JPH10337047A - Polyphase output power converting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、単相−多相電力変
換回路や直流−多相電力変換回路等の多相出力電力変換
回路に関する。詳しくは、コンバータ、インバータ等を
有する電力変換器と、交流電動機等の交流負荷回路と、
単相交流電源や直流電源またはエネルギーを蓄積可能な
受動素子等の零相電源装置とがループ状に接続され、前
記電力変換器の交流出力側から見たときに零相電源装置
の出力電圧及び電流が零相分となるように構成され、時
間分割により、電力変換器が、交流負荷回路との間の交
流電力の授受と、零相電源装置との間の零相電力の授受
とを行うようにした多相出力電力変換回路に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-phase output power converter such as a single-phase to multi-phase power converter or a DC-multi-phase power converter. Specifically, a power converter having a converter, an inverter, and the like, an AC load circuit such as an AC motor,
A zero-phase power supply such as a single-phase AC power supply or a DC power supply or a passive element capable of storing energy is connected in a loop, and when viewed from the AC output side of the power converter, the output voltage of the zero-phase power supply and The current converter is configured so that the current becomes a zero-phase component, and the power converter performs exchange of AC power with the AC load circuit and exchange of zero-phase power with the zero-phase power supply device by time division. The present invention relates to such a multi-phase output power conversion circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図１９
は従来の単相−多相電力変換回路を概念的に示したもの
であり、１００は単相交流電源、２００はコンバータ及
びインバータからなる単相−多相電力変換器、３００は
交流負荷回路としての誘導電動機である。この従来技術
では、単相交流電源１００との間の電力の授受を電力変
換器２００内のコンバータが行い、コンバータは交流電
源１００の線間電圧と線間を流れる電流によって電力を
制御している。更に、誘導電動機３００は電力変換器２
００内の交流出力電力変換器であるインバータに接続さ
れており、インバータの線間電圧と線間を流れる電流に
よって電力を制御している。なお、電力変換器２００内
のコンバータ−インバータ間の直流中間回路には、大容
量のエネルギー蓄積要素（平滑コンデンサや直流リアク
トル）を接続することにより、コンバータ側及びインバ
ータ側をそれぞれ独立して制御できるように構成されて
いる。2. Description of the Related Art FIG.
1 schematically shows a conventional single-phase to multi-phase power conversion circuit, 100 is a single-phase AC power supply, 200 is a single-phase to multi-phase power converter including a converter and an inverter, and 300 is an AC load circuit. Induction motor. In this prior art, the converter in the power converter 200 transfers power to and from the single-phase AC power supply 100, and the converter controls power by the line voltage of the AC power supply 100 and the current flowing between the lines. . Further, the induction motor 300 is a power converter 2
The inverter is connected to an inverter, which is an AC output power converter in 00, and power is controlled by a line voltage of the inverter and a current flowing between the lines. By connecting a large-capacity energy storage element (smoothing capacitor or DC reactor) to the DC intermediate circuit between the converter and the inverter in the power converter 200, the converter side and the inverter side can be independently controlled. It is configured as follows.
【０００３】上記電力変換器２００において、電源電流
波形を制御するためにはコンバータ内に半導体スイッチ
ング素子を備えることが必要である。また、単相交流電
源１００及びコンバータに代えて直流電源を用いる場
合、電源電圧とインバータの直流電圧とが一致しない場
合には電源電圧を昇圧または降圧する必要があり、その
場合にも半導体スイッチング素子が必要になる。更に、
上記いずれの場合にも、電力変換器２００の入力側にス
イッチングによる電流リプル吸収用のリアクトルが必要
になるため、これが装置の小型化や低コスト化の妨げと
なっている。In the power converter 200, it is necessary to provide a semiconductor switching element in the converter in order to control the power supply current waveform. When a DC power supply is used instead of the single-phase AC power supply 100 and the converter, if the power supply voltage does not match the DC voltage of the inverter, the power supply voltage needs to be stepped up or down. Is required. Furthermore,
In any of the above cases, a reactor for absorbing current ripple by switching is required on the input side of the power converter 200, which hinders miniaturization and cost reduction of the device.
【０００４】次に、図２０は、図１９の従来技術の具体
例を示す回路図である。図２０において、１０１は単相
交流電源、１０２はリアクトル、２０１は入力電流を高
力率の正弦波にするための正弦波コンバータ、２０２は
直流中間回路の平滑コンデンサ、２０３は誘導電動機３
０１を可変速駆動するための三相電圧形インバータであ
る。なお、図２０では誘導電動機３０１を等価回路にて
示してある。ここで、コンバータ２０１では、交流電源
電圧をリアクトル１０２を通し半導体スイッチによって
短絡することにより、入力電流の波形を形成する。この
結果、交流電力を直流電力に変換すると共に入力電流波
形を正弦波状に制御している。FIG. 20 is a circuit diagram showing a specific example of the prior art shown in FIG. 20, reference numeral 101 denotes a single-phase AC power supply, 102 denotes a reactor, 201 denotes a sine wave converter for converting an input current into a sine wave having a high power factor, 202 denotes a smoothing capacitor of a DC intermediate circuit, and 203 denotes an induction motor 3.
01 is a three-phase voltage-source inverter for driving the variable-speed drive 01 at a variable speed. In FIG. 20, the induction motor 301 is shown by an equivalent circuit. Here, in converter 201, the AC power supply voltage is short-circuited by a semiconductor switch through reactor 102 to form a waveform of an input current. As a result, the AC power is converted into the DC power, and the input current waveform is controlled in a sine wave shape.
【０００５】一方、インバータ２０３は、ＩＧＢＴ等の
自己消弧形半導体スイッチング素子と逆並列ダイオード
とからなる３組の上下アームを有する三相電圧形ＰＷＭ
インバータ等から構成されている。三相電圧形ＰＷＭイ
ンバータの動作は公知であるため説明を省略するが、６
個のアームの導通状態を制御することにより三相の各線
間電圧を制御するための６通りのスイッチングパターン
と、上アームまたは下アームをすべて導通させて三相の
各線間電圧がすべて零になるいわゆる零電圧ベクトルと
呼ばれる２通りのスイッチングパターンとを選択できる
ようになっている。図１９でも説明したごとく、平滑コ
ンデンサ２０２の容量を十分に大きくとることにより、
コンバータ２０１及びインバータ２０３のスイッチング
をそれぞれ独立して自由に行うことが可能である。On the other hand, an inverter 203 is a three-phase voltage-type PWM having three pairs of upper and lower arms including a self-extinguishing type semiconductor switching element such as an IGBT and an anti-parallel diode.
It is composed of an inverter and the like. The operation of the three-phase voltage-type PWM inverter is publicly known, and therefore the description is omitted.
Six types of switching patterns for controlling the three-phase line voltages by controlling the conduction state of the three arms, and all the three-phase line voltages become zero by conducting all the upper or lower arms. Two kinds of switching patterns called a so-called zero voltage vector can be selected. As described in FIG. 19, by setting the capacity of the smoothing capacitor 202 sufficiently large,
Switching of the converter 201 and the inverter 203 can be independently and freely performed.
【０００６】図２０の構成では、コンバータ２０１とイ
ンバータ２０３とからなる単相−三相電力変換器が自己
消弧形半導体スイッチング素子を１０個備えており、こ
れらの駆動回路や駆動電源、制御回路等を含めると回路
構成が複雑かつ高価なものとなる。また、コンバータ２
０１の入力側のリアクトル１０２も小型化の妨げとなっ
ている。In the configuration shown in FIG. 20, a single-phase to three-phase power converter including a converter 201 and an inverter 203 includes ten self-extinguishing type semiconductor switching elements. The circuit configuration becomes complicated and expensive if such factors are included. Converter 2
The reactor 102 on the input side 01 also hinders miniaturization.
【０００７】次いで、図２１は、直流−多相電力変換回
路の従来技術を示している。図において、１０３は直流
電源、２０４はインバータ２０３に印加する電圧を制御
するための一つの上下アームからなるコンバータ（２象
限チョッパ）である。この従来技術では、直流電源電圧
をリアクトル１０２を通し半導体スイッチによって短絡
することにより、リアクトル１０２にエネルギーを蓄
え、半導体スイッチをオフすることによりリアクトル１
０２のエネルギーを直流電源１０３から供給されるエネ
ルギーと共に平滑コンデンサ２０２に供給している。こ
の結果、平滑コンデンサ２０２の電圧は電源電圧よりも
高い直流電圧となる。この従来技術でも、平滑コンデン
サ２０２の容量を十分に大きくすることで、コンバータ
２０４及びインバータ２０３のスイッチングをそれぞれ
独立して自由に行うことができる。Next, FIG. 21 shows a prior art of a DC-multiphase power conversion circuit. In the figure, reference numeral 103 denotes a DC power supply, and reference numeral 204 denotes a converter (two-quadrant chopper) including one upper and lower arm for controlling a voltage applied to the inverter 203. In this prior art, the DC power supply voltage is short-circuited by a semiconductor switch through the reactor 102 to store energy in the reactor 102, and the semiconductor 1 is turned off by turning off the semiconductor switch.
02 is supplied to the smoothing capacitor 202 together with the energy supplied from the DC power supply 103. As a result, the voltage of the smoothing capacitor 202 becomes a DC voltage higher than the power supply voltage. Also in this prior art, the switching of the converter 204 and the inverter 203 can be independently and freely performed by making the capacity of the smoothing capacitor 202 sufficiently large.
【０００８】図２２は、更に別の従来技術としての単相
−多相電力変換回路である。図において、１０４はダイ
オードブリッジからなる単相全波整流回路、２０５は上
アームがダイオードのみからなるコンバータである。こ
の従来技術において、交流電源電圧は全波整流回路１０
４によって全波整流され、その直流電圧をリアクトル１
０２を通し半導体スイッチによって短絡することによ
り、入力電流の波形を形成する。この結果、交流から直
流を得ると共に入力電流波形を正弦波状に制御すること
ができる。FIG. 22 shows a single-phase to multi-phase power conversion circuit as still another conventional technique. In the figure, reference numeral 104 denotes a single-phase full-wave rectifier circuit including a diode bridge, and reference numeral 205 denotes a converter whose upper arm includes only diodes. In this prior art, an AC power supply voltage is applied to a full-wave rectifier circuit 10.
4 is full-wave rectified and the DC voltage is
The input current waveform is formed by short-circuiting through 02 and by a semiconductor switch. As a result, a direct current can be obtained from an alternating current and the input current waveform can be controlled in a sine wave shape.
【０００９】図２１の直流−多相電力変換回路、図２２
の単相−多相電力変換回路のいずれの例でも、自己消弧
形半導体スイッチング素子が多数必要であると共に、コ
ンバータ２０４，２０５の入力側にリアクトル１０２が
必要であるため、前記同様に回路構成の複雑化、高価格
化、大型化等が問題となっている。FIG. 21 shows a DC-multiphase power conversion circuit, FIG.
In any of the single-phase to multi-phase power conversion circuits described above, a large number of self-extinguishing semiconductor switching elements are required and the reactor 102 is required on the input side of the converters 204 and 205. There are problems such as complexity, high price, and large size.
【００１０】そこで、本発明は、単相−多相電力変換器
や直流−多相変換器内の半導体スイッチング素子を少な
くし、また、入力側のリアクトルを除去することで回路
構成の簡略化、装置の小型化、低コスト化を可能にした
多相出力電力変換回路を提供しようとするものである。Therefore, the present invention reduces the number of semiconductor switching elements in a single-phase to multi-phase power converter or a DC-multi-phase converter, and simplifies the circuit configuration by eliminating the reactor on the input side. It is an object of the present invention to provide a multi-phase output power conversion circuit capable of reducing the size and cost of a device.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、半導体スイッチング素子の
動作により電力変換を行って多相交流を出力する電力変
換器と、この電力変換器の出力側に接続された交流負荷
回路と、この交流負荷回路に接続された零相電源装置と
を備え、零相電源装置の出力電圧及び電流が電力変換器
の交流出力側から交流負荷回路を介して見たときに零相
分となるように電力変換器、交流負荷回路及び零相電源
装置をループ状に接続し、時間分割により、電力変換器
が、交流負荷回路との間で電力を授受し、かつ、零相電
源装置との間で零相電力を授受するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power converter for converting a power by operation of a semiconductor switching element and outputting a multi-phase alternating current, and a power converter comprising the same. An AC load circuit connected to the output side of the power converter, and a zero-phase power supply connected to the AC load circuit, and the output voltage and current of the zero-phase power supply are supplied from the AC output side of the power converter to the AC load circuit. The power converter, the AC load circuit, and the zero-phase power supply are connected in a loop so as to have a zero-phase component when viewed through, and the power converter transfers power between the AC converter and the AC load circuit by time division. It exchanges zero-phase power with the zero-phase power supply.
【００１２】ここで、図１は請求項１に記載した発明の
概念図である。図において、１５０は単相交流電源、直
流電源、またはインダクタンス、キャパシタンスのよう
に負荷に供給する電気エネルギーを蓄積可能な受動素子
からなる零相電源装置、２５０はコンバータやチョッ
パ、インバータ等からなる単相−多相電力変換器や直流
−多相電力変換器のように、半導体スイッチング素子の
動作によって電力変換を行い、多相交流電力を出力する
電力変換器、３５０は電力変換器２５０との間で交流電
力を授受する交流電動機、トランス、またはインダクタ
ンスを介した交流電源等の交流負荷回路である。なお、
電力変換器２５０、交流負荷回路３５０及び零相電源装
置１５０は、零相電源装置１５０の電圧及び電流が、電
力変換器２５０の交流出力側から交流負荷回路３５０を
介して見たときに零相分となるようにループ状に接続さ
れている。この意味で、電源装置を零相電源装置１５０
と呼ぶことにする。FIG. 1 is a conceptual diagram of the invention described in claim 1. In the figure, reference numeral 150 denotes a single-phase AC power supply, a DC power supply, or a zero-phase power supply device comprising passive elements capable of storing electric energy supplied to a load such as inductance and capacitance; A power converter that performs power conversion by the operation of a semiconductor switching element and outputs polyphase AC power, such as a phase-to-polyphase power converter or a DC-to-polyphase power converter, and 350 is a power converter that is connected to the power converter 250. And an AC load circuit such as an AC motor, a transformer, or an AC power supply via an inductance. In addition,
The power converter 250, the AC load circuit 350, and the zero-phase power supply 150 are configured such that the voltage and current of the zero-phase power supply 150 are zero-phase when viewed from the AC output side of the power converter 250 via the AC load circuit 350. They are connected in a loop so as to be separated. In this sense, the power supply is a zero-phase power supply 150.
I will call it.
【００１３】上記構成において、電力変換器２５０と交
流負荷回路３５０との間の交流電力の授受は、電力変換
器２５０内のインバータの線間電圧及び線間を流れる電
流による電力の制御によって従来と同様に行われる。一
方、電力変換器２５０と電源装置１５０との間では、電
力変換器２５０が、例えばインバータの零電圧ベクトル
を用いて零相電源装置１５０の零相電圧、零相電流を制
御することにより行う。すなわち、電力変換器２５０
は、交流負荷回路３５０との間の電力の授受、零相電源
装置１５０との間の零相電力の授受を時間分割で行い、
零相電源装置１５０との間で零相電力を授受している時
には、電力変換器２５０内のインバータが、零相電源装
置１５０との間の電力変換動作を行うコンバータの作用
の一部または全部を実行する。その結果、電力変換器２
５０内の半導体スイッチング素子やダイオードからなる
アーム数を減少させることができる。また、電力変換器
２５０において必要とされる入力側のリアクトルとし
て、例えば交流電動機の漏れリアクタンスのように交流
負荷回路３５０が有するリアクトルを用いることができ
る。このため、専用の入力リアクトルを省略可能として
装置の小型化に寄与することができる。In the above configuration, the exchange of AC power between the power converter 250 and the AC load circuit 350 is performed by controlling the power by the line voltage of the inverter in the power converter 250 and the current flowing between the lines. The same is done. On the other hand, between the power converter 250 and the power supply device 150, the power converter 250 controls the zero-phase voltage and the zero-phase current of the zero-phase power supply device 150 using, for example, a zero-voltage vector of an inverter. That is, the power converter 250
Performs transmission and reception of power to and from the AC load circuit 350 and transmission and reception of zero-phase power to and from the zero-phase power supply device 150 by time division;
When the zero-phase power is exchanged with zero-phase power supply device 150, the inverter in power converter 250 performs part or all of the operation of the converter that performs the power conversion operation with zero-phase power supply 150. Execute As a result, the power converter 2
It is possible to reduce the number of arms including semiconductor switching elements and diodes in 50. Further, as a reactor on the input side required in power converter 250, a reactor included in AC load circuit 350, such as a leakage reactance of an AC motor, can be used. For this reason, the dedicated input reactor can be omitted, which can contribute to downsizing of the device.
【００１４】以下の各発明は、上記請求項１に記載した
発明を更に具体化して、単相−多相電力変換回路や直流
−多相電力変換回路に適用したものである。まず、請求
項２記載の発明は単相−多相電力変換回路に関し、単相
交流電圧を電力変換器内の電圧形インバータにより多相
交流電圧に変換して多相交流電動機を駆動する多相出力
電力変換回路を前提としている。そして、請求項２記載
の発明の特徴は、上記多相出力電力変換回路において、
単相交流電源の一端を電動機の星形結線された固定子巻
線の中性点に接続すると共に、単相交流電源の他端をイ
ンバータの直流側に２個直列に接続された半導体スイッ
チング素子からなるコンバータの中点に接続して、単相
交流電源の電圧及び電流がインバータの交流出力側から
電動機を介して見たときに零相分となるように構成し、
時間分割により、インバータが、電動機との間で電力を
授受し、かつ、インバータ及びコンバータが、インバー
タによる零電圧ベクトルの出力時に単相交流電源との間
で零相電力を授受するものである。Each of the following inventions further embodies the invention described in claim 1 and is applied to a single-phase to multi-phase power conversion circuit or a DC-multi-phase power conversion circuit. First, a second aspect of the present invention relates to a single-phase to multi-phase power conversion circuit, which converts a single-phase AC voltage into a multi-phase AC voltage by a voltage-type inverter in a power converter to drive a multi-phase AC motor. An output power conversion circuit is assumed. The feature of the invention described in claim 2 is that in the multi-phase output power conversion circuit,
A semiconductor switching element having one end of a single-phase AC power supply connected to a neutral point of a star-connected stator winding of a motor and the other end of the single-phase AC power supply connected in series to two inverters on the DC side. And connected to the midpoint of the converter consisting of, so that the voltage and current of the single-phase AC power supply become zero-phase components when viewed from the AC output side of the inverter via the motor,
By the time division, the inverter transfers power to and from the electric motor, and the inverter and the converter transfer zero-phase power to and from the single-phase AC power supply when the inverter outputs a zero-voltage vector.
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明における前記コンバータを、２個のダイオードの直列
回路により構成したものである。また、請求項４記載の
発明は、請求項２記載の発明における前記コンバータ
を、２個のコンデンサの直列回路により構成したもので
ある。According to a third aspect of the present invention, the converter according to the second aspect of the present invention is configured by a series circuit of two diodes. According to a fourth aspect of the present invention, the converter according to the second aspect of the present invention is configured by a series circuit of two capacitors.
【００１６】更に、請求項５記載の発明は直流−多相電
力変換回路に関し、直流電圧を電力変換器内の電圧形イ
ンバータにより多相交流電圧に変換して多相交流電動機
を駆動する多相出力電力変換回路を前提としている。そ
の特徴は、上記多相出力電力変換回路において、直流電
源の一端を電動機の星形結線された固定子巻線の中性点
に接続すると共に、直流電源の他端をインバータの直流
側に並列接続された平滑コンデンサとインバータとの接
続点の一方に接続して、直流電源の電圧及び電流がイン
バータの交流出力側から電動機を介して見たときに零相
分となるように構成し、時間分割により、インバータ
が、電動機との間で電力を授受し、かつ、インバータに
よる零電圧ベクトルの出力時に直流電源との間で零相電
力を授受するものである。Further, the invention according to claim 5 relates to a DC-polyphase power conversion circuit, which converts a DC voltage into a polyphase AC voltage by a voltage type inverter in a power converter to drive a polyphase AC motor. An output power conversion circuit is assumed. The feature is that in the multi-phase output power conversion circuit, one end of the DC power supply is connected to the neutral point of the star-connected stator winding of the motor, and the other end of the DC power supply is paralleled to the DC side of the inverter. It is connected to one of the connection points of the connected smoothing capacitor and the inverter so that the voltage and current of the DC power supply become zero-phase components when viewed from the AC output side of the inverter via the motor, and By the division, the inverter transmits and receives power to and from the electric motor, and transmits and receives zero-phase power to and from the DC power supply when the inverter outputs a zero-voltage vector.
【００１７】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の発明における直流電源に代えて、単相または多相交
流電源と整流回路との組み合わせを用いたものである。According to a sixth aspect of the present invention, a combination of a single-phase or multi-phase AC power supply and a rectifier circuit is used in place of the DC power supply according to the fifth aspect of the present invention.
【００１８】なお、請求項２〜６に記載した何れかの発
明において、請求項７に記載するように、電動機の中性
点と電源との間にリアクトルを挿入し、このリアクトル
の鉄芯として電動機の固定子鉄芯を用いても良い。更
に、請求項２〜６に記載した何れかの発明において、請
求項８に記載するように、インバータの多相出力側には
電動機に代えて中性点を持たない交流負荷を接続し、か
つ、前記多相出力側に星形結線されたリアクトルの中性
点を電源または整流回路の一端に接続しても良い。In any one of the second to sixth aspects of the present invention, as described in the seventh aspect, a reactor is inserted between the neutral point of the electric motor and the power source, and the reactor has an iron core. A stator iron core of an electric motor may be used. Further, in any one of the inventions described in claims 2 to 6, as described in claim 8, an AC load having no neutral point is connected to the polyphase output side of the inverter instead of the motor, and Alternatively, a neutral point of the reactor star-connected to the multiphase output side may be connected to one end of a power supply or a rectifier circuit.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図２は請求項２に記載した発明の
実施形態を示す回路図である。図において、前記同様に
２０２は平滑コンデンサ、２０３はＩＧＢＴ等の自己消
弧形半導体スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６と各スイッ
チング素子に逆並列されたダイオードとからなる三相電
圧形インバータ、２０４は自己消弧形半導体スイッチン
グ素子Ｔｒ７，Ｔｒ８と各スイッチング素子に逆並列さ
れたダイオードとからなる上下１アームのコンバータ、
３０１は固定子巻線が星形接続された三相誘導電動機、
１０１は誘導電動機３０１の中性点に一端が接続され、
他端がコンバータ２０４のスイッチング素子Ｔｒ７，Ｔ
ｒ８の中点（仮想中性点）に接続された単相交流電源で
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, similarly to the above, 202 is a smoothing capacitor, 203 is a three-phase voltage source inverter composed of self-extinguishing semiconductor switching elements Tr1 to Tr6 such as IGBTs and diodes anti-parallel to each switching element, and 204 is self-extinguishing. An upper and lower one-arm converter comprising semiconductor switching elements Tr7 and Tr8 and a diode antiparallel to each switching element;
301 is a three-phase induction motor in which the stator windings are star-connected,
101 is connected at one end to the neutral point of the induction motor 301,
The other end is a switching element Tr7, T of the converter 204.
This is a single-phase AC power supply connected to the middle point (virtual neutral point) of r8.
【００２０】本実施形態は、三相電圧形インバータ２０
３の零電圧ベクトルに着目したものである。すなわち、
三相電圧形インバータ２０３において零電圧ベクトルを
出力するには上アームをすべて導通させる場合と下アー
ムをすべて導通させる場合との２通りのスイッチングパ
ターンがあり、本実施形態ではこの自由度を利用する。
インバータ２０３から出力される零相電圧は線間電圧に
は現れないので、電動機駆動には影響しない。従って、
正相分の等価回路は図３のようになり、電動機３０１の
駆動に関しては従来と同じインバータとして動作し、イ
ンバータ２０３の線間電圧及び線間を流れる電流による
電力の制御によって電動機３０１との間で交流電力を授
受する。In this embodiment, a three-phase voltage source inverter 20
3 focuses on the zero voltage vector. That is,
In the three-phase voltage source inverter 203, there are two types of switching patterns for outputting a zero voltage vector, that is, a case where all upper arms are made conductive and a case where all lower arms are made conductive. In the present embodiment, this degree of freedom is used. .
Since the zero-phase voltage output from the inverter 203 does not appear in the line voltage, it does not affect the motor drive. Therefore,
The equivalent circuit for the positive phase is as shown in FIG. 3, and the motor 301 operates as the same inverter as the conventional one, and the electric power between the inverter 301 and the motor 301 is controlled by controlling the power by the line voltage of the inverter 203 and the current flowing between the lines. To exchange AC power.
【００２１】一方、零相分について考えると図４のよう
になり、図３におけるインバータ２０３の３アームはあ
たかも零電圧ベクトルの比でスイッチング動作する１つ
のアーム２０３’とみなすことができる。つまり、図２
０に示した従来のコンバータ２０１の１アームを図２の
インバータ２０３により零相電圧を制御することで代用
可能である。また、電動機３０１は漏れインダクタンス
の値を持つリアクトル３０２と考えることができる。そ
して、図４に示す如くコンバータとしてのアーム２０４
を別途付加することにより、これらのアーム２０３’，
２０４によって図２０のコンバータ２０１と等価な回路
構成が実現され、同様な電力変換動作をすることが分か
る。すなわち、図４のアーム２０３’，２０４からなる
コンバータがリアクトル３０２を介して単相交流電源１
０１との間で零相電力を授受する。従って、図２に示し
た回路により実質的に図２０と同様な単相−多相電力変
換回路を実現することができるので、半導体スイッチン
グ素子、ダイオード等の数の減少やコンバータの入力側
リアクトルの省略によって回路構成の簡略化、小型化、
低コスト化が可能になる。なお、交流負荷としての電動
機は、三相誘導電動機以外の多相交流電動機であっても
良い。On the other hand, when considering the zero-phase component, it becomes as shown in FIG. 4, and the three arms of the inverter 203 in FIG. 3 can be regarded as one arm 203 'that performs switching operation at the ratio of the zero voltage vector. That is, FIG.
One arm of the conventional converter 201 shown in FIG. 2 can be substituted by controlling the zero-phase voltage by the inverter 203 in FIG. The electric motor 301 can be considered as a reactor 302 having a value of leakage inductance. Then, as shown in FIG.
Are added separately, so that these arms 203 ′,
It can be seen that a circuit configuration equivalent to the converter 201 of FIG. 20 is realized by 204 and a similar power conversion operation is performed. That is, the converter including the arms 203 ′ and 204 in FIG.
A zero-phase power is exchanged with the 01. Therefore, the single-phase to multi-phase power conversion circuit substantially similar to that of FIG. 20 can be realized by the circuit shown in FIG. 2, so that the number of semiconductor switching elements, diodes and the like can be reduced and the input side reactor of the converter can be reduced. Omission simplifies the circuit configuration, reduces size,
Cost reduction becomes possible. Note that the electric motor as the AC load may be a polyphase AC motor other than the three-phase induction motor.
【００２２】図２におけるインバータ２０３及びコンバ
ータ２０４はいずれもＰＷＭ制御されるが、そのＰＷＭ
パルスは例えば図５に示す制御回路によって作成され
る。すなわち図５において、直流電圧指令Ｖdc *と直流
電圧検出値Ｖdcとの偏差を電圧制御器４０４に入力し、
その出力に電源電圧と同相で大きさが１の正弦波ｓｉｎ
ωstを乗じて零相（入力）電流指令ｉ0 *を得る。また、
掛算器４０５によって１／３を乗じた零相電流指令ｉ0 *
を、電動機３０１を駆動するための電流指令ｉa *,ｉb *,
ｉc *に加算し、各相電流指令ｉu *,ｉv *,ｉw *を作成す
る。これらと実際の各相電流検出値ｉu,ｉv,ｉwとの偏
差を求め、電流制御器４０１〜４０３に入力してその出
力をコンパレータ４０６〜４０８により三角波と比較
し、各相電流を指令ｉu *,ｉv *,ｉw *に追従させるような
インバータ２０３のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に
対するＰＷＭパターンを得る。The inverter 203 and the converter 204 in FIG. 2 are both PWM controlled.
The pulse is created by, for example, the control circuit shown in FIG. That is, in FIG. 5, the deviation between the DC voltage command V dc * and the DC voltage detection value V dc is input to the voltage controller 404,
The output has a sine wave sin having the same phase as the power supply voltage and a magnitude of 1.
zero-phase multiplied by the ω s t (input) to obtain a current command i 0 *. Also,
Zero-phase current command i 0 * multiplied by 1/3 by multiplier 405
A current command for driving the motor 301 i a *, i b * ,
It is added to ic * to create each phase current command iu * , iv * , iw * . The deviation between these and the actual phase current detection values i u , i v , i w is obtained, input to current controllers 401 to 403, and their outputs are compared with triangular waves by comparators 406 to 408. A PWM pattern is obtained for the switching elements Tr1 to Tr6 of the inverter 203 so as to follow the commands i u * , i v * , i w * .
【００２３】このとき、コンバータ２０４については、
インバータ２０３に対する各相の電圧指令（電流制御器
４０１〜４０３の出力）の和から零相電圧を求め、これ
をコンパレータ４０９により三角波と比較してスイッチ
ング素子Ｔｒ７，Ｔｒ８に対するＰＷＭパターンを求め
る。すなわち、この実施形態では、インバータ２０３及
びコンバータ２０４をＰＷＭパルスにより時間分割で制
御することにより、図３の三相電圧形インバータと図４
のフルブリッジ形単相コンバータとを重ね合わせた動作
を行わせるもので、前者は正相電流による線間電圧、線
間を流れる電流の制御、後者は零相電流による単相交流
電源１０１の入力電流の制御となる。At this time, the converter 204
A zero-phase voltage is obtained from the sum of the voltage commands (outputs of the current controllers 401 to 403) of the respective phases with respect to the inverter 203, and this is compared with a triangular wave by the comparator 409 to obtain a PWM pattern for the switching elements Tr7 and Tr8. That is, in this embodiment, by controlling the inverter 203 and the converter 204 in a time division manner by PWM pulses, the three-phase voltage source inverter of FIG.
The former is the control of the line voltage and the current flowing between the lines by the positive-phase current, and the latter is the input of the single-phase AC power supply 101 by the zero-phase current. It controls the current.
【００２４】図６は制御回路の他の例を示すものであ
る。図５の例では電動機３０１の電流指令ｉa *,ｉb *,ｉ
c *からＰＷＭパルスを求めたが、図６のように電動機３
０１に印加する電圧指令ｖa *,ｖb *,ｖc *からＰＷＭパル
スを求めることも可能である。この場合、零相電流指令
ｉ0 *と各相電流から求めた零相電流ｉ0との偏差を電流
制御器４１０に入力して零相電圧指令ｖ0 *を求め、これ
を電圧指令ｖa *,ｖb *,ｖc *に加算した結果をコンパレー
タ４０６〜４０８により三角波と比較して、インバータ
２０３のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に対するＰＷ
Ｍパターンを得る。また、コンバータ２０４について
は、零相電圧指令ｖ0 *をコンパレータ４０９により三角
波と比較してスイッチング素子Ｔｒ７，Ｔｒ８に対する
ＰＷＭパターンを求める。FIG. 6 shows another example of the control circuit. Current command of the motor 301 in the example of FIG. 5 i a *, i b * , i
The PWM pulse was obtained from c * , but as shown in FIG.
01 voltage application instruction to v a *, v b *, it is also possible to determine the PWM pulses from v c *. In this case, a deviation between the zero-phase current command i 0 * and the zero-phase current i 0 obtained from each phase current is input to the current controller 410 to obtain a zero-phase voltage command v 0 * , which is referred to as a voltage command v a *, v b *, v the result of adding the c * compared with the triangular wave by the comparator 406-408, PW to the switching element Tr1~Tr6 inverter 203
Obtain the M pattern. In the converter 204, the comparator 409 compares the zero-phase voltage command v 0 * with a triangular wave to obtain a PWM pattern for the switching elements Tr7 and Tr8.
【００２５】次に、図７は請求項３に記載した発明の実
施形態を示す回路図である。この実施形態では、コンバ
ータ２０５が２個のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路に
より構成され、その中点が単相交流電源１０１の一端に
接続されている。他の構成については図２と同様であ
る。この実施形態によれば、コンバータ２０５の構成を
図２よりも簡略化することができる反面、電動機３０１
から単相交流電源１０１への電力の回生は不可能とな
る。本実施形態の動作も図２の実施形態とほぼ同様であ
り、図３の三相電圧形インバータと、その１アーム分及
び図７のコンバータ２０５からなる混合ブリッジ形単相
コンバータとを重ね合わせた動作を行い、前者は正相電
流による線間電圧、線間を流れる電流の制御、後者は零
相電流による単相交流電源１０１の入力電流の制御とな
る。FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 3. In this embodiment, the converter 205 is configured by a series circuit of two diodes D1 and D2, and the midpoint thereof is connected to one end of the single-phase AC power supply 101. Other configurations are the same as those in FIG. According to this embodiment, the configuration of converter 205 can be simplified as compared with FIG.
It is impossible to regenerate electric power from the power supply to the single-phase AC power supply 101. The operation of the present embodiment is also substantially the same as that of the embodiment of FIG. 2, and the three-phase voltage-source inverter of FIG. 3 and the mixed-bridge single-phase converter comprising one arm thereof and the converter 205 of FIG. The operation is performed. The former controls the line voltage and the current flowing between the lines by the positive-phase current, and the latter controls the input current of the single-phase AC power supply 101 by the zero-phase current.
【００２６】図８は、請求項４に記載した発明の実施形
態を示す回路図である。この実施形態では、コンバータ
２０６が受動素子としての２個のコンデンサＣ１，Ｃ２
の直列回路により構成され、その中点が単相交流電源１
０１の一端に接続されている。この実施形態によれば、
コンバータ２０６の構成が図７よりも更に簡略化され
る。また、電動機３０１から単相交流電源１０１への電
力の回生も可能になるが、最大出力電圧は平滑コンデン
サ２０２の直流電圧の１／２と交流電源電圧の最大値と
の差になる。本実施形態の動作は、図３の三相電圧形イ
ンバータと、その１アーム分によるハーフブリッジ形単
相コンバータとを重ね合わせたものとなる。FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 4. In this embodiment, the converter 206 includes two capacitors C1 and C2 as passive elements.
And the middle point is a single-phase AC power supply 1
01 is connected to one end. According to this embodiment,
The configuration of converter 206 is further simplified than in FIG. Also, the regeneration of electric power from the electric motor 301 to the single-phase AC power supply 101 becomes possible, but the maximum output voltage is the difference between half of the DC voltage of the smoothing capacitor 202 and the maximum value of the AC power supply voltage. The operation of the present embodiment is obtained by overlapping the three-phase voltage source inverter of FIG. 3 with a half-bridge type single-phase converter using one arm.
【００２７】ここで、図示しないが、図２、図７、図８
の各実施形態において、請求項７に記載するように、電
動機３０１の中性点と単相交流電源１０１との間にリア
クトルを接続し、その鉄芯として電動機３０１の固定子
鉄芯を用いることもできる。Although not shown here, FIGS. 2, 7 and 8
In each of the embodiments, as described in claim 7, a reactor is connected between the neutral point of the electric motor 301 and the single-phase AC power supply 101, and the stator core of the electric motor 301 is used as the iron core. Can also.
【００２８】図９は、請求項８に記載した発明の実施形
態を示す回路図である。この実施形態は、図２の実施形
態を基本として、電動機３０１の中性点の代わりに、三
相電圧形インバータ２０３の各相出力端子に星形結線さ
れたリアクトル３０４を接続し、その中性点を単相交流
電源１０１の一端に接続したものである。この実施形態
によれば、中性点を持たない交流負荷３０３にも適用す
ることができ、交流負荷３０３に零相電流を流すことな
く図２の実施形態と同様にインバータの構成の一部をコ
ンバータに共用できる効果が得られる。なお、全体的な
動作やインバータ２０３、コンバータ２０４の制御方法
は図２の実施形態と同様である。この実施形態は、図
７、図８の各実施形態において電動機３０１を除去した
構成にも適用可能である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. This embodiment is based on the embodiment of FIG. 2 and connects a star-connected reactor 304 to each phase output terminal of the three-phase voltage source inverter 203 instead of the neutral point of the electric motor 301, The point is connected to one end of the single-phase AC power supply 101. According to this embodiment, the present invention can be applied to an AC load 303 having no neutral point, and a part of the configuration of the inverter can be partially applied similarly to the embodiment of FIG. The effect which can be shared with a converter is acquired. The overall operation and the control method of the inverter 203 and the converter 204 are the same as those in the embodiment of FIG. This embodiment is also applicable to a configuration in which the electric motor 301 is removed in each of the embodiments shown in FIGS.
【００２９】次に、図１０は請求項５に記載した発明の
実施形態を示している。なお、以下において、これまで
の各実施形態の構成要素と同一のものには同一符号を付
してある。図１０において、誘導電動機３０１の中性点
は直流電源１０３の正極に接続され、その負極は三相電
圧形インバータ２０３の下アームと平滑コンデンサ２０
２との接続点に接続されている。この接続構成により、
直流電源電圧はインバータ２０３の交流出力端子から見
ると零相電圧となる。Next, FIG. 10 shows an embodiment of the invention described in claim 5. In the following, the same components as those of the embodiments described above are denoted by the same reference numerals. In FIG. 10, the neutral point of the induction motor 301 is connected to the positive terminal of the DC power supply 103, and the negative terminal thereof is connected to the lower arm of the three-phase voltage source inverter 203 and the smoothing capacitor 20.
2 is connected to the connection point. With this connection configuration,
The DC power supply voltage is a zero-phase voltage when viewed from the AC output terminal of the inverter 203.
【００３０】この実施形態の正相分等価回路は先に説明
した図３と同一であり、電動機駆動に関しては従来と同
じ三相電圧形インバータとして動作する。また、零相分
等価回路は図１１のようになる。すなわち、三相電圧形
インバータ２０３の３アームはあたかも零電圧ベクトル
の比でスイッチング動作する１つのアーム２０３’とみ
なされ、図２１に示したコンバータ（２象限チョッパ）
２０４として作用するので、図１０のインバータ２０３
により零相電圧を制御することでコンバータ２０４を代
用することができる。更に、電動機３０１は漏れインダ
クタンスの値を持つリアクトル３０２と考えることがで
きる。よって、図１０の回路は、図１１の回路の動作に
よって直流電源１０３とコンデンサ２０２との間で零相
電力を授受することになる。つまり、図１０に示す回路
により図２１と同様な直流−多相電力変換回路を実現可
能であり、半導体スイッチング素子及びダイオードの数
の減少、２象限チョッパの入力側リアクトルの省略によ
って回路構成の簡略化、小型化、低コスト化を達成する
ことができる。この実施形態でも、交流負荷としての電
動機は三相誘導電動機以外の多相交流電動機であっても
良い。The positive-phase equivalent circuit of this embodiment is the same as that of FIG. 3 described above, and operates as a three-phase voltage-source inverter as in the prior art with respect to driving the motor. FIG. 11 shows a zero-phase equivalent circuit. That is, the three arms of the three-phase voltage source inverter 203 are regarded as one arm 203 'that performs switching operation at the ratio of the zero voltage vector, and the converter (two-quadrant chopper) shown in FIG.
The inverter 203 of FIG.
The converter 204 can be substituted by controlling the zero-phase voltage. Further, the electric motor 301 can be considered as a reactor 302 having a value of leakage inductance. Therefore, the circuit of FIG. 10 transfers zero-phase power between the DC power supply 103 and the capacitor 202 by the operation of the circuit of FIG. That is, the circuit shown in FIG. 10 can realize a DC-to-polyphase power conversion circuit similar to that of FIG. 21. The number of semiconductor switching elements and diodes is reduced, and the circuit configuration is simplified by omitting the input-side reactor of the two-quadrant chopper. Size, size, and cost can be reduced. Also in this embodiment, the motor as the AC load may be a polyphase AC motor other than the three-phase induction motor.
【００３１】図１２は、図１０の実施形態のインバータ
２０３に対するＰＷＭパルスを得るための制御回路図で
ある。図１２において、直流電圧指令Ｖdc *と直流電圧
検出値Ｖdcとの偏差を電圧制御器４０４に入力し、その
出力から零相（入力）電流指令ｉ0 *を得る。他の構成
は、図５におけるコンバータ２０４に対するＰＷＭパル
スを得るための部分を除いて図５と同様であり、最終的
にインバータ２０３のスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６
に対するＰＷＭパルスが出力される。この制御回路によ
り、図１０の実施形態では図３の三相電圧形インバータ
と図１１の２象限チョッパとを重ね合わせた動作を行
い、前者は正相電流による線間電圧、線間を流れる電流
の制御、後者は零相電流による直流電圧の制御となる。
図１３は制御回路の他の例であり、図６と同様に電動機
３０１に印加する電圧指令ｖa *,ｖb *,ｖc *からＰＷＭパ
ルスを求めるものである。FIG. 12 is a control circuit diagram for obtaining a PWM pulse for the inverter 203 of the embodiment of FIG. In FIG. 12, a deviation between a DC voltage command V dc * and a DC voltage detection value V dc is input to a voltage controller 404, and a zero-phase (input) current command i 0 * is obtained from the output. The other configuration is the same as that of FIG. 5 except for a portion for obtaining a PWM pulse for converter 204 in FIG. 5, and finally, switching elements Tr1 to Tr6 of inverter 203.
Are output. With this control circuit, in the embodiment shown in FIG. 10, the three-phase voltage source inverter shown in FIG. 3 and the two-quadrant chopper shown in FIG. 11 are overlapped with each other. The latter is the control of the DC voltage by the zero-phase current.
Figure 13 shows another example of the control circuit, the voltage command v a * to be applied to the electric motor 301 in the same manner as FIG. 6, v b *, the v c * and requests the PWM pulse.
【００３２】次いで、図１４は請求項５に記載した発明
の他の実施形態を示している。この実施形態は、電動機
３０１の中性点を直流電源１０３の負極に接続し、その
正極を三相電圧形インバータ２０３の上アームと平滑コ
ンデンサ２０２との接続点に接続したものである。この
実施形態の動作も図１０と同様であり、三相電圧形イン
バータと２象限チョッパとを重ね合わせた動作になる。FIG. 14 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the neutral point of the electric motor 301 is connected to the negative electrode of the DC power supply 103, and the positive electrode is connected to the connection point between the upper arm of the three-phase voltage source inverter 203 and the smoothing capacitor 202. The operation of this embodiment is also the same as that of FIG. 10, and is an operation in which a three-phase voltage source inverter and a two-quadrant chopper are overlapped.
【００３３】図１５は、請求項６に記載した発明の実施
形態を示している。この実施形態は、図１０の実施形態
における直流電源１０３に代えて、単相交流電源１０１
とダイオードブリッジによる単相全波整流回路１０５と
の組み合わせを用いたものである。この電源構成は、図
１４の実施形態にも適用することができる。図１５の実
施形態に対する制御回路は図１６のようになる。すなわ
ち、入力電流を正弦波状にするために、電圧制御器４０
４の出力に電源電圧と同相で大きさが１の正弦波ｓｉｎ
ωstの絶対値｜ｓｉｎωst｜を乗じて零相（入力）電流
指令ｉ0 *を得る。その他は図１２と同一である。この結
果、入力電流を正弦波に保ちつつ直流電圧を所定の値に
制御することが可能になる。図１５の実施形態は、三相
電圧形インバータと単相一石正弦波コンバータとを重ね
合わせた動作となる。FIG. 15 shows an embodiment of the invention described in claim 6. In this embodiment, a single-phase AC power supply 101 is used instead of the DC power supply 103 in the embodiment of FIG.
And a combination with a single-phase full-wave rectifier circuit 105 using a diode bridge. This power supply configuration can also be applied to the embodiment of FIG. The control circuit for the embodiment of FIG. 15 is as shown in FIG. That is, in order to make the input current sinusoidal, the voltage controller 40
4 has a sine wave sin having the same phase as the power supply voltage and a magnitude of 1.
the absolute value of ω s t | sinω s t | obtained by multiplying by zero-phase (input) to obtain a current command i 0 *. Others are the same as FIG. As a result, it is possible to control the DC voltage to a predetermined value while maintaining the input current as a sine wave. The embodiment of FIG. 15 is an operation in which a three-phase voltage source inverter and a single-phase one-stone sine-wave converter are overlapped.
【００３４】図１７は、請求項６に記載した発明の他の
実施形態を示している。この実施形態は、図１０の実施
形態における直流電源１０３に代えて、三相交流電源１
０７とダイオードブリッジによる三相全波整流回路１０
６との組み合わせを用いたものである。この電源構成
も、図１４の実施形態に適用可能である。この場合、入
力電流を高力率とするために前述の図１３のような制御
回路を用いる。すなわち、零相電流ｉ0をある一定値に
制御することによって、三相交流電源１０７の電流波形
は電気角で１２０°導通の方形波となる。従って、単相
交流電源の場合に比べて力率が改善され、また、入力電
流の最大値も小さくなる等の利点がある。FIG. 17 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, a three-phase AC power supply 1 is used instead of the DC power supply 103 in the embodiment of FIG.
-Phase full-wave rectifier circuit 10 using 07 and diode bridge
6 is used. This power supply configuration is also applicable to the embodiment of FIG. In this case, a control circuit as shown in FIG. 13 is used to make the input current a high power factor. That is, by controlling the zero-phase current i 0 to a certain constant value, the current waveform of the three-phase AC power supply 107 becomes a square wave with an electrical angle of 120 ° conduction. Therefore, there are advantages that the power factor is improved and the maximum value of the input current is smaller than in the case of a single-phase AC power supply.
【００３５】なお、図示しないが、図１０、図１４、図
１５、図１７の各実施形態において、請求項７に記載す
るように、電動機３０１の中性点と直流電源（交流電源
と整流回路との組み合わせを含む）との間にリアクトル
を接続し、その鉄芯に電動機の固定子鉄芯を用いること
もできる。Although not shown, in each of the embodiments shown in FIGS. 10, 14, 15, and 17, the neutral point of the electric motor 301 and the DC power supply (AC power supply and rectifier circuit) (Including a combination of the above), and a stator iron core of an electric motor can be used as the iron core.
【００３６】図１８は、請求項８に記載した発明の実施
形態を示す回路図である。この実施形態は、図１０の実
施形態を基本として、電動機３０１の中性点に代えて、
三相電圧形インバータ２０３の各相出力端子に星形結線
されたリアクトル３０４を接続し、その中性点を直流電
源１０３の正極に接続したものである。この実施形態
は、中性点を持たない交流負荷３０３にも適用でき、交
流負荷３０３に零相電流を流すことなくインバータ２０
３の構成の一部を２象限チョッパに共用することができ
る。なお、この実施形態も、図１４、図１５、図１７の
各実施形態において電動機３０１を除去した構成に適用
可能である。FIG. 18 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 8. This embodiment is based on the embodiment of FIG. 10, instead of the neutral point of the electric motor 301,
A star-connected reactor 304 is connected to each phase output terminal of the three-phase voltage source inverter 203, and the neutral point is connected to the positive electrode of the DC power supply 103. This embodiment can also be applied to an AC load 303 having no neutral point.
Part of the configuration of 3 can be shared by the two-quadrant chopper. This embodiment is also applicable to the configurations in which the electric motor 301 is removed in each of the embodiments of FIGS. 14, 15, and 17.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上のように請求項１〜６記載の発明に
よれば、従来のコンバータの１アームをインバータによ
り代用することができるから、単相−多相電力変換器や
直流−多相変換器内の半導体スイッチング素子、逆並列
ダイオード等の数を少なくし、しかも電力変換器の入力
側のリアクトルを省略可能として回路構成の簡略化、装
置の小型化、低コスト化を図ることができる。これによ
り、従来よりも小型かつ安価で高入力力率の電動機等の
駆動装置を実現することができる。As described above, according to the first to sixth aspects of the present invention, since one arm of a conventional converter can be substituted by an inverter, a single-phase to multi-phase power converter or a DC-multi-phase power converter can be used. The number of semiconductor switching elements, anti-parallel diodes, and the like in the converter can be reduced, and the reactor on the input side of the power converter can be omitted, so that the circuit configuration can be simplified, the size of the device can be reduced, and the cost can be reduced. . As a result, it is possible to realize a driving device such as an electric motor that is smaller, cheaper, and has a higher input power factor than conventional ones.
【００３８】また、請求項７，８記載の発明によれば、
電動機の固定子鉄芯の有効利用並びに中性点を持たない
交流負荷への適用が可能になる。According to the seventh and eighth aspects of the present invention,
Effective utilization of the stator iron core of the motor and application to an AC load having no neutral point are possible.
【図１】請求項１に記載した発明の構成を示す概念図で
ある。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the invention described in claim 1;
【図２】請求項２に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 2;
【図３】図２の実施形態の正相分等価回路である。FIG. 3 is a positive phase equivalent circuit of the embodiment of FIG. 2;
【図４】図２の実施形態の零相分等価回路である。FIG. 4 is a zero-phase equivalent circuit of the embodiment of FIG. 2;
【図５】図２の実施形態の制御回路図である。FIG. 5 is a control circuit diagram of the embodiment of FIG. 2;
【図６】図２の実施形態の制御回路図である。FIG. 6 is a control circuit diagram of the embodiment of FIG. 2;
【図７】請求項３に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 3;
【図８】請求項４に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 4;
【図９】請求項８に記載した発明の実施形態を示す回路
図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 8;
【図１０】請求項５に記載した発明の実施形態を示す回
路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 5;
【図１１】図１０の実施形態の零相分等価回路である。11 is a zero-phase equivalent circuit of the embodiment of FIG. 10;
【図１２】図１０の実施形態の制御回路図である。FIG. 12 is a control circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図１３】図１０の実施形態の制御回路図である。FIG. 13 is a control circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図１４】請求項５に記載した発明の他の実施形態を示
す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention described in claim 5.
【図１５】請求項６に記載した発明の実施形態を示す回
路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 6;
【図１６】図１５の実施形態の制御回路図である。FIG. 16 is a control circuit diagram of the embodiment of FIG.
【図１７】請求項６に記載した発明の他の実施形態を示
す回路図である。FIG. 17 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention described in claim 6;
【図１８】請求項８に記載した発明の実施形態を示す回
路図である。FIG. 18 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention described in claim 8;
【図１９】従来技術を概念的に示した図である。FIG. 19 is a diagram conceptually showing a conventional technique.
【図２０】従来技術を示す回路図である。FIG. 20 is a circuit diagram showing a conventional technique.
【図２１】従来技術を示す回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing a conventional technique.
【図２２】従来技術を示す回路図である。FIG. 22 is a circuit diagram showing a conventional technique.
１５０ 零相電源装置 ２５０ 電力変換器 ３５０ 交流負荷回路 １０１ 単相交流電源 １０３ 直流電源 １０５，１０６ 全波整流回路 １０７ 三相交流電源 ２０２ 平滑コンデンサ ２０３ 三相電圧形インバータ ２０３’アーム ２０４〜２０６ コンバータ ３０１ 三相誘導電動機 ３０２，３０４ リアクトル ３０３ 交流負荷 ４０１〜４０３，４１０ 電流制御器 ４０４ 電圧制御器 ４０５ 掛算器 ４０６〜４０９ コンパレータ Ｔｒ１〜Ｔｒ８ 自己消弧形半導体スイッチング素子 Ｄ１，Ｄ２ ダイオード Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ 150 Zero-phase power supply device 250 Power converter 350 AC load circuit 101 Single-phase AC power supply 103 DC power supply 105, 106 Full-wave rectifier circuit 107 Three-phase AC power supply 202 Smoothing capacitor 203 Three-phase voltage source inverter 203 'arm 204-206 Converter 301 Three-phase induction motor 302, 304 Reactor 303 AC load 401-403, 410 Current controller 404 Voltage controller 405 Multiplier 406-409 Comparator Tr1-Tr8 Self-extinguishing type semiconductor switching element D1, D2 Diode C1, C2 Capacitor
Claims (8)
力変換を行って多相交流を出力する電力変換器と、この
電力変換器の出力側に接続された交流負荷回路と、この
交流負荷回路に接続された零相電源装置とを備え、 零相電源装置の電圧及び電流が電力変換器の交流出力側
から交流負荷回路を介して見たときに零相分となるよう
に電力変換器、交流負荷回路及び零相電源装置をループ
状に接続し、 時間分割により、電力変換器が、交流負荷回路との間で
電力を授受し、かつ、零相電源装置との間で零相電力を
授受することを特徴とする多相出力電力変換回路。1. A power converter for converting a power by operation of a semiconductor switching element to output a polyphase alternating current, an AC load circuit connected to an output side of the power converter, and connected to the AC load circuit. A power converter and an AC load circuit so that the voltage and current of the zero-phase power device become zero-phase components when viewed from the AC output side of the power converter through the AC load circuit. And a zero-phase power supply connected in a loop, and the power converter transfers power to and from the AC load circuit and transfers zero-phase power to and from the zero-phase power supply by time division. A multi-phase output power conversion circuit characterized by the following.
ンバータにより多相交流電圧に変換して多相交流電動機
を駆動する多相出力電力変換回路において、 単相交流電源の一端を電動機の星形結線された固定子巻
線の中性点に接続すると共に、単相交流電源の他端をイ
ンバータの直流側に２個直列に接続された半導体スイッ
チング素子からなるコンバータの中点に接続して、単相
交流電源の電圧及び電流がインバータの交流出力側から
電動機を介して見たときに零相分となるように構成し、 時間分割により、インバータが、電動機との間で電力を
授受し、かつ、インバータ及びコンバータが、インバー
タによる零電圧ベクトルの出力時に単相交流電源との間
で零相電力を授受することを特徴とする多相出力電力変
換回路。2. A multi-phase output power conversion circuit for driving a poly-phase AC motor by converting the single-phase AC voltage into a poly-phase AC voltage by a voltage source inverter in a power converter, wherein one end of the single-phase AC power supply is connected to the motor. And the other end of the single-phase AC power supply is connected to the midpoint of a converter consisting of two semiconductor switching elements connected in series to the DC side of the inverter. Then, the voltage and current of the single-phase AC power supply are configured to be zero-phase components when viewed from the AC output side of the inverter via the motor, and the inverter divides power between the motor and the motor by time division. A multi-phase output power conversion circuit, wherein the inverter and the converter exchange zero-phase power with a single-phase AC power supply when the inverter outputs a zero-voltage vector.
ンバータにより多相交流電圧に変換して多相交流電動機
を駆動する多相出力電力変換回路において、 単相交流電源の一端を電動機の星形結線された固定子巻
線の中性点に接続すると共に、単相交流電源の他端をイ
ンバータの直流側に２個直列に接続されたダイオードか
らなるコンバータの中点に接続して、単相交流電源の電
圧及び電流がインバータの交流出力側から電動機を介し
て見たときに零相分となるように構成し、時間分割によ
り、インバータが、電動機との間で電力を授受し、か
つ、インバータ及びコンバータが、インバータによる零
電圧ベクトルの出力時に単相交流電源との間で零相電力
を授受することを特徴とする多相出力電力変換回路。3. A multi-phase output power conversion circuit for driving a poly-phase AC motor by converting the single-phase AC voltage into a poly-phase AC voltage by a voltage source inverter in a power converter, wherein one end of the single-phase AC power supply is connected to the motor. And the other end of the single-phase AC power supply is connected to the midpoint of a converter consisting of two diodes connected in series to the DC side of the inverter. , The voltage and current of the single-phase AC power supply are configured to be zero-phase components when viewed from the AC output side of the inverter via the motor, and the inverter transfers power to and from the motor by time division. A multi-phase output power conversion circuit, wherein the inverter and the converter exchange zero-phase power with a single-phase AC power supply when the inverter outputs a zero-voltage vector.
ンバータにより多相交流電圧に変換して多相交流電動機
を駆動する多相出力電力変換回路において、 単相交流電源の一端を電動機の星形結線された固定子巻
線の中性点に接続すると共に、単相交流電源の他端をイ
ンバータの直流側に２個直列に接続されたコンデンサか
らなるコンバータの中点に接続して、単相交流電源の電
圧及び電流がインバータの交流出力側から電動機を介し
て見たときに零相分となるように構成し、 時間分割により、インバータが、電動機との間で電力を
授受し、かつ、インバータ及びコンバータが、インバー
タによる零電圧ベクトルの出力時に単相交流電源との間
で零相電力を授受することを特徴とする多相出力電力変
換回路。4. A multi-phase output power conversion circuit for driving a poly-phase AC motor by converting a single-phase AC voltage to a poly-phase AC voltage by a voltage source inverter in a power converter, wherein one end of the single-phase AC power supply is connected to the motor. And the other end of the single-phase AC power supply is connected to the neutral point of a converter consisting of two capacitors connected in series to the DC side of the inverter. The voltage and current of the single-phase AC power supply are configured to be zero-phase when viewed from the AC output side of the inverter via the motor, and the inverter transfers power to and from the motor by time division. A multi-phase output power conversion circuit, wherein the inverter and the converter exchange zero-phase power with a single-phase AC power supply when the inverter outputs a zero-voltage vector.
ータにより多相交流電圧に変換して多相交流電動機を駆
動する多相出力電力変換回路において、 直流電源の一端を電動機の星形結線された固定子巻線の
中性点に接続すると共に、直流電源の他端をインバータ
の直流側に並列接続された平滑コンデンサとインバータ
との接続点の一方に接続して、直流電源の電圧及び電流
がインバータの交流出力側から電動機を介して見たとき
に零相分となるように構成し、 時間分割により、インバータが、電動機との間で電力を
授受し、かつ、インバータによる零電圧ベクトルの出力
時に直流電源との間で零相電力を授受することを特徴と
する多相出力電力変換回路。5. A polyphase output power conversion circuit for driving a polyphase AC motor by converting a DC voltage into a polyphase AC voltage by a voltage type inverter in a power converter, wherein one end of the DC power supply is connected to a star-shaped connection of the motor. Connected to the neutral point of the stator winding, and the other end of the DC power supply is connected to one of the connection points of the inverter and the smoothing capacitor connected in parallel to the DC side of the inverter, the voltage of the DC power supply and The inverter is configured so that the current is zero-phase when viewed from the AC output side of the inverter via the motor. A multi-phase output power conversion circuit for transmitting and receiving zero-phase power to and from a DC power supply at the time of output.
変換器内の電圧形インバータにより多相交流電圧に変換
して多相交流電動機を駆動する多相出力電力変換回路に
おいて、 交流電源に接続された整流回路の一端を電動機の星形結
線された固定子巻線の中性点に接続すると共に、整流回
路の他端をインバータの直流側に並列接続された平滑コ
ンデンサとインバータとの接続点の一方に接続して、交
流電源の電圧及び電流がインバータの交流出力側から電
動機を介して見たときに零相分となるように構成し、 時間分割により、インバータが、電動機との間で電力を
授受し、かつ、インバータによる零電圧ベクトルの出力
時に交流電源との間で零相電力を授受することを特徴と
する多相出力電力変換回路。6. A multi-phase output power conversion circuit for driving a poly-phase AC motor by converting a DC voltage obtained by rectifying an AC power supply into a poly-phase AC voltage by a voltage source inverter in a power converter. One end of the rectifier circuit connected to the inverter is connected to the neutral point of the star-connected stator winding of the motor, and the other end of the rectifier circuit is connected to the smoothing capacitor and the inverter connected in parallel to the DC side of the inverter. It is connected to one of the connection points so that the voltage and current of the AC power supply become zero-phase components when viewed from the AC output side of the inverter via the motor. A multi-phase output power conversion circuit for transmitting and receiving power between the AC power supply and a zero-phase vector when the inverter outputs a zero-voltage vector.
相出力電力変換回路において、 電動機の中性点と電源との間にリアクトルを挿入し、こ
のリアクトルの鉄芯として電動機の固定子鉄芯を用いる
ことを特徴とする多相出力電力変換回路。7. A multi-phase output power conversion circuit according to claim 2, wherein a reactor is inserted between a neutral point of the motor and a power source, and the reactor is provided with an iron core as a core of the reactor. A multiphase output power conversion circuit characterized by using a stator iron core.
相出力電力変換回路において、 インバータの多相出力側には電動機に代えて中性点を持
たない交流負荷を接続し、かつ、前記多相出力側に星形
結線されたリアクトルの中性点を電源または整流回路の
一端に接続したことを特徴とする多相出力電力変換回
路。8. The multi-phase output power conversion circuit according to claim 2, wherein an AC load having no neutral point is connected to the multi-phase output side of the inverter instead of the motor. A multi-phase output power conversion circuit, wherein a neutral point of the star-connected reactor on the multi-phase output side is connected to one end of a power supply or a rectifier circuit.
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