 電源基板、電源ユニットならびに冷凍装置 |
JP2020502963A (ja) * | 2016-11-15 | 2020-01-23 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | 自動的に確立される入力電圧接続構成を備えた電力デバイス |
KR20200141289A (ko) * | 2019-06-10 | 2020-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 전력변환장치 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020502963A (ja) * | 2016-11-15 | 2020-01-23 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation | 自動的に確立される入力電圧接続構成を備えた電力デバイス |
WO2018159552A1 (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-07 | ダイキン工業株式会社 | 電源基板、電源ユニットならびに冷凍装置 |
AU2018227131B2 (en) * | 2017-03-03 | 2019-11-07 | Daikin Industries, Ltd. | Power supply substrate, power supply unit, and refrigerating device |
KR20200141289A (ko) * | 2019-06-10 | 2020-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 전력변환장치 |
KR102290302B1 (ko) * | 2019-06-10 | 2021-08-17 | 엘지전자 주식회사 | 전력변환장치 |
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