JP3400096B2 - 正弦波整流回路 - Google Patents
正弦波整流回路Info
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Description
続され、波形及び力率特性のよい入力電流を得る正弦波
整流回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】コンデンサ入力形整流回路は、構成が簡
単で構造コストの面でも有利なので、家電機器などに広
く利用されている。しかし、出力電流が高調波を含んで
いて、力率も低く電源系統に悪影響を与えるという問題
がある。 【０００３】前述の従来のコンデンサ入力形整流回路の
問題を解決するために、各種の回路が提案されている
が、回路構成が複雑であったり、ＰＷＭ（パルス幅変
調）などの複雑な制御が必要であり、製造コスト上でも
問題がある。 【０００４】そこで、本願の発明者等は、平成５年電気
学会産業応用部門全国大会講演論文集９５「正弦波コン
バータ」において、簡単な回路構成で制御も容易な正弦
波整流回路を提案している。 【０００５】図５は、提案の正弦波コンバータの構成を
示す回路図であり、交流電源１の端子間に、コンデンサ
２ａ、２ｂが互いに直列に接続してあり、コンデンサ２
ａと交流電源１の接続点と出力端子ｔ１間に、ダイオー
ド３ａとリアクトル４ａとが、互いに直列に接続してあ
る。同様に、コンデンサ２ｂと交流電源１の接続点と出
力端子ｔ２間に、ダイオード３ｄとリアクトル４ｂと
が、互いに直列に接続してあり、出力端子ｔ１、ｔ２間
にはコンデンサ５と負荷ＲＬとが、互いに並列に接続し
てある。 【０００６】また、出力端子ｔ１、ｔ２間に、スイッチ
ング素子６ａ、６ｂが、互いに直列に接続してあり、各
スイッチング素子６ａ、６ｂには、それぞれ逆並列ダイ
オード７ａ、７ｂが並列に接続されており、スイッチン
グ素子６ａ、６ｂの接続点と、コンデンサ２ａ、２ｂの
接続点が互いに接続されている。 【０００７】さらに、コンデンサ２ｂ及びダイオード３
ｄの接続点と、ダイオード３ａ及びリアクトル４ａの接
続点間にダイオード３ｃが接続してあり、コンデンサ２
ａ及びダイオード３ａの接続点と、ダイオード３ｄ及び
リアクトル４ｂの接続点間にダイオード３ｂが接続して
ある。 【０００８】次に、このような構成の提案の正弦波コン
バータの動作を説明する。 【０００９】図６は提案の正弦波コンバータの動作を示
す説明図である。 【００１０】回路動作は、電源電圧が正の半周期の間に
ついて４つのモードがありスイッチングにあわせて各モ
ードが繰り返される。 ・モード１ 図６（Ａ）のようにスイッチング素子６ａがオンすると
コンデンサ２ａ、リアクトル４ａを通る経路で電流が流
れ、エネルギーがリアクトル４ａに蓄積される。 ・モード２ スイッチング素子６ａがオフすると、リアクトル４ａに
蓄えられていたエネルギーが、図６（Ｂ）に示すよう
に、スイッチング素子６ｂの逆並列ダイオード７ｂを通
る経路により負荷に放出される。スイッチング素子６
ａ、６ｂの直列接続点とコンデンサ２ａ、２ｂの直列接
続点間に流れる電流はリアクトル４ａのエネルギーの放
出による電流とリアクトル４ｂへのエネルギーの蓄積に
よる電流との代数和の電流が流れる。 ・モード３ モード２において、リアクトル４ａに蓄えられていたエ
ネルギーが負荷に放出し終わると、図６（Ｃ）に示すモ
ード３に移り、リアクトル４ｂにエネルギーが蓄積され
る。 ・モード４ スイッチング素子６ｂがオフすると、図６（Ｄ）のよう
にリアクトル４ｂのエネルギーがスイッチング素子６ａ
の逆並列ダイオード７ａを通して負荷に放出される。二
つのスイッチング素子６ａ、６ｂは交互にオン・オフし
ているので、リアクトル４ｂのエネルギーの放出と同時
に、リアクトル４ａにエネルギーの蓄積が始まる。リア
クトル４ｂのエネルギーの放出が終わると、モード１に
戻り、以上の四つのモードが繰り返される。 【００１１】電源電圧が負の半周期になると、ダイオー
ド３ｂとダイオード３ｃが、ダイオード３ａ、ダイオー
ド３ｄに代わってオンするだけで回路動作は先のモード
１〜４を繰り返す。 【００１２】提案の正弦波コンバータでは、スイッチン
グ素子６ａ、６ｂのスイッチング周波数は、電源の周波
数よりはるかに高く選ばれているので、スイッチングの
一周期での電源電圧は一定であるとみなせる。従ってリ
アクトル４ａ、４ｂに流れる電流は電源電圧に比例した
三角波電流となる。二つのリアクトル４ａ、４ｂに流れ
る電流は、交互にエネルギーの蓄積、放出が行われるの
で、位相が半周期ずれた不連続電流となる。 【００１３】即ち、リアクトル４ａ、４ｂに流れる電流
はその平均値が電圧にほぼ比例した不連続電流になって
いるが、位相が互いに半周期ずれているため、連続した
正弦波状の電流が得られる。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】前述の提案に係る正弦
波コンバータは、単相交流電源の電圧を整流するもので
ある。 【００１５】本発明の目的は、リアクトルを交流側に挿
入することによって多相交流電源の電圧を整流する正弦
波整流回路を提供することにある。 【００１６】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、入力端子が交流電源に接続され、入力電
流を正弦波状にする正弦波整流回路において、前記交流
電源の各相端子に一端がそれぞれ接続され、他端を共通
に接続した複数のコンデンサと、これらのコンデンサ及
び前記交流電源の接続点と正弦波整流板回路の出力端子
の一端間に、それぞれ接続されたダイオード及びリアク
トルの直列接続回路と、前記出力端子の他端と前記ダイ
オード及びリアクトルの直列接続点間に、それぞれ接続
されたダイオードと、前記出力端子間に接続され、且つ
相互の接続点が前記複数のコンデンサの共通接続点に接
続された２個のスイッチング素子の直列接続回路と、前
記スイッチング素子にそれぞれ並列に接続される逆並列
ダイオードと、これらのスイッチング素子を、前記交流
電源の周波数よりも高い周波数で交互にオン・オフ制御
する制御手段とを有することを特徴とするものである。 【００１７】 【作用】本発明によると、正弦波整流回路の出力端子間
に接続され、且つ相互の接続点が、複数のコンデンサの
共通接続点に接続されている２個の直列接続されたスイ
ッチング素子を、交流電源の周波数よりも高い周波数で
交互にオン・オフさせる。 【００１８】この制御によって、コンデンサ及び交流電
源の接続点と出力端子間に、それぞれ接続されたダイオ
ード及びリアクトルの直列接続回路に電流が流れ、エネ
ルギーがリアクトルに蓄積される。次いで、スイッチン
グ素子に並列に接続された逆並列ダイオードを介して、
エネルギーが負荷に放出され、正弦波状の入力電流が得
られる。 【００１９】 【実施例】 実施例１ 本発明の第１の実施例を図１ないし図３を参照して説明
する。 【００２０】図１は本実施例の構成を示す回路図、図２
は本実施例の線間電圧、線電流波形図、図３は本実施例
の周波数スペクトラム図である。 【００２１】本実施例の構成は、基本的にはすでに説明
した単相の正弦波整流回路に基づいており、三相の交流
電源１の各相に対応してコンデンサ２ａ、２ｂ、２ｃが
設けられ、さらに各相に対応してダイオード及びリアク
トルの直列接続回路が設けられている。これらの直列接
続回路は、ダイオード３ａとリアクトル４ａの直列接続
回路、ダイオード３ｃとリアクトル４ｂの直列接続回
路、ダイオード３ｅとリアクトル４ｃの直列接続回路で
ある。 【００２２】そして、出力端子ｔ１、ｔ２間において、
ダイオード３ａに直列にダイオード３ｂが、ダイオード
３ｃに直列にダイオード３ｄが、ダイオード３ｅに直列
にダイオード３ｆが接続されている。本実施例のその他
の部分の構成は、各相に対応して、すでに説明した提案
に係る正弦波コンバータと同一である。 【００２３】本実施例を提案に係る正弦波コンバータと
同一動作条件で作動させた場合の線間電圧波形と対応す
る線電流波形を図２に示す。図２の線間電圧波形は線電
流より３０°位相が進んでいることから、力率は１であ
ることが明らかである。また、線電流の波形は正弦波に
なっており、図３から周波数スペクトラムを見ても高調
波が減少しており、特に第３次高調波の減少が著しいこ
とが明らかである。 実施例２ 次に、本発明の第２の実施例を図４を参照して説明す
る。 【００２４】図４は本実施例の構成を示す回路図であ
る。 【００２５】本実施例は、Ｎ相の電源電圧を整流するも
のであり、各相に対して第１の実施例と同一の回路構成
が施されている。 【００２６】本実施例では、一般に多相電源電圧に対し
て第１の実施例と同一の動作が行われ、スイッチング素
子２個を交互にオン・オフする簡単なシーケンズで、入
力電流を正弦波状に改善することが可能である。 【００２７】このように、各実施例によると、簡単な構
成で複雑な制御を必要とせずに、各相に設けたチョッパ
ー回路により、電源電圧に比例した電流を流し、それら
を重ね合わせて、リップルが少なく波形特性に優れ、力
率が１の正弦波出力電流を得ることが可能になる。 【００２８】 【発明の効果】本発明によると、出力端子間に接続さ
れ、且つ相互の接続点が、複数のコンデンサの共通接続
点に接続されている２個のスイッチング素子の直列接続
回路の各スイッチング素子が、交流電源の周波数よりも
高い周波数で交互にオン・オフ制御されると、コンデン
サ及び交流電源の接続点と出力端子間に、それぞれ接続
されたダイオード及びリアクトルの直列接続回路に電流
が流れ、リアクトルに蓄積されたエネルギーが、スイッ
チング素子に並列に接続された逆並列ダイオードを介し
て放出されるので、複雑な制御を行うことなく、波形特
性に優れ力率が１の正弦波状の入力電流を得ることがで
きる。
る。 【図２】同実施例の線間電圧、線電流波形図である。 【図３】同実施例の周波数スペクトラム図である。 【図４】本発明の第２の実施例の構成を示す回路図であ
る。 【図５】従来の正弦波コンバータの構成を示す回路図で
ある。 【図６】従来の正弦波コンバータの動作を示す図で、
（Ａ）〜（Ｄ）は４つの動作モードを示す説明図であ
る。 【符号の説明】 １ 交流電源 ２ａ〜２ｃ コンデンサ ３ａ〜３ｆ ダイオード ４ａ〜４ｃ リアクトル ５ コンデンサ ６ａ、６ｂ スイッチング素子 ７ａ、７ｂ 逆並列ダイオード
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 入力端子が交流電源に接続され、入力電
流を正弦波状にする正弦波整流回路において、 前記交流電源の各相端子に一端がそれぞれ接続され、他
端を共通に接続した複数のコンデンサと、 これらのコンデンサ及び前記交流電源の接続点と正弦波
整流回路の出力端子間に、それぞれ接続されたダイオー
ド及びリアクトルの直列接続回路と、 前記出力端子の他端と前記ダイオード及びリアクトルの
直列接続点間に、それぞれ接続されたダイオードと、 前記出力端子間に接続され、且つ相互の接続点が前記複
数のコンデンサの共通接続点に接続された２個のスイッ
チング素子の直列接続回路と、 前記スイッチング素子にそれぞれ並列に接続される逆並
列ダイオードと、 これらのスイッチング素子を、前記交流電源の周波数よ
りも高い周波数で交互にオン・オフ制御する制御手段と
を有することを特徴とする正弦波整流回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11346594A JP3400096B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 正弦波整流回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11346594A JP3400096B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 正弦波整流回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07303376A JPH07303376A (ja) | 1995-11-14 |
| JP3400096B2 true JP3400096B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=14612938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11346594A Expired - Lifetime JP3400096B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 正弦波整流回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3400096B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420962B1 (ko) * | 2001-10-20 | 2004-03-02 | 학교법인 포항공과대학교 | 고역률 하프 브리지형 컨버터 |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP11346594A patent/JP3400096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07303376A (ja) | 1995-11-14 |
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