JP5802828B2 - 整流装置および整流システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、交流電圧を直流電圧に変換する整流装置および整流システムに関する。

三相交流電源の電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路は、一対のダイオードを直列接続してなる３つの直列回路を有し、これら直列回路の各ダイオードの相互接続点が三相交流電源の各相に接続される。そして、この整流回路の出力端に平滑コンデンサが接続され、その平滑コンデンサに負荷が接続される。

三相交流電源電圧は位相が互いに１２０°異なる３つの相電圧からなり、これら相電圧により、各直列回路のそれぞれ正側ダイオードを通って平滑コンデンサに電流が流れ、その平滑コンデンサから各直列回路のそれぞれ負側ダイオードを通って電流が流れる。

また、このような整流回路における力率を改善するため、また入力電流に含まれる高調波電流を抑制するため、入力側にリアクトルを設けるとともに、これらリアクトルに対する短絡路形成用の複数のスイッチを接続し、これらスイッチを適切なタイミングでスイッチングすることにより、入力電流波形を正弦波に追従させる三相高調波低減回路が採用される（例えば、特開２０１０−２３３２９２号公報に記載されている）。

上記スイッチングでは、例えば、入力電流の値に対応するスイッチングパターンをまず選定し、選定したスイッチングパターンに基づいてスイッチをオン，オフし、続いて選定したスイッチングパターンを力率が改善する方向に逐次に補正しながら、その補正したスイッチングパターンに基づいてスイッチをオン，オフする。
ただし、入力電流の値が大きく変動した場合、その変動にスイッチングパターンの補正が追い付かず、力率改善および高調波抑制としての十分な効果が得られないことがある。

本発明の実施形態の目的は、入力電流の値が大きく変動した場合でもそれに迅速に対応したスイッチングを可能とし、これにより力率改善および高調波抑制としての十分な効果が得られる整流装置および整流システムを提供することである。

本発明の実施形態の整流装置は、交流電源の電圧を整流する整流回路と、前記交流電源と前記整流回路との接続間に設けたリアクトルと、このリアクトルおよび前記整流回路を通して前記交流電源に対する短絡路を形成するためのスイッチング素子と、前記交流電源からの入力電流を検知する検知手段と、力率を検出する検出手段と、制御手段とを備える。この制御手段は、前記交流電源の電圧の所定の位相において前記スイッチング素子を断続的にオンするためのスイッチングパターンを前記検知手段の検知電流に応じて選定し、選定したスイッチングパターンに基づいて前記スイッチング素子をオン，オフし、かつ前記選定したスイッチングパターンを前記検出手段の検出力率が改善する方向に補正し、補正したスイッチングパターンと前記選定したスイッチングパターンとの差を求め、求めた差が所定値未満の場合は前記補正したスイッチングパターンに基づいて前記スイッチング素子をオン，オフしかつ前記補正を繰り返し、前記求めた差が前記所定値以上の場合は前記選定に戻る。

一実施形態の構成を示すブロック図である。 一実施形態における入力電圧の波形を示す図である。 一実施形態の制御を示すフローチャートである。 一実施形態の変形例の構成を示すブロック図である。

［１］以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、三相交流電源１のＲ，Ｓ，Ｔ相に、複数たとえば３つの整流装置（三相整流装置）１０が接続される。これら整流装置１０の出力端が、平滑コンデンサ７０に共通接続される。この平滑コンデンサ７０に生じる電圧が、負荷２に供給される。負荷２は、例えばモータ駆動用のインバータ装置である。各整流装置１０は、互いに並列接続されるとともに互いに通信線にて接続される。負荷２の容量に対応する個数の整流装置１０が適宜に増設可能となっている。これら整流装置１０および平滑コンデンサ７０により、整流システムが構成される。

また、整流装置１０は、三相交流電源１に接続される整流回路（三相整流回路）２０、この整流回路２０と三相交流電源１との各接続ラインに設けたリアクトル１１，１２，１３、このリアクトル１１，１２，１３と三相交流電源１との間の接続ラインに設けた零クロス検出回路４１，４２，４３および電流センサ５１，５２，５３、整流回路２０の出力電圧を検出する電圧検出回路４７、整流回路２０の出力電流を検出する電流検出回路４８、制御部６０、メモリ（記憶手段）６１、通信部６２を有する。

整流回路２０は、正側ダイオード２１と負側ダイオード２２を直列接続したＲ相用直列回路、正側ダイオード２３と負側ダイオード２４を直列接続したＳ相用直列回路、正側ダイオード２５と負側ダイオード２６を直列接続したＴ相用直列回路を有する。正側ダイオード２１と負側ダイオード２２の相互接続点が、三相交流電源１のＲ相に接続される。正側ダイオード２３と負側ダイオード２４の相互接続点が、三相交流電源１のＳ相に接続される。正側ダイオード２５と負側ダイオード２６の相互接続点が、三相交流電源１のＴ相に接続される。すなわち、整流回路２０は、三相交流電源１の三相交流電圧を直流電圧に変換して正側出力端子（＋）および負側出力端子（−）から出力する。この整流回路２０の正側ダイオード２１，２３，２５および負側ダイオードダイオード２２，２４，２６に対し、スイッチング素子たとえばＭＯＳＦＥＴ３１，３２，３３，３４，３５，３６がそれぞれ並列接続されている。

なお、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、ＭＯＳＦＥＴ３１，３２，３３，３４，３５，３６はそれぞれ内部に寄生ダイオードを有するので、これら寄生ダイオードがそのまま正側ダイオード２１，２３，２５および負側ダイオードダイオード２２，２４，２６として用いられる。スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴでなくトランジスタやＩＧＢＴである場合は、スイッチング素子とは別に正側ダイオード２１，２３，２５および負側ダイオードダイオード２２，２４，２６を用意する必要がある。

零クロス検出回路４１は、三相交流電源１からのＲ相入力電圧の零クロス点を検出する。零クロス検出回路４２は、三相交流電源１からのＳ相入力電圧の零クロス点を検出する。零クロス検出回路４３は、三相交流電源１からのＴ相入力電圧の零クロス点を検出する。電流センサ５１は、三相交流電源１からのＲ相入力電流の値を検出する。電流センサ５２は、三相交流電源１からのＳ相入力電流の値を検出する。電流センサ５３は、三相交流電源１からのＴ相入力電流の値を検出する。

なお、各相入力電圧の零クロス点および各相入力電流の電流値を正確に検出するために３つの零クロス検出回路４１，４２，４３および３つの電流センサ５１，５２，５３を設けたが、各相入力電圧の零クロス点のうち１つは２つの相の入力電圧の位相ずれから検出できること、各相入力電流の値のうち１つは２つの相の入力電流の値から計算して求めることができるので、２つの零クロス検出回路および２つの電流センサを設ける構成としてもよい。部品点数の削減およびコストの低減が図れる。

通信部６２は、他の整流装置１０の通信部６２との間で、通信線を介した相互のデータ通信を行う。

メモリ６１は、ＭＯＳＦＥＴ３１，３２，３３，３４，３５，３６に対するオン，オフ駆動用の複数のスイッチングパターンデータを記憶している。これらスイッチングパターンデータは、三相交流電源１からの各相入力電圧が正レベルとなる位相の少なくとも前縁側および負レベルとなる位相の少なくとも前縁側において各ＭＯＳＦＥＴを断続的にオンするためのもので、そのオンのタイミングとオフのタイミングを位相の進行に伴って逐次に定めている。これらスイッチングパターンデータは、三相交流電源１からの各相入力電流の値（実効値）にそれぞれ対応付けられている。なお、前縁側とは、各相入力電圧の０Ｖからの立ち上がり及び立ち下り部分を意味し、具体的には各相入力電圧の波形の０°〜６０°の範囲及び１８０°〜２４０°の範囲を意味する。

すなわち、各相入力電圧の正レベルとなる位相の前縁側は、図２に示すように、Ｒ相入力電圧、Ｓ相入力電圧、Ｔ相入力電圧のそれぞれ零クロス点から次の零クロス点までの電気角０°〜１８０°の半サイクル期間のうち、前寄りの電気角０°〜６０°の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１である。各相入力電圧の負レベルとなる位相の前縁側は、Ｒ相入力電圧、Ｓ相入力電圧、Ｔ相入力電圧のそれぞれ零クロス点から次の零クロス点までの電気角１８０°〜３６０°の半サイクル期間のうち、前寄りの電気角１８０°〜２４０°の期間Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１である。なお、断続的にオンするとは、所定の時間間隔でオンとオフを繰り返すことである。

（１）メモリ６１内の各スイッチングパターンデータのうち電流センサ５１〜５３で検知される各相入力電流の値（実効値）に対応するスイッチングパターンデータをそれぞれ選定し、選定した各スイッチングパターンデータに基づいてＭＯＳＦＥＴ３１〜３６をオン，オフし、かつ上記選定した各スイッチングパターンデータを力率が改善する方向に補正し、補正した各スイッチングパターンと上記選定した各スイッチングパターンとの差を求め、求めた差が予め定められた所定値未満の場合は上記補正した各スイッチングパターンに基づいてＭＯＳＦＥＴ３１〜３６をオン，オフしかつ上記補正を繰返し、求めた差が所定値以上の場合は上記選定に戻る第１制御手段。ここで、補正した各スイッチングパターンデータと選定した各スイッチングパターンデータとの差とは、例えば、同じタイミングにおけるオンデータの時間幅の差である。

（２）当該整流装置１０を含む全ての整流装置１０における電流センサ５１〜５３の検知電流（入力電流）を通信部６２のデータ通信により把握し、いずれかの検知電流が零近傍（２Ａ未満等）または所定値以上となった場合にＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止する第２制御手段。

（３）上記把握した全ての整流装置１０における電流センサ５１〜５３の検知電流の平均値を求め、この平均値に当該整流装置１０における検知電流が近づくようにＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のスイッチング素子のオン，オフに際してのオン期間を調整する第３制御手段。

（４）当該整流装置１０を含む全ての整流装置１０における電流検出回路４８の検出電流（整流回路２０の出力電流）を通信部６２のデータ通信により把握し、いずれかの検出電流が予め定めた所定値以上となった場合に全ての整流装置１０のＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止する第４制御手段。

つぎに、動作について説明する。
Ｒ相入力電圧が正レベルとなる位相では、三相交流電源１からリアクトル１１および正側ダイオード２１を通って平滑コンデンサ７０に電流が流れ、その平滑コンデンサ７０を経た電流が、先ず負側ダイオード２４およびリアクトル１２を通って三相交流電源１のＳ相に戻り、次にＲ相の位相が進むにつれ、負側ダイオード２６およびリアクトル１３を通って三相交流電源１のＴ相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、Ｒ相入力電圧が正レベルとなる位相の前縁側０°〜６０°の期間Ｒｘ１において、ＭＯＳＦＥＴ３２が断続的にオンする。ＭＯＳＦＥＴ３２がオンすると、ダイオード２１，２２の相互接続点が整流回路２０の負側出力端と導通し、図１に矢印で示すように、三相交流電源１に対しリアクトル１１、ＭＯＳＦＥＴ３２、負側ダイオード２４、リアクトル１２を介した短絡路が形成される。

Ｓ相入力電圧が正レベルとなる位相では、三相交流電源１からリアクトル１２および正側ダイオード２３を通って平滑コンデンサ７０に電流が流れ、その平滑コンデンサ７０を経た電流が、先ず負側ダイオード２６およびリアクトル１３を通って三相交流電源１のＴ相に戻り、次にＳ相の位相が進むにつれ、負側ダイオード２２およびリアクトル１１を通って三相交流電源１のＲ相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、Ｓ相入力電圧が正レベルとなる位相の前縁側０°〜６０°の期間Ｓｘ１において、ＭＯＳＦＥＴ３４が断続的にオンする。ＭＯＳＦＥＴ３４がオンすると、ダイオード２３，２４の相互接続点が整流回路２０の負側出力端と導通し、三相交流電源１に対しリアクトル１２、ＭＯＳＦＥＴ３４、負側ダイオード２６、リアクトル１３を介した短絡路が形成される。

Ｔ相入力電圧が正レベルとなる位相では、三相交流電源１からリアクトル１３および正側ダイオード２５を通って平滑コンデンサ７０に電流が流れ、その平滑コンデンサ７０を経た電流が、先ず負側ダイオード２２およびリアクトル１１を通って三相交流電源１のＲ相に戻り、次にＴ相の位相が進むにつれ、負側ダイオード２４およびリアクトル１２を通って三相交流電源１のＳ相に戻る経路が形成される。そして、この動作に加え、Ｔ相入力電圧が正レベルとなる位相の前縁側０°〜６０°の期間Ｔｘ１において、ＭＯＳＦＥＴ３６が断続的にオンする。ＭＯＳＦＥＴ３６がオンすると、ダイオード２５，２６の相互接続点が整流回路２０の負側出力端と導通し、三相交流電源１に対しリアクトル１３、ＭＯＳＦＥＴ３６、負側ダイオード２２、リアクトル１１を介した短絡路が形成される。

Ｒ相入力電圧，Ｓ相入力電圧，Ｔ相入力電圧が負レベルとなる位相の前縁側期間Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１では、正側ダイオード２１，２３，２５と並列接続のＭＯＳＦＥＴ３１，３３，３５が断続的にオンする。これらＭＯＳＦＥＴの断続的なオンに伴う動作については、正負が反対となるだけで、基本的には正レベル期間と同じ動作パターンとなる。よって、その詳細な説明は省略する。

このように、Ｒ相入力電圧，Ｓ相入力電圧，Ｔ相入力電圧が正レベルとなる位相の前縁側期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１において整流回路２０のＭＯＳＦＥＴ３２，３４，３６を断続的にオンするとともに、Ｒ相入力電圧，Ｓ相入力電圧，Ｔ相入力電圧が負レベルとなる位相の前縁側期間Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１において整流回路２０のＭＯＳＦＥＴ３１，３３，３５を断続的にオンすることにより、整流装置１０への入力電流の波形を正弦波に追従性よく近似させることができる。これにより、力率が向上するとともに、整流装置１０への入力電流に含まれる高調波電流を抑制することができる。ＭＯＳＦＥＴを断続的にオンする前縁側０°〜６０°の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１，Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１は、１つの相のオン，オフ制御が他の２つの相の電流波形に及ぼす影響が少ない期間で、各相の立ち上がりに当たる。このため、この期間を選定したことにより、少ないスイッチング回数で大きな高調波電流の低減効果が得られる。また、全位相において高い周波数でスイッチングする場合に比べて、スイッチング回数を少なくすることができ、スイッチングノイズを低減できる。

一方、図３のフローチャートに示すように、メモリ６１内の各スイッチングパターンデータのうち、電流センサ５１〜５３で検知される各相入力電流の値（実効値）に対応するスイッチングパターンデータがメモリ６１から選定され（ステップ１０１）、その選定されたスイッチングパターンデータに基づいてＭＯＳＦＥＴ３１〜３６がオン，オフ駆動される（ステップ１０２）。もともと、メモリ６１に記憶されている入力電流の実効値に対応したスイッチングパターンデータは、特定の負荷の運転状態を想定して、実験的に設定したものである。このため、実際の運転中には温度や負荷変動等の影響で、記憶されているスイッチングパターンデータが、力率改善や高調波低減の観点から最適値とならない場合がある。そこで、同じ実行値であってもスイッチングパターンをずらすことで、高調波の発生や力率の向上を得ることができる。その実現のため、後述するステップ１０３以降において、スイッチングパターンの補正が行なわれる。

すなわち、零クロス検出回路４１〜４３で検出される各相入力電圧の零クロス点と電流センサ５１〜５３で検知される各相入力電流の値とに基づいて各相入力電圧と各相入力電流との位相差θが求められ、その位相差θに基づく力率cosθと各相入力電流の値との積算により力率cosθのずれ量が求められる（ステップ１０３）。そして、求められた力率cosθのずれ量が減少する方向つまり力率が改善する方向に、初めに選定されたスイッチングパターンデータが逐次に補正される（ステップ１０４）。この補正ごとのスイッチングパターンデータと初めに選定したスイッチングパターンデータとの差が求められ（ステップ１０５）、その差と設定値とが比較される（ステップ１０６）。

求められた差が設定値未満であれば（ステップ１０６のＮＯ）、続いて電流センサ５１〜５３で検知される各相入力電流の値（実効値）が設定値以上変化したか否かが判別される（ステップ１０７）。電流センサ５１〜５３の検知電流の値（実効値）が設定値以上変化していなければ（ステップ１０７のＮＯ）、ステップ１０２に戻り、補正されたスイッチングパターンデータに基づいてＭＯＳＦＥＴ３１〜３６がオン，オフ駆動される。続いて、力率cosθのずれ量が求められ（ステップ１０３）、そのずれ量が減少する方向つまり力率が改善する方向に上記補正されたスイッチングパターンデータがさらに補正される（ステップ１０４）。以上のように力率cosθのずれ量が所定範囲内である限り、繰り返し最適なスイッチングパターンとなるように、スイッチングパターンデータが補正されていく。なお、スイッチングパターンの補正は、例えば山登り法等の方法が用いられる。具体的には、スイッチングパターンを＋または−方向に所定位相だけシフトさせてスイッチングし、その結果、力率のずれ量が減少すれば、同じ方向に所定位相だけ再度シフトさせる。一方、新たなスイッチングパターンでスイッチした結果、力率のずれ量が増加すれば、逆方向に所定位相だけ再度シフトさせるという動作を繰り返すものである。

また、このような補正動作中に、電流センサ５１〜５３の検知電流の値（実効値）が設定値以上変化した場合には（ステップ１０７のＹＥＳ）、電流センサ５１〜５３の検知電流の値に対応したスイッチングパターンデータがメモリ６１から選定される（ステップ１０１）。その後は、再び、スイッチングパターンの補正が実行される。（ステップ１０３〜１０６）
一方、上記求められた差が設定値以上の場合は（ステップ１０６のＹＥＳ）、周囲や負荷の状況が変動し、補正を繰り返しても最適値に到達できない状況に陥っているとの判断の下に、補正されたスイッチングパターンデータを用いることなく、初めのステップ１０１に戻り、電流センサ５１〜５３の検知電流の値に対応するスイッチングパターンデータ（初期値）が改めて選定される。スイッチングパターンデータが改めて選定されることにより、スイッチングパターンデータの補正がそのまま続く場合よりも、迅速に適切なスイッチングパターンへと到達することができるようになる。これにより、力率改善および高調波抑制として十分な効果が得られる。

なお、負荷２の容量に応じて各整流装置１０の増設または切り離しが可能なので、負荷２が例えば容量の異なる多種多様の機種を持つ空気調和機である場合、その機種に合せて整流装置１０の接続数を選択すればよい。この結果、機種ごとに専用の整流装置を個別に設計するといった処置が不要となり、空気調和機の開発費、開発期間、コストを削減できるとともに、在庫管理が容易となる。

また、当該整流装置１０を含む全ての整流装置１０における電流センサ５１〜５３の検知電流が通信部６２のデータ通信により各整流装置１０で把握されており、いずれかの検知電流が零近傍または所定値以上の異常値となった場合、各整流装置１０におけるＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフが直ちに停止される。これにより、各整流装置１０のＭＯＳＦＥＴ３１〜３６をはじめとする電気部品の破壊が防止される。なお、各整流装置１０は同一仕様でありしかも相互にデータ通信するので、異常判定用の所定値についてはいずれか１つの整流装置１０が記憶していればよい。

さらに、上記把握された全ての整流装置１０における電流センサ５１〜５３の検知電流の平均値が求められ、この平均値に各整流装置１０の個々の電流センサ５１〜５３の検知電流が近づくよう、ＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフに際してのオン期間が調整される。各整流装置１０におけるＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフタイミング、オン，オフ周波数、スイッチングパターンなどに相互のずれがあると、いずれかの整流装置１０に電流が集中的に流れ、その電流集中によってＭＯＳＦＥＴ３１〜３６をはじめとする電気部品の消耗が早まるといった不具合を生じる可能性があるが、オン期間を調整することで各整流装置１０の相互間の電流バランスを保つことができる。これにより、電気部品の消耗が早まるという不具合を防ぐことができる。

全ての整流装置１０における電流検出回路４８の検出電流も通信部６２のデータ通信により各整流装置１０で把握されており、いずれかの整流装置１０における電流検出回路４８の検出電流が異常判定用の所定値以上となった場合は各整流装置１０のＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフが停止される。例えば、いずれかの整流装置１０の整流回路２０において正側のＭＯＳＦＥＴと負側のＭＯＳＦＥＴとがノイズ等の影響で同時に誤点弧した場合、その整流回路２０の正側ラインと負側ラインとが短絡してそこに大きな短絡電流（過電流ともいう）が流れ、ＭＯＳＦＥＴ３１〜３６が破壊に至る可能性があるが、直ちにＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止することでＭＯＳＦＥＴ３１〜３６が破壊に至る不具合を防ぐことができる。しかも、短絡が生じた整流装置１０だけでなく、残りの全ての整流装置１０でもＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止するので、短絡電流が他の整流装置１０に流れ込むことによるＭＯＳＦＥＴ３１〜３６の破壊についても防ぐことができる。

［２］本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、各整流装置１０における電流検出回路４８のいずれかの検出電流が所定値以上となった場合に各整流装置１０のＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止した。これに対し、第２実施形態では、図４に示すように、整流回路２０の正側出力ラインに常閉型のリレー接点４９を挿接し、各整流装置１０における電流検出回路４８のいずれかの検出電流が所定値以上となった場合に各整流装置１０のＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止することに加えてリレー接点４９を開放する。ＭＯＳＦＥＴ３１〜３６のオン，オフを停止することに加えてリレー接点４９を開放することにより、短絡電流が他の整流装置１０に流れ込まなくなり、短絡電流に対する保護の確実性が向上する。

他の構成・作用・効果は、第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］本発明の第３実施形態について説明する。
第１実施形態では、各整流装置１０のそれぞれが、他の整流装置１０の異常判定も含めて実行するようにした。これに対し、第３実施形態では、複数の整流装置１０を通信で接続する際に、１つの三相整流装置を親機に、他の整流装置１０を子機に設定し、親機に設定された整流装置１０のみが、接続されたすべての整流装置１０の異常を判断してすべての整流装置１０の動作／異常停止を通信によって指示する。

他の構成・作用・効果は、第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［４］本発明の第４実施形態について説明する。
第１実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを断続的にオンする期間として、入力電圧が正レベルとなる位相の前縁側０°〜６０°の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１、および入力電圧が負レベルとなる位相の前縁側０°〜６０°の期間Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１を設定した。第４実施形態では、この設定に加えて、入力電圧が正レベルとなる位相の後縁側１２０°〜１８０°の期間、および入力電圧が負レベルとなる位相の後縁側１２０°〜１８０°の期間を設定する。この場合、前縁側の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１，Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１として０°〜（４０°±１０°）を設定し、後縁側の期間として（１６０°±１０°）〜１８０°を設定してもよい。ここで、後縁側とは、各交流電圧の０Ｖに向かう立ち下がり（負レベルの位相）及び立ち下り（正レベルの位相）部分を意味し、具体的には各交流電圧波形の１２０°〜１８０°の範囲及び３００°〜３６０°の範囲を意味する。

例えば、各相入力電圧の零クロス点を正負にかかわらず０°として表わした場合、前縁側の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１，Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１として０°〜３０°を設定する場合は、後縁側の期間として長めの１５０°〜１８０°の期間を設定する。前縁側の期間Ｒｘ１，Ｓｘ１，Ｔｘ１，Ｒｙ１，Ｓｙ１，Ｔｙ１として長めの０°〜５０°を設定する場合は、後縁側の期間として１７０°〜１８０°の期間を設定する。要は電気角６０°の範囲内で前縁側の期間と後縁側の期間を振り分ければよい。前縁側０°〜（４０°±１０°）および後縁側（１６０°±１０°）〜１８０°の期間でのスイッチングは、前縁側０°〜６０°および後縁側１２０°〜１８０°の期間にスイッチングする場合と比較すると、全期間（０°〜１８０°）を通してオン状態となるＭＯＳＦＥＴ３１〜３６がいずれか１つとなり、制御性向上、スイッチングノイズ減少の効果を得ることができる。

なお、スイッチングノイズを問題としないのであれば、本実施形態のようにスイッチングを各相の特定位相期間のみに制限する必要はない。この場合、スイッチングノイズは増加するが、全位相において適切なタイミングでスイッチング（短絡）を行なうことにより、さらなる高調波の低減、力率の向上を図ることができる。

他の構成・作用・効果は、第１実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

上記各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明の実施形態の整流装置および整流システムは、交流電圧を直流電圧に変換する機器への利用が可能である。

Claims (7)

1. 交流電源の電圧を整流する整流回路と、
   前記交流電源と前記整流回路との接続間に設けたリアクトルと、
   前記リアクトルおよび前記整流回路を通して前記交流電源に対する短絡路を形成するためのスイッチング素子と、
   前記交流電源からの入力電流を検知する検知手段と、
   力率を検出する検出手段と、
   前記交流電源の電圧の所定の位相において前記スイッチング素子を断続的にオンするためのスイッチングパターンを前記検知手段の検知電流に応じて選定し、選定したスイッチングパターンに基づいて前記スイッチング素子をオン，オフし、かつ前記選定したスイッチングパターンを前記検出手段の検出力率が改善する方向に補正し、補正したスイッチングパターンと前記選定したスイッチングパターンとの差を求め、求めた差が所定値未満の場合は前記補正したスイッチングパターンに基づいて前記スイッチング素子をオン，オフしかつ前記補正を繰り返し、前記求めた差が前記所定値以上の場合は前記選定に戻る制御手段と、
   を備えることを特徴とする整流装置。
2. 前記交流電源は、三相交流電源であり、
   前記整流回路は、正側ダイオードと負側ダイオードを直列接続しその両ダイオードの相互接続点が三相交流電源のＲ相に接続されるＲ相用直列回路、正側ダイオードと負側ダイオードを直列接続しその両ダイオードの相互接続点が前記三相交流電源のＳ相に接続されるＳ相用直列回路、正側ダイオードと負側ダイオードを直列接続しその両ダイオードの相互接続点が前記三相交流電源のＴ相に接続されるＴ相用直列回路を有し、前記三相交流電源の電圧を直流電圧に変換して出力する、
   前記スイッチング素子は、前記各ダイオードに並列接続されている、
   前記リアクトルは、前記三相交流電源の各相と前記各直列回路との接続間に設けられている、
   前記制御手段は、前記三相交流電源の各相電圧が正レベルとなる位相の少なくとも前縁側および負レベルとなる位相の少なくとも前縁側において前記スイッチング素子を断続的にオンするためのスイッチングパターンを前記検知手段の検知電流に応じて選定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の整流装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の整流装置を複数備え、これら整流装置を並列接続するとともに、これら整流装置の相互間でデータ通信を行うことを特徴とする整流システム。
4. 前記各整流装置は、各々の検知手段のいずれかの検知電流が零近傍または所定値以上となった場合に各々のスイッチング素子のオン，オフを停止する、
   ことを特徴とする請求項３記載の整流システム。
5. 前記各整流装置は、各々の検知手段の検知電流を前記データ通信により互いに把握してその平均値を求め、この平均値に各々の検知電流が近づくように各々のスイッチング素子のオン，オフに際してのオン期間を調整する、
   ことを特徴とする請求項３記載の整流システム。
6. 前記各整流装置は、各々の整流回路の出力電流を検出する検出手段を備え、いずれかの前記整流回路の出力電流が所定値以上となった場合に各々のスイッチング素子のオン，オフを停止する、
   ことを特徴とする請求項３記載の整流システム。
7. 前記各整流装置は、各々の整流回路の出力電流を検出する検出手段を備え、いずれかの前記整流回路の出力電流が所定値以上となった場合に各々の整流回路の出力ラインを遮断する、
   ことを特徴とする請求項３記載の整流システム。

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