JPS60214023A - Solid transformer - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体スイッチング回路のスイッチング動作に
より交流入力を所望′電圧の交流出力に、または直流入
力を所望電圧の直流出力に変換する固体変圧器に関する
。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a solid state transformer that converts an AC input into an AC output of a desired voltage or a DC input into a DC output of a desired voltage by the switching operation of a semiconductor switching circuit. .
従来、交流入力を調整して負荷に給電するために用いら
れた手段として次の３つがあるがそれぞれ問題がある。Conventionally, the following three methods have been used to adjust AC input and supply power to a load, but each method has its own problems.
（１）サイリスタを用いた位相制御方式。(1) Phase control method using thyristors.
交流電源と負荷との間に挿入されたサイリスタの点弧位
相を制御して負荷に対して所望の通電を行うものである
。The firing phase of a thyristor inserted between an AC power source and a load is controlled to apply a desired current to the load.
しかしながし、交ｇ電圧のサイクル途中から負荷に電流
を流す、いわば間欠通電のためノイズを発生し、各種計
測器、制御装置の誤動作の一因となり、またラジオ障害
を生じる欠点がある。However, since current is passed through the load from the middle of the AC voltage cycle, so to speak, intermittent energization generates noise, contributing to malfunctions of various measuring instruments and control devices, and also has the disadvantage of causing radio interference.
（２）正弦波インバータ方式。(2) Sine wave inverter method.
交流入力から得た直眞出力を半導体スイッチにより不等
パルス幅変調して正弦波交流を得るものである。The direct output obtained from the AC input is modulated with unequal pulse width using a semiconductor switch to obtain a sinusoidal AC signal.
しかしながら、１サイクル−中にパルス幅を複雑に変化
させて制御する必要があるため、スイッチ駆動回路が複
雑になる。また一旦直流に変換するためモータの電力制
御のとき回生運転ができない。However, since it is necessary to control the pulse width by changing it in a complicated manner during one cycle, the switch driving circuit becomes complicated. Also, since it is first converted to DC, regenerative operation cannot be performed when controlling the motor power.
しかも直流変換のために大容量の平滑コンデンサを必要
とする。Moreover, a large-capacity smoothing capacitor is required for DC conversion.
（３）スライダックトランスを用いる方式。(3) Method using a slider transformer.
サーどモータを用いてスライダックの峙整を行うもので
ある。A third motor is used to align the slide duck.
しかしながら、装置が大きく重くなるし、モータ駆動装
置が必要であり、応答速度が数秒乃至数１０秒もかかる
。However, the device becomes large and heavy, a motor drive device is required, and the response speed takes several seconds to several tens of seconds.
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、回路構成
が簡単でありながら入力電圧に対して出力電圧を広範囲
に調整でき、しかもノイズ成分の少い出力を形成し得る
固体変圧器を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a solid-state transformer that has a simple circuit configuration, can adjust the output voltage over a wide range with respect to the input voltage, and can form an output with few noise components. The purpose is to provide.
この目的達成のため、本発明では、電源端子と負荷端子
との間に直列に第１の半導体スイッチおよびチョークコ
イルを挿入すると共に、負荷端子間にコンデンサを接続
し、さらに上記チョークコイルとコンデンサとの直列回
路に並列に第２の半導体スイッチを挿入してなる固体変
圧器を構成したものである。To achieve this objective, the present invention inserts a first semiconductor switch and a choke coil in series between a power supply terminal and a load terminal, connects a capacitor between the load terminals, and further connects the choke coil and the capacitor. A solid-state transformer is constructed by inserting a second semiconductor switch in parallel to a series circuit of
この構成において、上記第１および第２の半導体スイッ
チを逆位相関係で交番的にオンオフさせ、且つ第１およ
び第２の半導体スイッチのデユーティ比を変えること、
により、任意電圧の出力電圧を形成することができる。In this configuration, the first and second semiconductor switches are alternately turned on and off in an opposite phase relationship, and the duty ratios of the first and second semiconductor switches are changed;
Accordingly, an arbitrary output voltage can be formed.
以下第１図乃至第５図を参照して本発明の詳細な説明す
る。The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 5.
第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、ｐｓは
単相交流電源でその単相交流電力が電源端子Ｔｌｌ、Ｔ
１２を介して本発明に係る固体変圧器の回路に給電され
、この固体変圧器回路で形成された交流出力電圧がｈ荷
端子Ｔ２１．Ｔ２２から負荷Ｘに給電される。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, ps is a single-phase AC power supply, and the single-phase AC power is supplied to power terminals Tll and T.
12 to the circuit of the solid state transformer according to the invention, and the alternating current output voltage generated by this solid state transformer circuit is applied to the load terminals T21. Power is supplied to load X from T22.
固体変圧器回路は、一方の電源端子Ｔｌｌと一方の負荷
端子Ｔ２１との間に直列挿入された・第１の双方向半導
体スイッチＢＳＩ （［下卑に第１スイツチとい５）お
よびチョークコイルＬ１負荷端子Ｔ２１゜Ｔ２２間に接
続されたコンデンサＣ１ならびにチョークコイルＬとコ
ンデンサＣとの直列回路に並列して第１のスイッチＢＳ
Ｉおよび第２のスイッチＢＳ２はスイッチ駆動回路ＳＤ
からの制御信号によってオンオフ制御される。The solid-state transformer circuit includes a first bidirectional semiconductor switch BSI ([vulgarly the first switch 5) inserted in series between one power supply terminal Tll and one load terminal T21 and a choke coil L1 load terminal. A first switch BS is connected in parallel to the series circuit of capacitor C1, choke coil L and capacitor C connected between T21 and T22.
I and the second switch BS2 are the switch drive circuit SD
It is turned on and off by a control signal from.
スイッチ駆動回路ＳＤは、制御電圧源ＶＣの電圧を′電
圧−パルス幅変俣器Ｖ／ＦＷに与えてノクルス幅信号を
形成し、これを第１の発光ダイオードＬＥＤＩに、また
上記パルス幅信号をインバータＩＮＶを介して反転して
得た逆位相信号を第２の発光ダイオードＬＥＤ２に与え
ることによりホトトランジスタＰＴＩ 、 ＰＴ２を応
動させて第１のスイッチＢＳＩおよび第２のスイッチＢ
Ｓ２をオン、オフさせる。すなわち電圧−パルス幅変換
器Ｖ／ＰＷの出力がＬになると、ホトカプラＰＣＩにお
ける発光ダイオードＬＥＤ １に、スイッチ駆動回路′
亀源ＶＤから通電が行われて発光ダイオードＬＥＤ １
が発光する。The switch drive circuit SD applies the voltage of the control voltage source VC to the voltage-pulse width converter V/FW to form a Nockles width signal, which is applied to the first light emitting diode LEDI, and the pulse width signal is applied to the first light emitting diode LEDI. By applying the inverted phase signal obtained by inverting it via the inverter INV to the second light emitting diode LED2, the phototransistors PTI and PT2 are made to respond to the first switch BSI and the second switch B.
Turn S2 on and off. That is, when the output of the voltage-pulse width converter V/PW becomes L, the switch drive circuit '
Power is supplied from Kamegen VD to light emitting diode LED 1
emits light.
この光信号はホトカプラＰＣＩのホトトラン、ジスタＰ
ＴＩに与えられ、このホトトランジスタＰＴＩがターン
オンし、スイッチ電源Ｅ１→ホトトランジスタＰＴＩ→
抵抗Ｒ−＋第１スイッチのトランジスタロ１０→スイツ
チ電源Ｅ１なる閉回路に通電して、第１のスイッチＢＳ
Ｉをオンにする。また電圧−ノξルス幅変換器Ｖ／ＦＷ
の出力がＨになるとインバータＩＮＶ、ホトカプラＰＣ
２を介して第２のスイッチＢＳ２に制御信号が与えられ
、第２のスイッチＢＳ２がオンとなる。This optical signal is the phototran of the photocoupler PCI,
TI, this phototransistor PTI is turned on, and the switch power supply E1→phototransistor PTI→
energizes the closed circuit consisting of the resistor R-+transistor 10 of the first switch → switch power supply E1, and the first switch BS
Turn on I. Also, the voltage-noise width converter V/FW
When the output becomes H, the inverter INV and photocoupler PC
A control signal is applied to the second switch BS2 via the switch BS2, and the second switch BS2 is turned on.
この第１および第２のスイッチＢＳＩ 、 ＢＳ２のオ
ンオフにより電源端子Ｔｌｌ、Ｔ１２の電源電圧ＶＩＮ
に対し任意の関係の出力電圧ＶＤを負荷端子Ｔ２１゜Ｔ
２２間に供給する。By turning on and off the first and second switches BSI and BS2, the power supply voltage VIN of the power supply terminals Tll and T12 is
The output voltage VD with any relation to the load terminal T21゜T
Supply between 22 hours.
第２図は第１図に示した本発明の一実施例をより簡略化
して示したものであり、また第３図は第２図の回路各部
の電流電圧波形を示している。これら第２図および第３
図により本発明に係る固体変圧器の動作を説明する。FIG. 2 shows a more simplified version of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows current and voltage waveforms of various parts of the circuit shown in FIG. These figures 2 and 3
The operation of the solid state transformer according to the present invention will be explained with reference to the drawings.
いま第１のスイッチＢＳＩがオンで第２のスイッチＢＳ
２がオフであると、電源から第１のスイッチＢＳ１、チ
ョークコイルＬを介してコンデンサＣに対し充１Ｍ、電
流が流れる。第３図（ａ）はスイッチＢＳＩ。Now the first switch BSI is on and the second switch BS is on.
2 is off, a current of 1M flows from the power supply through the first switch BS1 and the choke coil L to the capacitor C. FIG. 3(a) shows the switch BSI.
Ｂ５２０オン、オフを示しており、期間Ｔ１ は第１の
スイッチＢＳ１がオンで第２のスイッチＢＳ２がオフ、
期間Ｔ２ は逆に第１のスイッチＢＳＩがオフで第２の
スイッチＢＳ２がオンであり、以後Ｔ４．Ｔ２を繰返す
。B520 is on and off, and during period T1, the first switch BS1 is on, the second switch BS2 is off,
Conversely, during period T2, the first switch BSI is off and the second switch BS2 is on, and thereafter, T4. Repeat T2.
そして期間Ｔ１ においては、第１のスイッチＢＳＩを
介して電流ｈ （第３図（ｂ））か流れ、この電流はチ
ョークコイルＬを介して電流ｉＬ （第３図（ｄ））と
なる。次に期間Ｔ２ においては、電源からの電流はし
ゃ断されるが、チョークコイルＬに蓄えられた誘導エネ
ルギがチョークコイ／ｌ／Ｌ→コンデンサＣ→第２のス
イッチＢＳ２→チョークコイルＬなる閉回路を流れ、コ
ンデンサＣを充電する。During the period T1, a current h (FIG. 3(b)) flows through the first switch BSI, and this current becomes a current iL (FIG. 3(d)) through the choke coil L. Next, during period T2, the current from the power supply is cut off, but the inductive energy stored in the choke coil L creates a closed circuit consisting of choke coil/l/L → capacitor C → second switch BS2 → choke coil L. current, charging capacitor C.
これが電流ｉ２（第３図（Ｃ））である。This is the current i2 (FIG. 3(C)).
これら期間ＴＩ＋Ｔ２が第３図（−）に示すように入力
電圧ｖ８の正、負に亘り順次繰返されて、パルス幅変調
された電圧ＶＩＮが第２のスイン） ＢＳ２両端間に形
成される。この電圧ｖｓ はチョークコイルＬとコンデ
ンサＣとからなるフィルタにより平滑されて正弦波電圧
ＶＯとなる。As shown in FIG. 3(-), these periods TI+T2 are sequentially repeated over the positive and negative sides of the input voltage v8, and a pulse-width modulated voltage VIN is formed across the second BS2. This voltage vs is smoothed by a filter consisting of a choke coil L and a capacitor C to become a sine wave voltage VO.
ノξルス幅変調された電圧Ｖ、における期間Ｔ１とＴ２
の比に応じて正弦波電圧ＶＯの大きさが定まる。つまり
期間Ｔ１ がＴ２より大となるほど正弦波電圧Ｖｏ の
値も大きくなる。そして期間Ｔ１のみで期間Ｔ２が０に
なると当然ながらパルス幅変調された電圧■８と正弦波
電圧Ｖｏ とが′等しくなる。Periods T1 and T2 in the ξ pulse width modulated voltage V,
The magnitude of the sine wave voltage VO is determined according to the ratio of . In other words, as the period T1 becomes longer than T2, the value of the sine wave voltage Vo also becomes larger. When the period T2 becomes 0 only during the period T1, naturally the pulse width modulated voltage 8 becomes equal to the sine wave voltage Vo.
ここで、本発明の固体変圧器の回路要素における損失に
ついて考察する。まず電圧損失については第１および第
２のスイッチによる電圧降下の外に、チョークコイルＬ
およびコンデンサＣによる降下分が考えられる。しかし
、チョークコイルＬは、高周波を阻止するもの、またコ
ンデンサも高周波をパイノξスさせるものとしておけば
、電源周波数（５０〜６０Ｈｚ）に対しては無視できる
ものとなる。チョークコイルＬ１コンデンサＣ１をこの
ようなものとするには、第１および第２のスイッチのス
イッチング動作を、例えば１００ ＫＨｚ程度の高周波
で行えばよい。Here, loss in the circuit elements of the solid state transformer of the present invention will be considered. First, regarding voltage loss, in addition to the voltage drop caused by the first and second switches,
And the drop due to capacitor C can be considered. However, if the choke coil L is used to block high frequencies, and the capacitor is used to pinpoint high frequencies, the power supply frequency (50 to 60 Hz) can be ignored. In order to configure the choke coil L1 capacitor C1 as described above, the switching operation of the first and second switches may be performed at a high frequency of, for example, about 100 KHz.
次に電力損失については、第１および第２のスイッチＢ
ＳＩ 、 ＢＳ２ならびにチョークコイルＬ１コンデン
サＣによるものがあるが、これらは殆んど無視できる。Next, regarding power loss, the first and second switches B
There are some factors due to SI, BS2 and choke coil L1 capacitor C, but these can be almost ignored.
したがって損失分は本発明に係る固体変圧器の効率に影
響を与える程大きくはない。Therefore, the loss is not large enough to affect the efficiency of the solid state transformer according to the present invention.
この第２図および第３図による回路動作の説明をより整
理した形で示すと次の通りである。A more organized explanation of the circuit operation in FIGS. 2 and 3 is as follows.
第１のスイッチＢＳ１がオンで第２のスイッチＢＳ２が
オフのとき回路に流れる電流については、Ｉ
Ｌ −（ｉｌ）−、−ｆ（ｈ）ｄｔ＝＝ｖｌＮ・−・・
・（１）ｄｔ
と表わせる。また第１のスイッチＢＳＩがオフで第２の
スイッチＢ８２がオンのときには、Ｌ （ｉ２）＋−，
／’（ｉ２ ）ｄｔ＝０ ・・・・・・（２）ｄｔ Ｃ
と表わせる。ここでコンデンサＣの容量が充分大きけれ
ば、
” ｆ（ｉ ）ｄｔ ＝ＶＤ ＝ 一定Ｃ
とみなすことができる（ただし１スイッチング期間につ
いて一定の意味）。Regarding the current flowing in the circuit when the first switch BS1 is on and the second switch BS2 is off, I L -(il)-, -f(h)dt==vlN...
・(1) It can be expressed as dt. Further, when the first switch BSI is off and the second switch B82 is on, L (i2)+-,
It can be expressed as /'(i2)dt=0...(2)dtC. Here, if the capacitance of the capacitor C is sufficiently large, it can be regarded as ``f(i)dt=VD=constant C (provided that it has a constant meaning for one switching period).
上記（１）式は、 ６ ・・・・・・（１）′ Ｌ訂（ｉｌ） ＝ＶＩＮ −Ｖ。The above formula (1) is 6...(1)' L version (il) = VIN - V.
として、また上記（２）式は、 ４ ・・・・・・（２）′ ” ａｔｉ（Ｔ２）＝−ＶＤ として表わせる。Also, the above equation (2) is ４ ・・・・・・(2)′ ”ati(T2)=-VD It can be expressed as
そして、上記（１）１式において１１ を１．）からｔ
ｌまで（期間Ｔ、について）積分すると、Ｌ（Ｉ２−１
１）＝（ＶＩＮ Ｖｏ ）（ｔｌ−ｔｏ）・・・・・・
（３）
また（２）１式において１２ をｔ、からＴ２まで（期
間Ｔ２について）積分すると、
となる。In equation (1) above, 11 is 1. ) to t
When integrated up to l (for period T), L(I2-1
1) = (VIN Vo) (tl-to)...
(3) Furthermore, in equation (2) 1, when 12 is integrated from t to T2 (for period T2), the following is obtained.
これら（３）、（４）式において（ｔｌ−ｔｏ）をＴ１
、（Ｔ２−ｔｌ）をＩ２ として両式を結合すると、（
ＶＩＮ−ＶＯ） （ＴＩ） ＝Ｖｏ（Ｉ２） −・・（
５）となり、したがって
■＝−１−■ＩＮ ・・・・・・（６）ＴＩ＋Ｔ２
となる。つまり出力電圧ＶＯは入力゛電圧ＶＩＮにデユ
ーティ比を乗じたものとなる。In these equations (3) and (4), (tl-to) is T1
, (T2-tl) as I2 and combining both equations, we get (
VIN-VO) (TI) = Vo(I2) -...(
5), and therefore ■=-1-■IN (6) TI+T2. In other words, the output voltage VO is the input voltage VIN multiplied by the duty ratio.
第４図（ａ）は本発明の他の実施例を示したもの、また
同図（ｂ）はその実施例における第１のスイッチＢＳ１
、第２のスイッチＢＳ２に流れる電流の波形を示したも
のである。まず回路構成については、第２図の回路にも
う１組のチョークコイルＬ１、コンデンサＣ１を付加す
ると共に、第２図の電源端子に相当する端子を負荷端子
とし、第２図の負荷端子を電源端子としたものである。FIG. 4(a) shows another embodiment of the present invention, and FIG. 4(b) shows the first switch BS1 in that embodiment.
, which shows the waveform of the current flowing through the second switch BS2. First, regarding the circuit configuration, another set of choke coil L1 and capacitor C1 are added to the circuit shown in Fig. 2, and the terminal corresponding to the power supply terminal in Fig. 2 is used as the load terminal, and the load terminal in Fig. 2 is used as the power supply terminal. It is used as a terminal.
ここで、チョークコイルＬ１は省略することができ、そ
の理由は後述の動作説明用の式中にＬｌ が現れないこ
とから理解し得るであろう。そして機能的にこの回路が
第２図の回路に対して持つ特徴は、昇圧動作を行う点で
ある。Here, the choke coil L1 can be omitted, and the reason for this can be understood from the fact that Ll does not appear in the formula for explaining the operation described later. Functionally, the feature that this circuit has over the circuit of FIG. 2 is that it performs a boosting operation.
次に第４図（ｂ）により回路動作を説明する。Next, the circuit operation will be explained with reference to FIG. 4(b).
いま第１のスイッチＢＳＩがオフで第２のスイッチＢＳ
２がオンであるとき、すなわちｔｏ乃至ｔｌ の期間Ｔ
２は、
Ｔ２訂（Ｔ２） ＝ ＶｘＮ ・・曲（７）となり、ま
た第１のスイッチＢＳＩがオン、第２のスイッチＢＳ２
がオフのとき、すなわちｔｌ乃至Ｔ２の期間Ｔ１ は、
Ｔ２−（ｈ）＋−ｆ（ｉｌ）ｄｔ＝ＶｒＮ・・曲（ｓ）
ｄｔ Ｃ１
と表わせる。ここで０１ が充分に大容量のものであれ
ばｔｌ乃至Ｔ２の期間Ｔ１では、
ｉｆｃ ｉｌ ） ｄｔ ＝Ｖｏ＝一定 曲−（９）と
見ることができ、
Ｔ２ ａｔ （ｈ ） ＋Ｖｏ ＝ＶＩＮ ＝・・・・
（ＬＯ）となる。期間Ｔ２．ＴＩについてそれぞれ積分
すると、
Ｔ２（Ｉ２−１１ ）＝ＶＩＮ（ｔｌ −ｔｏ） −”
（１１）Ｔ２（１１−Ｉ２）＝（ＶｔＮ−ｖｏ）（Ｔ２
−ｔｌ） ・・曲（１２）となる。そして（ｔｌ−ｔｏ
）をＩ２、（Ｔ２−１＋ ）をＴ１ とすれば上記ａ１
）、１３式から、ＶＩＮ （Ｉ２ ）＝−（ＶＩＮ−Ｖ
Ｏ） （ＴＩ ） ・曲・（１３）となる。したがって
、
Ｖｏ ＝ユニ互ＶＩＮ
Ｔ１ ・・・・・・（１４）
となる。これはＴＩ 、Ｉ２のデユーティ比により入力
電圧ＶＩＮを昇圧した出力電圧Ｖｏ を得ることができ
ることを意味している。ただし、Ｔ〜０を条件とする。Now the first switch BSI is off and the second switch BS
2 is on, that is, the period T from to to tl
2 is T2 version (T2) = VxN...song (7), and the first switch BSI is on and the second switch BS2 is on.
When is off, that is, during the period T1 from tl to T2, T2-(h)+-f(il)dt=VrN...Song(s)
It can be expressed as dt C1. Here, if 01 has a sufficiently large capacity, in the period T1 from tl to T2, it can be seen that ifc il ) dt = Vo = constant music - (9), and T2 at (h) + Vo = VIN =. ...
(LO). Period T2. Integrating each for TI, T2(I2-11)=VIN(tl-to)-”
(11) T2 (11-I2) = (VtN-vo) (T2
-tl)...Song (12). and (tl-to
) is I2, and (T2-1+) is T1, the above a1
), from formula 13, VIN (I2)=-(VIN-V
O) (TI) ・Song・(13). Therefore, Vo = Unimutual VIN T1 (14). This means that the output voltage Vo, which is the input voltage VIN boosted, can be obtained by the duty ratio of TI and I2. However, the condition is T~0.
第５図（、）、（ｂ）は第１および第２のスイッチＢＳ
Ｉ、ＢＳ２の他の構成例を示したもので、同図（、）は
第１図のダイオードブリッジのスノぞンに接続したトラ
ンジスタの代りに電界効果トランジスタＦＥＴを挿入し
たもの、同図（ｂ）は２つのダイオードＤ１、Ｄ２と２
つのトランジスタＱ１、Ｑ２とにより構成したものであ
る。第１および第２のスイッチはこれら図示した例に限
らず、種々のものを用い得る。Figures 5(,) and (b) show the first and second switches BS.
I, BS2 shows other configuration examples. Figure 1 (,) shows an example in which a field effect transistor FET is inserted in place of the transistor connected to the snow zone of the diode bridge shown in Figure 1, and Figure 1 (b) shows another example of the configuration of BS2. ) are two diodes D1, D2 and 2
It is constructed by two transistors Q1 and Q2. The first and second switches are not limited to the illustrated examples, and various other switches may be used.
なお、第１および第２のスイッチを上記例の如く双方向
スイッチとするのは、電源が交流電源の場合を想定した
からであるが、直流電源であれば単方向スイッチであっ
てもよい。Note that the first and second switches are bidirectional switches as in the above example because it is assumed that the power source is an AC power source, but they may be unidirectional switches as long as the power source is a DC power source.
第６図は本発明の更に他の実施例を示したもので、３相
回路として構成したものである。すなわち電源ｐｓと負
荷Ｘとの間に本発明に係る固体変圧器Ｔｓｆを接続する
。これにより３相負荷Ｘに対し任意電圧を給電すること
ができる。FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, which is configured as a three-phase circuit. That is, the solid state transformer Tsf according to the present invention is connected between the power source ps and the load X. As a result, any voltage can be supplied to the three-phase load X.
第１図の実施例における電源端子と第１のスイッチとの
間に、コンデンサあるいはコイルとコンデンサとからな
るフィルタを挿入することにより入力電流を簡単に連続
波形に修正することができる。By inserting a capacitor or a filter consisting of a coil and a capacitor between the power supply terminal and the first switch in the embodiment of FIG. 1, the input current can be easily modified into a continuous waveform.
本発明は上述のように、電源端子と負荷端子との間に第
１のスイッチとチョークコイルとを直列挿入し、負荷端
子間にコンデンサを接続し、上記チョークコイルとコン
デンサの直列回路に並列に第２のスイッチを接続して固
体変圧器を構成したもので、第１のスイッチおよび第２
のスイッチのオンオフデユーティ比を変えることにより
任意の出力電圧を形成し得る変圧手段を提供することが
できる。そして、入力電圧より高い出力電圧を得るよう
に利用することも、低い出力電圧を得るように利用する
こともできる。また入力電圧は交流のみでな（直流でも
よい。しかも本発明に係る固体変圧器は回路内にフィル
タを持っているからスイッチ動作による高周波ノイズを
充分に抑制できる。As described above, the present invention inserts a first switch and a choke coil in series between a power supply terminal and a load terminal, connects a capacitor between the load terminals, and connects the first switch and a choke coil in parallel to the series circuit of the choke coil and the capacitor. A solid-state transformer is constructed by connecting a second switch.
By changing the on/off duty ratio of the switch, it is possible to provide a transformer that can form any output voltage. Then, it can be used to obtain an output voltage higher than the input voltage, or it can be used to obtain an output voltage lower than the input voltage. In addition, the input voltage is not limited to alternating current (direct current may be used).Moreover, since the solid state transformer according to the present invention has a filter within the circuit, high frequency noise caused by switch operation can be sufficiently suppressed.
本発明ではこのような利点を持つ上に、従来技術の問題
点も勿論のこと除去されている。In addition to having such advantages, the present invention also eliminates the problems of the prior art.
第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は第１図の
回路を簡略化して示した図、第３図（ａ）乃至（ｅ）は
第２図の回路各部の電流もしくは電圧の波形を示す図、
第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例の回路図、
およ“びその動作説明用波形図、第５図（ａ）、（ｂ）
は本発明に用いる双方向半導体スイッチの他の例を示す
回路図、第６図は３相回路についての本発明の応用例を
示す回路図である。
ｐｓ・・・電源、Ｘ・・・負荷、ＢＳ・・・双方向半導
体スイッチ、Ｄ・・・ダイオード、Ｑ・・・トランジス
タ、Ｌ・・・チョークコイル、Ｃ・・・コンデンサ、Ｐ
Ｃ・・・ホトカプラ、Ｖ／ＦＷ・・・電圧−ＩＲルス幅
変換器。
出願人代理人 猪 股 情
死 １ 閉
Ｓ１
ｂ ４ 圀
？７４ｉｆａｙ
色６ 図
手続ネ市正 書 （方式）
昭和５９年８月７２日
特許庁長官 志 賀 学 殿
１、事件の表示
昭和５９年特許願第７０５００号
２、発明の名称
固体変圧器
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
日本ハーゼン株式会社
４、代理人
昭 和 ５９年 ７ 月 １１日
（発送日 昭和５９年７月３１日）
６、補正の対象
明１書の「図面の簡単な説明」
７、補正の内容
手続補正書
昭和５９年８月７２日
特許庁長官 志賀 学 殿
１ 事件の表示
昭和５９年 特許願 第７０５００号
２ 発明の名称
固体変圧器
３ 補正をする者
事件との関係 特許出願人
日本ハーゼン株式会社
４ 代 理 人
５ 補正命令の日付
７ 補正の対象Figure 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a simplified diagram of the circuit in Figure 1, and Figures 3 (a) to (e) are currents in various parts of the circuit in Figure 2. Or a diagram showing the voltage waveform,
FIGS. 4(a) and 4(b) are circuit diagrams of other embodiments of the present invention,
and waveform diagrams for explaining its operation, FIGS. 5(a) and (b)
6 is a circuit diagram showing another example of the bidirectional semiconductor switch used in the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of application of the present invention to a three-phase circuit. ps...power supply, X...load, BS...bidirectional semiconductor switch, D...diode, Q...transistor, L...choke coil, C...capacitor, P
C: Photocoupler, V/FW: Voltage-IR pulse width converter. Applicant's agent Ino Mata Jōshi 1 Closed S1 b 4 Kuni? 74ifay Color 6 Illustrated Procedures Official Book (Method) August 72, 1980 Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office 1, Indication of the Case 1982 Patent Application No. 70500 2, Title of Invention Solid State Transformer 3, Amendment Patent applicant Nippon Hazen Co., Ltd. 4, agent July 11, 1980 (Shipping date: July 31, 1980) 6. Subject of amendment ``Simplified drawings'' in Mei 1 7. Contents of the amendment Procedural amendment August 72, 1980 Director General of the Patent Office Manabu Shiga 1 Indication of the case 1981 Patent application No. 70500 2 Name of the invention Solid state transformer 3 Person making the amendment Case and Relationship Patent applicant Nippon Hazen Co., Ltd. 4 Agent 5 Date of amendment order 7 Subject of amendment
Claims (1)
イッチおよびチョークコイルを挿入すると共に、負荷端
子間にコンデンサを接続し、前記チョークコイルとコン
デンサとの直列回路に並列に第２の半導体スイッチを挿
入してなる固体変圧器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の固体変圧器において、
前記半導体スイッチは双方向性である固体変圧器。 ３、特許請求の範囲第１項記載の固体変圧器において、
前記半導体スイッチは単方向性である固体変圧器。 ４、特許請求の範囲第１項記載、の固体変圧器において
、前記第１および第２の半導体スイッチと電源端子との
間に高周波フィルタを挿入してなる固体変圧器。 ５、電源端子と負荷端子との間にチョークコイルおよび
第１の半導体スイッチを直列挿入し、電源端子間に第１
のコンデンサを接続し、前記チョークコイルと前記第１
のコンデンサとの直列回路に並列に第２の半導体スイッ
チを並列接続し、前記負荷端子間に第２のコンデンサを
接続してなる固体変圧器。 ６、特許請求の範囲第５項記載の固体変圧器において、
前記半導体スイッチは双方向性である固体変圧器。 ７、特許請求の範囲第５項記載の固体変圧器において、
前記半導体スイッチは単方向性である固体変圧器。[Claims] 1. A first semiconductor switch and a choke coil are inserted in series between a power supply terminal and a load terminal, and a capacitor is connected between the load terminals, and the choke coil and the capacitor are connected in series. A solid state transformer is formed by inserting a second semiconductor switch in parallel with the solid state transformer. 2. In the solid-state transformer according to claim 1,
The semiconductor switch is a bidirectional solid state transformer. 3. In the solid-state transformer according to claim 1,
The semiconductor switch is a unidirectional solid state transformer. 4. The solid-state transformer according to claim 1, wherein a high-frequency filter is inserted between the first and second semiconductor switches and the power supply terminal. 5. Insert a choke coil and a first semiconductor switch in series between the power supply terminal and the load terminal, and insert the first semiconductor switch between the power supply terminals.
A capacitor is connected between the choke coil and the first capacitor.
A solid-state transformer comprising a second semiconductor switch connected in parallel to a series circuit with a capacitor, and a second capacitor connected between the load terminals. 6. In the solid-state transformer according to claim 5,
The semiconductor switch is a bidirectional solid state transformer. 7. In the solid-state transformer according to claim 5,
The semiconductor switch is a unidirectional solid state transformer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050084A JPS60214023A (en) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | Solid transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7050084A JPS60214023A (en) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | Solid transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60214023A true JPS60214023A (en) | 1985-10-26 |
Family
ID=13433300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7050084A Pending JPS60214023A (en) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | Solid transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60214023A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62166767A (en) * | 1986-01-16 | 1987-07-23 | Hitachi Medical Corp | Power supply circuit |
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Citations (1)
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| JPS54134325A (en) * | 1978-04-07 | 1979-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Frequency converter |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP7050084A patent/JPS60214023A/en active Pending
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