JP3412828B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、インバータ装置や高力率コンバータ等の
電力変換装置に関するもので、特に直流電源の正極側母
線を基準とした電源を有する電力変換装置に関するもの
である。
電力変換装置に関するもので、特に直流電源の正極側母
線を基準とした電源を有する電力変換装置に関するもの
である。
背景技術
第７図は従来の３相ブリッジ回路よりなる３相電圧形
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
図において、11は直流電源、Ｐは直流電源11の正極側
母線、Ｎは直流電源11の負極側母線、12は直流電源11の
直流電力を所望の周波数、電圧の交流電力に変換する逆
変換器、T1〜T6はスイッチング素子、D1〜D6はスイッチ
ング素子T1〜T6にそれぞれ逆並列接続されるダイオー
ド、21〜26はスイッチング素子T1〜T6を駆動するためそ
れぞれ絶縁された駆動用電源、31〜36はスイッチング素
子T1〜T6をそれぞれ駆動するための駆動回路、Vpは直流
電源11の正極側母線Ｐを基準とする電源、U,V,Wは出力
端子、50はインバータ装置により駆動されるモータであ
る。
母線、Ｎは直流電源11の負極側母線、12は直流電源11の
直流電力を所望の周波数、電圧の交流電力に変換する逆
変換器、T1〜T6はスイッチング素子、D1〜D6はスイッチ
ング素子T1〜T6にそれぞれ逆並列接続されるダイオー
ド、21〜26はスイッチング素子T1〜T6を駆動するためそ
れぞれ絶縁された駆動用電源、31〜36はスイッチング素
子T1〜T6をそれぞれ駆動するための駆動回路、Vpは直流
電源11の正極側母線Ｐを基準とする電源、U,V,Wは出力
端子、50はインバータ装置により駆動されるモータであ
る。
逆変換器12は、直流電源11の正負極間に上アーム回路
（スイッチング素子T1とダイオードD1とを逆並列接続さ
れてなる上アーム回路、スイッチング素子T2とダイオー
ドD2とを逆並列接続されてなる上アーム回路、スイッチ
ング素子T3とダイオードD3とを逆並列接続されてなる上
アーム回路）と下アーム回路（スイッチング素子T4とダ
イオードD4とを逆並列接続されてなる下アーム回路、ス
イッチング素子T5とダイオードD5とを逆並列接続されて
なる下アーム回路、スイッチング素子T6とダイオードD6
とを逆並列接続されてなる下アーム回路）とを３組で構
成した３相ブリッジ回路と、駆動用電源21〜26と、駆動
回路31〜36とから構成される。
（スイッチング素子T1とダイオードD1とを逆並列接続さ
れてなる上アーム回路、スイッチング素子T2とダイオー
ドD2とを逆並列接続されてなる上アーム回路、スイッチ
ング素子T3とダイオードD3とを逆並列接続されてなる上
アーム回路）と下アーム回路（スイッチング素子T4とダ
イオードD4とを逆並列接続されてなる下アーム回路、ス
イッチング素子T5とダイオードD5とを逆並列接続されて
なる下アーム回路、スイッチング素子T6とダイオードD6
とを逆並列接続されてなる下アーム回路）とを３組で構
成した３相ブリッジ回路と、駆動用電源21〜26と、駆動
回路31〜36とから構成される。
第８図は従来の３相電圧形PWMインバータ装置の回路
構成を示す図で、サイリスタを用いて構成した突入電流
制限回路を有するものである。図において、12、21〜2
6、31〜36、50、T1〜T6、D1〜D6、Ｐ、Ｎ、Ｕ、Ｖ、Ｗ
は、第７図と同様であり、その説明を省略する。
構成を示す図で、サイリスタを用いて構成した突入電流
制限回路を有するものである。図において、12、21〜2
6、31〜36、50、T1〜T6、D1〜D6、Ｐ、Ｎ、Ｕ、Ｖ、Ｗ
は、第７図と同様であり、その説明を省略する。
R,S,Tは交流電源、13は交流電源R,S,Tを整流して直流
電力に変換するダイオードブリッジより成る順変換器、
14は直流電源の母線P,N間に接続され、順変換器13の出
力である直流電圧を一定に保ち、逆変換器12の制御を平
滑に行う働きをする平滑コンデンサ、R5は平滑コンデン
サ14への突入電流を制限する突入電流制限用の抵抗、15
は抵抗R5を短絡するサイリスタ、R6はサイリスタ15のゲ
ート電流制限用の抵抗、16はサイリスタ15の点弧用のフ
ォトカプラ、17はフォトカプラ16の点弧信号を制御する
制御回路、Vpはサイリスタ15のゲート制御及びフォトカ
プラ点弧用の電源である。
電力に変換するダイオードブリッジより成る順変換器、
14は直流電源の母線P,N間に接続され、順変換器13の出
力である直流電圧を一定に保ち、逆変換器12の制御を平
滑に行う働きをする平滑コンデンサ、R5は平滑コンデン
サ14への突入電流を制限する突入電流制限用の抵抗、15
は抵抗R5を短絡するサイリスタ、R6はサイリスタ15のゲ
ート電流制限用の抵抗、16はサイリスタ15の点弧用のフ
ォトカプラ、17はフォトカプラ16の点弧信号を制御する
制御回路、Vpはサイリスタ15のゲート制御及びフォトカ
プラ点弧用の電源である。
電源Vp、抵抗R5、サイリスタ15、抵抗R6、フォトカプ
ラ16、及び制御回路17で突入電流制限回路を構成してい
る。
ラ16、及び制御回路17で突入電流制限回路を構成してい
る。
次に突入電流制限回路の動作について説明する。
交流電源R,S,Tを投入した時、平滑コンデンサ14への
充電電流が順変換器13に流れるが、平滑コンデンサ14は
一般に容量が大きいため、この充電電流は過大な突入電
流となる。
充電電流が順変換器13に流れるが、平滑コンデンサ14は
一般に容量が大きいため、この充電電流は過大な突入電
流となる。
このため、一般には平滑コンデンサ14の回路に抵抗R5
を挿入し、交流電源R,S,Tの投入時に流れる、平滑コン
デンサ14への突入電流を抵抗R5により制限し、順変換器
13を保護するようにしている。
を挿入し、交流電源R,S,Tの投入時に流れる、平滑コン
デンサ14への突入電流を抵抗R5により制限し、順変換器
13を保護するようにしている。
一定時間後に平滑コンデンサ14が充電されると、サイ
リスタ15を点弧して抵抗R5の両端を短絡し、運転が開始
される。サイリスタ15の点弧（オン、オフ動作）は、抵
抗R6、フォトカプラ16及び制御回路17により行う。直流
電源の正極側母線Ｐを基準としたスイッチングレギュレ
ータ等の電源Vpから、フォトカプラ16及びサイリスタ15
のゲートへの電流の供給をする。
リスタ15を点弧して抵抗R5の両端を短絡し、運転が開始
される。サイリスタ15の点弧（オン、オフ動作）は、抵
抗R6、フォトカプラ16及び制御回路17により行う。直流
電源の正極側母線Ｐを基準としたスイッチングレギュレ
ータ等の電源Vpから、フォトカプラ16及びサイリスタ15
のゲートへの電流の供給をする。
第９図は従来の３相電圧形PWMインバータ装置の正極
側母線の電流を検出する電流検出回路の構成を示す図で
ある。
側母線の電流を検出する電流検出回路の構成を示す図で
ある。
図において、11、12、21〜26、31〜36、50、Ｐ、Ｎ、
Ｕ、Ｖ、Ｗは第７図と同様であり、その説明を省略す
る。
Ｕ、Ｖ、Ｗは第７図と同様であり、その説明を省略す
る。
Poは直流電源11の正極側母線、R7は直流電源11の正極
側母線ＰとPo間に直列に接続した電流検出用の抵抗、18
は抵抗R7の電圧を直流電源の正極側母線と絶縁するため
の絶縁アンプ、19は電流検出をする検出回路、Vpは絶縁
アンプ18の駆動用電源で直流電源の正極側母線Poを基準
としている。
側母線ＰとPo間に直列に接続した電流検出用の抵抗、18
は抵抗R7の電圧を直流電源の正極側母線と絶縁するため
の絶縁アンプ、19は電流検出をする検出回路、Vpは絶縁
アンプ18の駆動用電源で直流電源の正極側母線Poを基準
としている。
絶縁アンプ18の入力部は抵抗R7の両端と接続され、出
力部は検出回路19と接続されている。電源Vpの正極側は
絶縁アンプ18の電源入力部Ａに接続する。
力部は検出回路19と接続されている。電源Vpの正極側は
絶縁アンプ18の電源入力部Ａに接続する。
次に電流検出回路の動作について説明する。
直流電源11の正極側に電流が流れると、直流電源11の
正極側母線ＰとPo間に直列に接続されている抵抗R7の両
端に電圧が発生する。この抵抗R7の両端に発生した電圧
を、絶縁アンプ18を介して検出回路19に入力することに
より、直流電源11の正極側母線に流れる電流を検出す
る。
正極側母線ＰとPo間に直列に接続されている抵抗R7の両
端に電圧が発生する。この抵抗R7の両端に発生した電圧
を、絶縁アンプ18を介して検出回路19に入力することに
より、直流電源11の正極側母線に流れる電流を検出す
る。
インバータ装置や高力率コンバータ等の従来の電力変
換装置は、以上のように構成されていたので、保護回路
等の電源が直流電源の正極側を基準とする電源である場
合、直流電源の正極側母線を基準としたスイッチングレ
ギュレータ等の別電源が必要であり、回路規模が大きく
なり、コストアップとなるという問題点があった。
換装置は、以上のように構成されていたので、保護回路
等の電源が直流電源の正極側を基準とする電源である場
合、直流電源の正極側母線を基準としたスイッチングレ
ギュレータ等の別電源が必要であり、回路規模が大きく
なり、コストアップとなるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、例えばスイッチングレギュレータ等の別
電源を不要とし、回路規模を小型化し、安価に、直流電
源の正極側母線を基準とする電源を得られる電力変換装
置を得ることを目的とする。
されたもので、例えばスイッチングレギュレータ等の別
電源を不要とし、回路規模を小型化し、安価に、直流電
源の正極側母線を基準とする電源を得られる電力変換装
置を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る電力変換装置は、スイッチング素子と
ダイオードとが逆並列接続されてなる上アーム回路と、
スイッチング素子とダイオードとが逆並列接続されてな
る下アーム回路とを少なくとも２組以上有し、直流電源
の正負極間に接続されるブリッジ回路と、前記上アーム
回路のスイッチング素子を駆動するため絶縁された駆動
用電源と、前記下アーム回路のスイッチング素子を駆動
するため絶縁された駆動用電源と、前記上アーム回路の
スイッチング素子を駆動するため絶縁された駆動用電源
の正極側にアノード側を接続したダイオードと、一つの
端子をこのダイオードのカソード側を接続するとともに
他の端子を直流電源の正極側に接続したコンデンサと、
を備えたものである。
ダイオードとが逆並列接続されてなる上アーム回路と、
スイッチング素子とダイオードとが逆並列接続されてな
る下アーム回路とを少なくとも２組以上有し、直流電源
の正負極間に接続されるブリッジ回路と、前記上アーム
回路のスイッチング素子を駆動するため絶縁された駆動
用電源と、前記下アーム回路のスイッチング素子を駆動
するため絶縁された駆動用電源と、前記上アーム回路の
スイッチング素子を駆動するため絶縁された駆動用電源
の正極側にアノード側を接続したダイオードと、一つの
端子をこのダイオードのカソード側を接続するとともに
他の端子を直流電源の正極側に接続したコンデンサと、
を備えたものである。
また、前記上アーム回路のスイッチング素子を駆動す
るため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側を接
続されるダイオードに、直列に抵抗を接続したものであ
る。
るため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側を接
続されるダイオードに、直列に抵抗を接続したものであ
る。
さらに、前記上アーム回路のスイッチング素子を駆動
するため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側を
接続されるダイオードのカソード側接続部とコンデンサ
との間に抵抗を接続したものである。
するため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側を
接続されるダイオードのカソード側接続部とコンデンサ
との間に抵抗を接続したものである。
さらにまた、運転開始時において、少なくとも上アー
ムのスイッチング素子の内１つ以上がオンするように制
御するようにしたものである。
ムのスイッチング素子の内１つ以上がオンするように制
御するようにしたものである。
また、直流電源の正極側母線に直列に接続された抵抗
と、この抵抗と並列に接続されたサイリスタと、からな
る突入電流制限回路を有し、このサイリスタの点弧用電
源として、一つの端子をこのダイオードのカソード側を
接続するとともに他の端子を直流電源の正極側に接続し
た前記コンデンサの電圧を使用するようにしたものであ
る。
と、この抵抗と並列に接続されたサイリスタと、からな
る突入電流制限回路を有し、このサイリスタの点弧用電
源として、一つの端子をこのダイオードのカソード側を
接続するとともに他の端子を直流電源の正極側に接続し
た前記コンデンサの電圧を使用するようにしたものであ
る。
さらに、直流電源の正極側母線に直列に接続された抵
抗と、この抵抗の電圧を正極側母線と絶縁するための絶
縁アンプと、検出回路と、からなる電流検出回路を有
し、この絶縁アンプの駆動用電源として、一つの端子を
このダイオードのカソード側を接続するとともに他の端
子を直流電源の正極側に接続した前記コンデンサの電圧
を使用するようにしたものである。
抗と、この抵抗の電圧を正極側母線と絶縁するための絶
縁アンプと、検出回路と、からなる電流検出回路を有
し、この絶縁アンプの駆動用電源として、一つの端子を
このダイオードのカソード側を接続するとともに他の端
子を直流電源の正極側に接続した前記コンデンサの電圧
を使用するようにしたものである。
図面の簡単な説明
第１図は、本発明に係わる電圧形PWMインバータ装置
の回路の一実施の形態を示す図である。
の回路の一実施の形態を示す図である。
第２図は、一般に使用されている電圧形PWMインバー
タ装置のPWMパルスを得る動作原理を示す図である。
タ装置のPWMパルスを得る動作原理を示す図である。
第３図は、本発明に係わる実施の形態２による電圧形
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
第４図は、本発明に係わる実施の形態３による電圧形
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
第５図は、本発明に係わる実施の形態５による電圧形
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
第６図は、本発明に係わる実施の形態６による電圧形
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
第７図は、従来の３相ブリッジ回路よりなる３相電圧
形PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
形PWMインバータ装置の回路構成を示す図である。
第８図は、従来の３相電圧形PWMインバータ装置の回
路構成を示す図で、サイリスタを用いて構成した突入電
流制限回路を有するものである。
路構成を示す図で、サイリスタを用いて構成した突入電
流制限回路を有するものである。
第９図は、従来の３相電圧形PWMインバータ装置の正
極側母線の電流を検出する電流検出回路の構成を示す図
である。
極側母線の電流を検出する電流検出回路の構成を示す図
である。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
第１図は本発明に係わる電圧形PWMインバータ装置の
回路の一実施の形態を示す図である。図において、11は
直流電源、Ｐは直流電源11の正極側母線、Ｎは直流電源
11の負極側母線、12は直流電源11から直流電力を所望の
周波数、電圧の交流電力に変換する逆変換器、U,V,Wは
出力端子、50はインバータ装置により駆動されるモータ
である。
回路の一実施の形態を示す図である。図において、11は
直流電源、Ｐは直流電源11の正極側母線、Ｎは直流電源
11の負極側母線、12は直流電源11から直流電力を所望の
周波数、電圧の交流電力に変換する逆変換器、U,V,Wは
出力端子、50はインバータ装置により駆動されるモータ
である。
逆変換器12は、直流電源11の正負極間に上アーム回路
（スイッチング素子T1とダイオードD1とを逆並列接続さ
れてなる上アーム回路、スイッチング素子T2とダイオー
ドD2とを逆並列接続されてなる上アーム回路、スイッチ
ング素子T3とダイオードD3とを逆並列接続されてなる上
アーム回路）と下アーム回路（スイッチング素子T4とダ
イオードD4とを逆並列接続されてなる下アーム回路、ス
イッチング素子T5とダイオードD5とを逆並列接続されて
なる下アーム回路、スイッチング素子T6とダイオードD6
とを逆並列接続されてなる下アーム回路）とを３組で構
成した３相ブリッジ回路と、駆動用電源21〜26と、駆動
回路31〜36とから構成される。
（スイッチング素子T1とダイオードD1とを逆並列接続さ
れてなる上アーム回路、スイッチング素子T2とダイオー
ドD2とを逆並列接続されてなる上アーム回路、スイッチ
ング素子T3とダイオードD3とを逆並列接続されてなる上
アーム回路）と下アーム回路（スイッチング素子T4とダ
イオードD4とを逆並列接続されてなる下アーム回路、ス
イッチング素子T5とダイオードD5とを逆並列接続されて
なる下アーム回路、スイッチング素子T6とダイオードD6
とを逆並列接続されてなる下アーム回路）とを３組で構
成した３相ブリッジ回路と、駆動用電源21〜26と、駆動
回路31〜36とから構成される。
D7〜D9は逆電圧ブロック用ダイオード、C1はエネルギ
ーを蓄積し、電圧を確保するためのコンデンサであり、
またリップルを除去する効果を有する。Vcはコンデンサ
C1による電源、ic1はコンデンサC1に流れる電流であ
る。
ーを蓄積し、電圧を確保するためのコンデンサであり、
またリップルを除去する効果を有する。Vcはコンデンサ
C1による電源、ic1はコンデンサC1に流れる電流であ
る。
駆動用電源21〜23の正極側に、それぞれダイオードD7
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側をコンデンサC1と接続し、コンデンサC1の他の端子
を直流電源11の正極側母線Ｐに接続する。
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側をコンデンサC1と接続し、コンデンサC1の他の端子
を直流電源11の正極側母線Ｐに接続する。
次に動作について説明する。
上アームのスイッチング素子T1がオンの時、Ｕ点電位
はＰ点電位とほぼ同一となり、スイッチング素子T1を駆
動するため絶縁された電源21の正極側よりダイオードD7
を通じてコンデンサC1にic1が流れ、コンデンサC1を充
電する。
はＰ点電位とほぼ同一となり、スイッチング素子T1を駆
動するため絶縁された電源21の正極側よりダイオードD7
を通じてコンデンサC1にic1が流れ、コンデンサC1を充
電する。
同様に上アームのスイッチング素子T2,T3がオンの
時、スイッチング素子T2,T3を駆動するため絶縁された
電源22,23の正極側よりダイオードD8,D9を通してコンデ
ンサC1を充電する。
時、スイッチング素子T2,T3を駆動するため絶縁された
電源22,23の正極側よりダイオードD8,D9を通してコンデ
ンサC1を充電する。
第２図は一般に使用されている電圧形PWMインバータ
装置のPWMパルスを得る動作原理を示す図で、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は正弦波（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の基準信
号と三角波の搬送波（以後、三角波と記す）とを比較し
た図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はスイッチング
素子のスイッチングタイミングを示す図である。
装置のPWMパルスを得る動作原理を示す図で、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は正弦波（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の基準信
号と三角波の搬送波（以後、三角波と記す）とを比較し
た図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はスイッチング
素子のスイッチングタイミングを示す図である。
第１図及び第２図によりコンデンサC1を充電する動作
について説明する。
について説明する。
電圧形PWMインバータ装置においては、正弦波の基準
信号と三角波とを比較してPWMパルスを得ており、上ア
ームのスイッチング素子T1〜T3は正弦波の基準信号が三
角波より高い時はオン、低い時はオフとなる。三角波は
等間隔のため、正弦波の基準信号の高さがゼロ以上であ
れば、上アームのスイッチング素子T1〜T3のいずれかが
オンしている時間はオフしている時間よりも長い。
信号と三角波とを比較してPWMパルスを得ており、上ア
ームのスイッチング素子T1〜T3は正弦波の基準信号が三
角波より高い時はオン、低い時はオフとなる。三角波は
等間隔のため、正弦波の基準信号の高さがゼロ以上であ
れば、上アームのスイッチング素子T1〜T3のいずれかが
オンしている時間はオフしている時間よりも長い。
インバータ装置が運転中は正弦波の基準信号はゼロよ
り大きく、上アームのスイッチング素子T1,T2,T3のいず
れかがオンしている時間はオフ時間より長いため、コン
デンサC1の充電時間は放電時間より長く、常に充電され
ており、直流電源の正極側を基準としたほぼ一定の直流
電圧を有する電源Vcを作ることが出来る。
り大きく、上アームのスイッチング素子T1,T2,T3のいず
れかがオンしている時間はオフ時間より長いため、コン
デンサC1の充電時間は放電時間より長く、常に充電され
ており、直流電源の正極側を基準としたほぼ一定の直流
電圧を有する電源Vcを作ることが出来る。
上述の構成とすることにより、コンデンサC1による電
源Vcを直流電源の正極側母線Ｐを基準とした電源として
使用できるという効果がある。
源Vcを直流電源の正極側母線Ｐを基準とした電源として
使用できるという効果がある。
実施の形態2.
第３図は本発明に係わる実施の形態２による電圧形PW
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の
形態１の第１図と同様であり、その説明を省略する。
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の
形態１の第１図と同様であり、その説明を省略する。
R1〜R3は電流抑制制限用の抵抗、ic2はコンデンサC1
に流れる電流である。
に流れる電流である。
駆動用電源21〜23の正極側に、抵抗R1〜R3を介してそ
れぞれダイオードD7〜D9のアノード側を接続し、ダイオ
ードD7〜D9のカソード側をコンデンサC1と接続し、コン
デンサC1の他の端子を直流電源11の正極側母線Ｐに接続
する。
れぞれダイオードD7〜D9のアノード側を接続し、ダイオ
ードD7〜D9のカソード側をコンデンサC1と接続し、コン
デンサC1の他の端子を直流電源11の正極側母線Ｐに接続
する。
次に実施の形態２の動作について説明する。
上アームのスイッチング素子T1がオンの時、Ｕ点電位
はＰ点電位とほぼ同一となり、スイッチング素子T1を駆
動するため絶縁された駆動用電源21の正極側より抵抗R1
及びダイオードD7を通じてコンデンサC1にic2が流れコ
ンデンサC1を充電する。
はＰ点電位とほぼ同一となり、スイッチング素子T1を駆
動するため絶縁された駆動用電源21の正極側より抵抗R1
及びダイオードD7を通じてコンデンサC1にic2が流れコ
ンデンサC1を充電する。
同様に、上アームのスイッチング素子T2,T3がオンの
時、駆動用電源22,23の正極側より抵抗R2,R3とダイオー
ドD8,D9を通してコンデンサC1を充電する。
時、駆動用電源22,23の正極側より抵抗R2,R3とダイオー
ドD8,D9を通してコンデンサC1を充電する。
実施の形態２によれば、コンデンサC1による電源Vcを
直流電源の正極側母線Ｐを基準とした電源として使用で
き、さらに、駆動用電源21〜23の正極側に、抵抗R1〜R3
を介してそれぞれダイオードD7〜D9のアノード側を接続
するようにしたので、コンデンサC1の容量を大きくして
も、コンデンサC1への充電開始時の過大な突入電流を抵
抗R1〜R3により抑制し、ダイオードD7〜D9の破壊を防ぐ
ことができる。
直流電源の正極側母線Ｐを基準とした電源として使用で
き、さらに、駆動用電源21〜23の正極側に、抵抗R1〜R3
を介してそれぞれダイオードD7〜D9のアノード側を接続
するようにしたので、コンデンサC1の容量を大きくして
も、コンデンサC1への充電開始時の過大な突入電流を抵
抗R1〜R3により抑制し、ダイオードD7〜D9の破壊を防ぐ
ことができる。
実施の形態3.
第４図は本発明に係わる実施の形態３による電圧形PW
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の
形態１の第１図と同様であり、その説明を省略する。R4
は電流抑制制限用の抵抗、ic3はコンデンサC1に流れる
電流である。
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の
形態１の第１図と同様であり、その説明を省略する。R4
は電流抑制制限用の抵抗、ic3はコンデンサC1に流れる
電流である。
駆動用電源21〜23の正極側に、それぞれダイオードD7
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側を抵抗R4を介してコンデンサC1と接続し、コンデン
サC1の他の端子を直流電源11の正極側母線Ｐに接続す
る。
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側を抵抗R4を介してコンデンサC1と接続し、コンデン
サC1の他の端子を直流電源11の正極側母線Ｐに接続す
る。
次に実施の形態３の動作について説明する。
上アームのスイッチング素子T1がオンの時、Ｕ点電位
はＰ点電位とほぼ同一となり、電源１の正極側よりダイ
オードD7、抵抗R4を通じてコンデンサC1にic3が流れコ
ンデンサC1を充電する。
はＰ点電位とほぼ同一となり、電源１の正極側よりダイ
オードD7、抵抗R4を通じてコンデンサC1にic3が流れコ
ンデンサC1を充電する。
同様に上アームのスイッチング素子T2,T3がオンの
時、スイッチング素子T2、T3を駆動するため絶縁された
電源22,23の正極側よりダイオードD8,D9および抵抗R4を
通してコンデンサC1を充電する。
時、スイッチング素子T2、T3を駆動するため絶縁された
電源22,23の正極側よりダイオードD8,D9および抵抗R4を
通してコンデンサC1を充電する。
実施の形態１において図２により説明した電圧形PWM
インバータ装置の動作原理より、コンデンサC1の充電時
間は放電時間より長く、常に充電されており、直流電源
の正極側Ｐを基準としたほぼ一定の直流電圧を有する電
源Vcを作ることが出来る。
インバータ装置の動作原理より、コンデンサC1の充電時
間は放電時間より長く、常に充電されており、直流電源
の正極側Ｐを基準としたほぼ一定の直流電圧を有する電
源Vcを作ることが出来る。
電流抑制制限用の抵抗として、実施の形態２ではダイ
オードD7〜D9にそれぞれ抵抗R1〜R3を接続する例を示し
たが、実施の形態３においては１個の抵抗R4をダイオー
ドD7〜D9のカソード側とコンデンサC1間に接続するよう
にしたものであり、部品点数を少なくすることができ
る。
オードD7〜D9にそれぞれ抵抗R1〜R3を接続する例を示し
たが、実施の形態３においては１個の抵抗R4をダイオー
ドD7〜D9のカソード側とコンデンサC1間に接続するよう
にしたものであり、部品点数を少なくすることができ
る。
実施の形態4.
上述の実施の形態１〜３では、３相ブリッジ回路より
なる電圧形PWMインバータ装置の運転中の動作により、
コンデンサC1を充電し、直流電源の正極側を基準とした
電源Vcを作る例を示したが、運転開始時等の過渡状態に
おいて、少なくても上アームのスイッチング素子T1〜T3
の内、１つ以上がオンするように制御することにより、
コンデンサC1を充電し、直流電源の正極側を基準とした
電源Vcを作ることができる。
なる電圧形PWMインバータ装置の運転中の動作により、
コンデンサC1を充電し、直流電源の正極側を基準とした
電源Vcを作る例を示したが、運転開始時等の過渡状態に
おいて、少なくても上アームのスイッチング素子T1〜T3
の内、１つ以上がオンするように制御することにより、
コンデンサC1を充電し、直流電源の正極側を基準とした
電源Vcを作ることができる。
実施の形態5.
第５図は本発明に係わる実施の形態５による電圧形PW
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D6、D7
〜D9、R4、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の形
態３の第４図と同様であり、その説明を省略する。
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D6、D7
〜D9、R4、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実施の形
態３の第４図と同様であり、その説明を省略する。
13は交流電源R,S,Tを整流して直流電力に変換するダ
イオードブリッジより成る順変換器、14は直流電源の母
線P,N間に接続され、順変換器13の出力である直流電圧
を一定に保ち、逆変換器12の制御を平滑に行う働きをす
る平滑コンデンサ、R5は平滑コンデンサ14への突入電流
を制限する突入電流制限用の抵抗、15は抵抗R5を短絡す
るサイリスタ、R6はサイリスタ15のゲート電流制限用の
抵抗である。
イオードブリッジより成る順変換器、14は直流電源の母
線P,N間に接続され、順変換器13の出力である直流電圧
を一定に保ち、逆変換器12の制御を平滑に行う働きをす
る平滑コンデンサ、R5は平滑コンデンサ14への突入電流
を制限する突入電流制限用の抵抗、15は抵抗R5を短絡す
るサイリスタ、R6はサイリスタ15のゲート電流制限用の
抵抗である。
駆動用電源21〜23の正極側に、それぞれダイオードD7
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側を抵抗R4を介してコンデンサC1と接続し、コンデン
サC1の他の端子を直流電源の正極側母線Ｐに接続する。
〜D9のアノード側を接続し、ダイオードD7〜D9のカソー
ド側を抵抗R4を介してコンデンサC1と接続し、コンデン
サC1の他の端子を直流電源の正極側母線Ｐに接続する。
抵抗R6はコンデンサC1と抵抗R4の接続部に接続し、抵
抗R6の他の端子をサイリスタ15のゲートに接続する。
抗R6の他の端子をサイリスタ15のゲートに接続する。
実施の形態５は、上述の第１図、第３図または第４図
で示したところの、コンデンサC1で作られる電源Vcを、
サイリスタを用いた突入電流制限回路に使用したもので
ある。
で示したところの、コンデンサC1で作られる電源Vcを、
サイリスタを用いた突入電流制限回路に使用したもので
ある。
次に実施の形態５の動作について説明する。
サイリスタを用いた突入電流制限回路では、交流電源
R,S,T投入後、抵抗R5を介して平滑コンデンサ14を充電
することにより順変換器13のダイオードへの突入電流の
増大を抑え、ダイオードを保護する。
R,S,T投入後、抵抗R5を介して平滑コンデンサ14を充電
することにより順変換器13のダイオードへの突入電流の
増大を抑え、ダイオードを保護する。
平滑コンデンサ14が充電を完了した後、サイリスタ15
を点弧させることにより抵抗R5の両端を短絡する。コン
デンサC1に作られる電源Vcを使用して、サイリスタ15の
ゲートへ電流を供給することにより、サイリスタ15は点
弧する。
を点弧させることにより抵抗R5の両端を短絡する。コン
デンサC1に作られる電源Vcを使用して、サイリスタ15の
ゲートへ電流を供給することにより、サイリスタ15は点
弧する。
直流電源の正極側母線に直列に接続された抵抗R5と、
サイリスタ15を並列に接続した突入電流制限回路におい
て、コンデンサC1の電源Vcを直流電源の正極側母線Ｐを
基準とした電源として使用できるので、スイッチングレ
ギュレータ等の別電源が不要であり、従来例で示したサ
イリスタを点呼させるスイッチ（例えば、フォトカプラ
16）も不要となる。さらに、コンデンサC1の充電は３相
ブリッジ回路よりなる電圧形PWMインバータ装置が運転
中のみ行われるため、突入電流制限回路の制御回路17も
不要となる。
サイリスタ15を並列に接続した突入電流制限回路におい
て、コンデンサC1の電源Vcを直流電源の正極側母線Ｐを
基準とした電源として使用できるので、スイッチングレ
ギュレータ等の別電源が不要であり、従来例で示したサ
イリスタを点呼させるスイッチ（例えば、フォトカプラ
16）も不要となる。さらに、コンデンサC1の充電は３相
ブリッジ回路よりなる電圧形PWMインバータ装置が運転
中のみ行われるため、突入電流制限回路の制御回路17も
不要となる。
実施の形態6.
第６図は本発明に係わる実施の形態６による電圧形PW
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、R4、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実
施の形態３の第４図と同様であり、その説明を省略す
る。
Mインバータ装置の回路構成を示す図である。図におい
て、11、12、21〜26、31〜36、Ｐ、Ｎ、T1〜T6、D1〜D
6、D7〜D9、R4、Ｕ、Ｖ、Ｗ、C1、Vc、50は、上述の実
施の形態３の第４図と同様であり、その説明を省略す
る。
Poは直流電源11の正極側母線、R7は直流電源11の正極
側母線ＰとPo間に直列に接続した電流検出用の抵抗、18
は抵抗R7の電圧を直流電源の正極側母線と絶縁するため
の絶縁アンプである。
側母線ＰとPo間に直列に接続した電流検出用の抵抗、18
は抵抗R7の電圧を直流電源の正極側母線と絶縁するため
の絶縁アンプである。
絶縁アンプ18の入力部は抵抗R7の両端と接続され、出
力部は検出回路19と接続されている。電源Vcの正極側は
絶縁アンプ18の電源入力部Ａに接続する。
力部は検出回路19と接続されている。電源Vcの正極側は
絶縁アンプ18の電源入力部Ａに接続する。
実施の形態６は、３相ブリッジ回路よりなる電圧形PW
Mインバータ装置において、直流電源の正極側母線を基
準とした電源Vcを、抵抗R7、絶縁アンプ18及び検出回路
19からなる電流検出回路における絶縁アンプ18の電源と
して使用するものである。
Mインバータ装置において、直流電源の正極側母線を基
準とした電源Vcを、抵抗R7、絶縁アンプ18及び検出回路
19からなる電流検出回路における絶縁アンプ18の電源と
して使用するものである。
次に実施の形態６の動作について説明する。
直流電源11の正極側に電流が流れると、直流電源11の
正極側母線ＰとPo間に直列に接続されている抵抗R7の両
端に電圧が発生する。この抵抗R7の両端に発生した電圧
を、絶縁アンプ18を介して検出回路19に入力することに
より、直流電源11の正極側母線に流れる電流を検出す
る。
正極側母線ＰとPo間に直列に接続されている抵抗R7の両
端に電圧が発生する。この抵抗R7の両端に発生した電圧
を、絶縁アンプ18を介して検出回路19に入力することに
より、直流電源11の正極側母線に流れる電流を検出す
る。
コンデンサC1の電源Vcを直流電源の正極側母線Poを基
準とした電源として使用できるので、スイッチングレギ
ュレータ等の別電源が不要となる。
準とした電源として使用できるので、スイッチングレギ
ュレータ等の別電源が不要となる。
ところで、上述の実施の形態５および実施の形態６に
おいて、実施の形態３に記載のコンデンサC1の電源Vcを
直流電源の正極側母線を基準とした電源として使用する
例について述べたが、上述の実施の形態１、実施の形態
２または実施の形態４に記載のコンデンサC1の電源Vcを
使用しても同等の効果を得られる。
おいて、実施の形態３に記載のコンデンサC1の電源Vcを
直流電源の正極側母線を基準とした電源として使用する
例について述べたが、上述の実施の形態１、実施の形態
２または実施の形態４に記載のコンデンサC1の電源Vcを
使用しても同等の効果を得られる。
また、上述においては３相の例について述べたが、単
相又は４相以上を有するブリッジ回路よりなる電圧形PW
Mインバータ装置や他の電力変換装置、例えば高力率コ
ンバータ等にも使用できることは言うまでもない。
相又は４相以上を有するブリッジ回路よりなる電圧形PW
Mインバータ装置や他の電力変換装置、例えば高力率コ
ンバータ等にも使用できることは言うまでもない。
以上説明したように、この発明は以下に示すような効
果を奏する。
果を奏する。
この発明に係る電力変換装置は、ダイオードおよびコ
ンデンサのみで直流電源の正極側母線を基準とした電源
Vcを構成するようにしたことにより、スイッチングレギ
ュレータ等の別電源が不要となったので、回路規模が小
型化でき、安価な電力変換装置が得られる。
ンデンサのみで直流電源の正極側母線を基準とした電源
Vcを構成するようにしたことにより、スイッチングレギ
ュレータ等の別電源が不要となったので、回路規模が小
型化でき、安価な電力変換装置が得られる。
また、抵抗R1〜R3によりダイオードD7〜D9に流れる電
流を抑制するようにしたので、コンデンサC1の容量を大
きくしても、コンデンサC1への充電開始時の過大な突入
電流を抑制することができ、ダイオードD7〜D9を保護す
ることができる。
流を抑制するようにしたので、コンデンサC1の容量を大
きくしても、コンデンサC1への充電開始時の過大な突入
電流を抑制することができ、ダイオードD7〜D9を保護す
ることができる。
さらに、抵抗R4によりダイオードD7〜D9に流れる電流
を抑制するようにしたので、部品点数が少なくでき、回
路規模を小型化できる。
を抑制するようにしたので、部品点数が少なくでき、回
路規模を小型化できる。
さらにまた、運転開始時等の過渡状態において、少な
くても上アームのスイッチング素子T1〜T3の内、１つ以
上がオンするように制御するようにしたので、運転開始
時等の過渡状態においても、コンデンサC1の電源Vcを直
流電源の正極側母線を基準とした電源として使用でき
る。
くても上アームのスイッチング素子T1〜T3の内、１つ以
上がオンするように制御するようにしたので、運転開始
時等の過渡状態においても、コンデンサC1の電源Vcを直
流電源の正極側母線を基準とした電源として使用でき
る。
また、直流電源の正極側母線に直列に接続された抵
抗、抵抗を短絡するためのサイリスタを抵抗と並列に接
続した突入電流制限回路において、電源Vcを直流電源の
正極側母線を基準とした電源として使用するようにした
ので、スイッチングレギュレータ等の別電源およびサイ
リスタを点呼させるスイッチが不要となり、さらに、コ
ンデンサC1の充電は３相ブリッジ回路よりなる電圧形PW
Mインバータ装置が運転中のみ行われるため、突入電流
制限回路の制御回路17も不要となり、回路規模が小型化
できる。
抗、抵抗を短絡するためのサイリスタを抵抗と並列に接
続した突入電流制限回路において、電源Vcを直流電源の
正極側母線を基準とした電源として使用するようにした
ので、スイッチングレギュレータ等の別電源およびサイ
リスタを点呼させるスイッチが不要となり、さらに、コ
ンデンサC1の充電は３相ブリッジ回路よりなる電圧形PW
Mインバータ装置が運転中のみ行われるため、突入電流
制限回路の制御回路17も不要となり、回路規模が小型化
できる。
さらに、直流電源の正極側母線に直列に接続された抵
抗と抵抗の電圧を正極側母線と絶縁された絶縁アンプ及
び検出回路を用いた電流検出回路において、電源Vcを直
流電源の正極側母線を基準とした電源として使用するこ
とにより、スイッチングレギュレータ等の別電源が不要
となり、回路規模が小型化できる。
抗と抵抗の電圧を正極側母線と絶縁された絶縁アンプ及
び検出回路を用いた電流検出回路において、電源Vcを直
流電源の正極側母線を基準とした電源として使用するこ
とにより、スイッチングレギュレータ等の別電源が不要
となり、回路規模が小型化できる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる電力変換装置は、直流
電源の正極側母線を基準とした電源を使用する電力変換
装置として用いられるのに適している。
電源の正極側母線を基準とした電源を使用する電力変換
装置として用いられるのに適している。
フロントページの続き
(72)発明者 山田 敬
東京都千代田区大手町２丁目６番２号
三菱電機エンジニアリング株式会社内
(72)発明者 栗山 茂三
東京都千代田区丸の内２丁目２番３号
三菱電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−219975（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−308253（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−86083（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−170377（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−194156（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02M 7/5387
Claims (5)
- 【請求項１】スイッチング素子とダイオードとが逆並列
接続されてなる上アーム回路と、スイッチング素子とダ
イオードとが逆並列接続されてなる下アーム回路とを少
なくとも２組以上有し、直流電源の正負極間に接続され
るブリッジ回路と、 前記上アーム回路のスイッチング素子を駆動するため絶
縁された駆動用電源と、 前記下アーム回路のスイッチング素子を駆動するため絶
縁された駆動用電源と、 前記上アーム回路のスイッチング素子を駆動するため絶
縁された駆動用電源の正極側にアノード側を接続したダ
イオードと、 一つの端子をこのダイオードのカソード側を接続すると
ともに他の端子を直流電源の正極側に接続したコンデン
サと、を備え、 運転開始時において、少なくとも上アームのスイッチン
グ素子の内１つ以上がオンするように制御することによ
り、 直流電源の正極側母線を基準とした電源を構成したこと
を特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】前記上アーム回路のスイッチング素子を駆
動するため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側
を接続されるダイオードに、直列に抵抗を接続したこと
を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。 - 【請求項３】前記上アーム回路のスイッチング素子を駆
動するため絶縁された駆動用電源の正極側にアノード側
を接続されるダイオードのカソード側接続部とコンデン
サとの間に抵抗を接続したことを特徴とする請求項１記
載の電力変換装置。 - 【請求項４】直流電源の正極側母線に直列に接続された
抵抗と、この抵抗と並列に接続されたサイリスタと、か
らなる突入電流制限回路を有し、 このサイリスタの点弧用電源として、 一つの端子をこのダイオードのカソード側を接続すると
ともに他の端子を直流電源の正極側に接続した前記コン
デンサの電圧を使用するようにしたことを特徴とする請
求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。 - 【請求項５】直流電源の正極側母線に直列に接続された
抵抗と、この抵抗の電圧を正極側母線と絶縁するための
絶縁アンプと、検出回路と、からなる電流検出回路を有
し、 この絶縁アンプの駆動用電源として、一つの端子をこの
ダイオードのカソード側を接続するとともに他の端子を
直流電源の正極側に接続した前記コンデンサの電圧を使
用するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれかに記載の電力変換装置。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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