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    • 专利摘要:

    公开号:WO1984004004A1
    申请号:PCT/JP1984/000144
    申请日:1984-03-28
    公开日:1984-10-11
    发明作者:Takeaki Asaeda；Toru Nakamura；Takashi Yutani
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:H02M7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明 の名称
    [0003] 電力変換装置
    [0004] 技術分野
    [0005] こ の発明 は 、 電力変換装置 に 関 し 、 特 に 、 自 己 消弧型 ス ィ ツ チ ン グ素子 を ア ー ム 素子 と し て用 い る ィ ン ノ、 'ー タ 装置 に 関 す る 。
    [0006] 第 1 図 に 、 自 己消弧型 ス イ ッ チ ン グ素子 を プ リ ッ ジ接続 し て構成 さ れ る 従来の ィ ン バ ー タ 主 回路 の ハ ー フ ブ リ ッ ジ を 示す。 同 図 に お い て 、 P , N は 直流母線の そ れ ぞれ正極、 負極、 1U, IX は ァ ー 厶 素子で あ る ー ト タ ー ン オ フ サ イ リ ス タ （ 以下 GTO と 略記す る 。 ） で あ っ て交互 に オ ン · オ フ す る よ う に ゲ ー ト 信号 を 受 け る 。 2U， 2X は リ ア ク ト ル で あ っ て 直列接続 さ れ た 上 GTO 1 U， GTO IX の 閭 に 揷入 さ れ て い る 。 3U, 3X は ダ イ オ ー ド で あ っ て ダ ィ オ ー ド 3Uは GT01U 、 リ ア ク ト ル 2U, 2X の 直列路 に対 し て並列 に 、 ダ イ ォ ー ド 3Xは GT01X、 リ ア ク ト ル 2U， 2X の 直列路 に対 し て並列 に 接続 さ れ て い る 4U, 4X は そ れ ぞれ GT01U，GT01X の ス ナ ノ で あ っ て ス ナ ノヽ' 4Uは ス ナ バ コ ン デ ン サ 41 u 、 ダ イ ォ ー ド
    [0007] OMPI 42u 、 抵抗 43u 力 ら な り GTOIU に対 し て並列接続 さ れ 、 ス ナ ノヽ * 4Xは ス ナ バ コ ン デ ン サ 41x 、 ダ イ ォ ー ド 42x 、 抵抗 43x 力 ら な り GT01X に並列接続 さ れて い る 。 U は交流出力端子で あ っ て リ ア ク ト ル 2U， 2X の接続点力 ら 弓 ί き ¾ さ れ て い る 。
    [0008] 次に、 こ の イ ン パ ー タ 主回路の動作 を第 2 図 を 参照 し て説明 す る 。
    [0009] 第 2 図 に お い て 、 Tuは GTOIU の オ ン期間 、 Τχは GT01X の オ ン期間 、 Iwは 負荷 （ こ の 例で は 、 遅送 負荷 ） に流出 す る 負荷電流、 Iu， Ix は そ れ ぞれ GT01U,GT01X に流れ る 電流、 Iud， Ixd は そ れ ぞれ ダ イ オ ー ド 3U， 3X に流れ る 電流、 Vuc，Vxc は そ れ ぞれ ス ナ バ コ ン デ ン サ 41u， 41x の電圧で あ る 。
    [0010] 今、 時刻 11の直前に おい て GTOIU 力 オ ン し て お り 、 リ ア ク ト ル 2U、 交流出力端子 U を 通 し て 図示 し な い負荷に負荷電流 Iwが供給 さ れて い る も の と す る 。 時刻 11に お い て、 GTOIU 力 S タ ー ン オ フ す る と GTOIU の電流 Iuは ス ナ ノヽ * 4Uに流れ、 ス ナ パ コ ン デ ン サ 41 u カ 充電 さ れ る と ダ イ オ ー ド 3X力 オ ン し こ れ を 通 し て 負荷電流 Iwがながれ る 。 GT01X に は 時刻 1 の直後に オ ン ゲー ト 信号が与 え ら れ、 ス ナ 一 パ コ ン デ ン サ 4 1 X に蓄 え ら れ て い た 電荷力 抵抗 4 3 x を 通 し て放電 し 、 該放電が終了 し た 後、 時刻 t 2に な っ て 負荷電流 Iwの極性 が反転す る と ダ イ ォ 一 ド 3Xが負荷電流 Iwを 阻止 す る よ う に な り 、 GTO I X を 通 し て 負荷電流 Iwが流れ始 め る 。 カゝ く し て 交流出 力端子 U か ら 交流電力 力 取 り 出 さ れ る 。
    [0011] こ の よ う に 、 従来の も の で は 、 ス ナ バ コ ン デ ン ザ の電荷 を 抵抗 を 通 し て放電 さ せ る 為 、 GTO の d iZd t 責務が高 く な る と 云 う 欠点 が あ る 上 、 充電 ェ ネ ル ギ一 が抵抗で 消費 さ れ る の で変換効率が良 く な い と 云 う 欠点 力 s ' あ っ た 。
    [0012] 発明 の 開示
    [0013] こ の 発 明 は 、 コ ン デ ン サ と ダ イ オ ー ド 力 ら な る ス ナ バ を 正負 ア ー ム 素子 に各 々 並列接続す る と 共 に 両 ス ナ ノ、 * の ダ イ ォ ー ド の コ ン デ ン サ 側 'を ダ イ ォ ー ド 回路 を 介 し て接続す る こ と に よ り 、 正負 ァ ー ム 素子間 に接続 さ れ た リ ア ク ト ル を 通 る コ ン デ ン ザ の放電 回路 を 形成せ し め 、 該 ダ イ オ ー ド 回路 を 流れ る 放電電流 を 変流器 を介 し 取 り 出 し て 直流電 源側 に 返還す る 構成 さ れ た 電力 変換装置で あ る 。 こ の発 明 の 電力変換装置 に よ れ ば、 従来 に 比 し 、 GTO の d i/dt 責務 を軽減 し 、 変換効率 を 大巾 に高 め る と が で き る 効 果 が あ る 。
    [0014] 図面の簡単 な説明
    [0015] 第 1 図 は従来の イ ン バ ー タ の ハ ー フ ブ リ ッ ジ の 回路図 、 第 2 図 は上記 イ ン バ ー タ の各部の動作波 形図、 第 3 図 は こ の発明 に よ る イ ン パー タ の実施 例の 回路図 、 第 4 図 は上記実施例 の各部の動作波 形図、 第 5 図 は こ の発明 の他の 実施例 の 回路図、 第 6 図 は第 5 図 の実施例の各部 の波形図 で あ る 。 発明 を 実施す る た め の 最良の形態
    [0016] 第 3 図 に おい て 、 6Uは ス ナ ノ、 *で あ っ て ス ナ ノ コ ン デ ン サ 61 u と こ れ に直列接続 さ れ た ダ イ ォ ー ド 62u ら な り 、 GT01U に対 して並列 に接続 さ れて い る 。 6 IX は ス ナ ノ で あ っ て 、 ス ナ ノヽ * コ ン デ ン サ Six と こ れ に直列接続 さ れ た ダ ィ オ ー ド 62x か ら な り 、 GT01X に対 し て並列 に 接続 さ れ て い る 。 ス ナ ノヽ* 6Uの ダ イ ォ ー ド 62 u の ァ ノ 一 ド側 と ス ナ パ 6X の ダ イ オ ー ド 62x の 力 ソ ー ド側 と は ダ イ オ ー ド 回 路 7 を 介 し て接繞 さ れ て い る 。 こ の ダ イ オ ー ド 回 路 7 は そ の カ ソ ー ド側 を ダ イ ォ ー ド 62u の ァ ノ 一 ド側 に 向 け て揷入 さ れ て い る 。 8 は変流器で あ つ oM r て 、 ダ イ オ ー ド 回路 7 に挿入 さ れ、 ダ イ オ ー ド 9 を介 し て正極 P 、 負極 N 間 に挿入 さ れ る こ と に よ り 電源帰還 回路 を構成 し て い る 。 他 の構成 は 第 1 図 の も の と 同 じ で あ る の で 同 一符号 を 付 し て あ る 次 に 、 こ の主 回路の動作 を 第 4 図 を 参照 し て 説 明す る 。 第 4 図 に お い て 、 Idは ダ イ オ ー ド 回路 7 電源帰還 回路 を 流れ る 電流 を 示 し て い る 。
    [0017] 時刻 t 1 に お い て 、 今 ま で オ ン し て い た GT01U が タ ー ン オ フ さ れ る と 、 GT01U を 流れ て い た 電流が ス ナ バ 6Uに 移 り 、 ス ナ ノヽ * コ ン デ ン サ 61 u 力 充電 さ れ る 。 こ の 時、 ス ナ パ 6Xの ス ナ ノヽ * コ ン デ ン サ 61 X の 電荷は ダ イ オ ー ド 回路 7 - 変流器 8 - ダ イ ォ ー ド 62u - リ ァ ク ト ル 2U - 交流出 力端子 U を 通っ て 負荷へ放電 さ れ る 。
    [0018] 時刻 tlの 直後 に 、 GT01X 力 S タ ー ン オ ン さ れ る と ス ナ ノ、 * コ ン デ ン サ 6 lx の電荷 は ダ イ ォ ー ド 回路 7 一 変流器 8 — ダ イ オ ー ド 62u ― リ ア ク ト ル 2ϋ - リ ァ ク ト ル 2Χ — GT01X を 通っ て放電 さ れ る 。 負荷電 流 Iwは ス ナ ノ、 * コ ン デ ン サ 61 u の放電が完了 す る と ダ イ オ ー ド 3X - リ ア ク ト ル 2U - 出 力端子 U を 通つ て流れ、 GT01X に は 流れず、 時刻 t2 に な っ て極性 が反転す る と 、 リ ア ク ト ル - GT01X を 通っ て流れ る
    [0019] 即 ち 、 GT01U,GT01X の一方：^ タ ー ン オ ンす る 直列 の リ ア ク ト ル 2U , 2X を 含 む放電路が閉成 さ れ 該放電路 を 通 し て ス ナ バ ユ ン デ ン サ の放電電流が 流れ る の で 、 GTO の d i d t 責務は軽減 さ れ る 。 又 相手 GTO カ タ ー ン オ フ す る と ス ナ ノ、 ' コ ン デ ン サ の 電荷カ ダ イ オ ー ド 回路 7 、 相手 GTO の ス ナ の ダ ィ オ ー ド 、 リ ア ク ト ルの一方 を 通っ て 負荷 に な が れ る の で、 GT01U と GT01X の タ ー ン オ ン期間 カ 間 隔 を へだて両者が同時に オ フ し て い る 期間があ る よ う な場合に は電力変換効率が高 く な り 、 更に 、 ス ナ バ コ ン デ ン ザ の放電時に は 放電電流が変流器 8 の 2 次側 か ら ダ イ オ ー ド 9 を 通 し て直流電源側 に流れ充電 さ れ て い た エ ネ ル ギー カ 直流電源に返 還 さ れ る こ と に な る の で 、 よ り 一層電力変換効率 が褢 め ら れ る 。
    [0020] 第 5 図 は 、 こ の発明の他の実施例 を示 し た も の で 、 ダ イ オ ー ド 3U， 3X カ そ れ ぞれ GTOlU，GTOlX に 対 し て逆並列接続 さ れ て い る 点 に お い て第 3 図 の 実施例 と 相違す る 。 第 6 図 に示す よ う に、 こ の 実 施例 に お い て も 、 例 え ば、 GT01U 力 > ' タ ー ン オ フ す る と 、 ス ナ バ コ ン デ ン サ 61 u は充電 さ れ 、 ス ナ ノヽ * コ ン デ ン サ 6 lx の電荷は ダ イ オ ー ド 回路 7 、 ダ イ ォ ー ド 62u 、 リ ァ ク ト ル 2Uを 通っ て 図示 し な い負 荷 に 流 れ る 。 ス ナ バ コ ン デ ン サ 6 lu 力 充電完 了 し 且つ ス ナ パ コ ン デ ン サ 61x が放電 を 完了 す る と 、 負荷電流 は 、 ダ イ オ ー ド 3X、 ダ イ オ ー ド 62x 、 ダ ィ オ ー ド 回路 7 、 変換器 8 、 ダ イ オ ー ド 62u 、 リ ァ ク ト ル 2U、 出 力端子 U の経路で流れ る よ う にな る 。 時刻 t2 に お い て 、 負荷電流 の極性が反転す る と 、 負荷電流 は 、 出 力端子 U 、 リ ア ク ト ル 2X、
    [0021] GTOIX の経路で流れ る 。
    [0022] 以上 の動作 に お い て 、 GTOIX が時刻 の 直後 に タ ー ン オ ン し て も 、 ス ナ ノ コ ン デ ン サ 61x の放電 電流 は 、 ダ イ オ ー ド 回路 7 、 変流器 8 、 ダ イ ォ ー ド 62u 、 リ ア ク ト ル 2U， 2X, GTOIX の経路で流れ る た め 、 GTOIX の d i/dt 責務は 軽減 さ れ る 。 ま た
    [0023] GT01U と IXの ゲ ー ト 信号 を 両 者 力 > ' 同 時 に オ フ し て い る 期間 を 設 け よ う に発生すれ ば 、 ス ナ パ コ ン デ ン サ の放電 は 負荷及 び直流電源側へ行 な わ れ る た め に 、 イ ン バ ー タ 装置 の効率 は 向上す る 。
    [0024] OMPI
    [0025] —循 - 尚 、 前記 2 つ の実施例 に は 図示 し て い な い が、 変流器 8 を 流れ る 電流が零 に な っ た後の磁束変化 に基づ く 過電圧 を抑制す る 為、 コ ン デ ン サ 、 抵抗 定電圧 ダ イ ォ ー ド等の過電圧抑制用素子を 変流器
    [0026] 8 の 1 次側 も し ぐは 2 次側に揷入す る が望 ま し い
    [0027] 又、 変流器 8 を介 し て取 り 出 さ れ る ス ナ パ コ ン デ ン サの充電 エ ネ ル ギー は他の直流電源 に返還す る よ う に し て も 良い。
    [0028] 上記各実施例で は ハ 一 フ ブ リ ッ ジ で説明 し た が 同一構成の も の を 直流母線間 に多 数並列接続 し て 多 相 ィ ン バ ー タ 搆成 と し て も 同 じ 効果が得 ら れ る こ と は 当然で あ る 。
    [0029] 又、 自 己消弧型 ス イ ッ チ ン グ素子 と し て は 、 ト ラ ン ジ ス タ 等 自 己消弧能力 を持つ ス ィ ツ チ ン グ素 子で あ れ ば よ い。
    [0030] 以上 の如 く 、 こ の発明 に よ れ ば、 正負 ア ー ム 素 子の ス ナ ノ の抵抗 を 除去 し て両 ス ナ ノ、'の ダ イ ォ ー ド の コ ン デ ン サ側 を ダ イ オ ー ド 回路 を介 し て接続 す る こ と に よ り 、 コ ン デ ン サ の 電荷 を 正負 ア ー ム 素子間 の リ ア ク ト ル を 通 し て放電 さ せ る 構成 と し
    [0031] CMPI た の で 、 従来 に比 し 、 GTO の d iZd t 責務 を 軽減す と
    [0032] る力こ と 力 Sで き 、 更 に ス ナ ノ、 * に抵抗が無い だ け で な く 上記 ダ イ ォ ー ド 回路 を 流れ る 電流 を 変流器 を介 し て直流電源側 に 変換す る よ う に し た の で従来 に 比 し て大巾 に 電力変換効率 を 高 め る がで き る 産業上 の利用 可能性 ' こ の発明 は 、 直流電力 を 交流電力 に変換す る 電 力変換装置 と し て の ィ ン バ ー タ 装置に 適用 す る こ
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲 1. 自 己消弧型ス イ ッ チ ン グ素子 を ア ー ム 素子 と し 、 正、 負各 ア ー ム に リ ア ク ト ル を有す る 電力変 換装置に お い て 、 ス ナ ノ コ ン デ ン サ と こ れ に 直列 接繞 さ れ た ダ イ オ ー ド か ら な り 、 上記正及 び負 ァ ー ム 素子の各 々 に並列接続 さ れ た ス ナ バ回路、 上 記両 ス ナ バ 回路の ダ イ ォ 一 ド の 上記 ス ナ ノヽ * コ ン デ ン サ側 を 上記両 ダ イ ォ ー ド に対 し 順方向 の ダ イ ォ 一 ド で接続 し た ダ イ ォ 一 ド 回路、 及 び上記 ダ イ ォ ー ド 回路中 に挿入 さ れ、 該 ダ イ オ ー ド 回路を 流れ る 電流 を 電源側 に返還す る た め の変流器 を備 え た 電力変換装置
    2. 正側 ア ー ム素子 と リ ァ ク ト ル と の直列 回路に 逆並列接続 さ れた第 1 並列 ダ イ オ ー ド と 、 負側ァ ー ム 素子 と リ ァ ク ト ル と の直列回路 に逆並列接続 さ れ た第 2 の並列 ダ イ ォ ー ド を 備 え た 請求の範囲 第 1 項記載の 電力変換装置。
    3. 正側 ア ー ム素子 と 逆並列 に接続 さ れた第 1 の 並列 ダ イ ォ ー ド と 、 負側 ア ー ム 素子 と 逆並列 に接 続 さ れ た第 2 の並列 ダ イ ォ ー ド を 備 え た 請求の範 囲第 1 項記載の 電力変換装置
    OMPI
    、 鶴 -
    4. 変流器の一次側 も し く は 2 次側 回路 に挿入 さ れ た 過電圧抑制用 素子 を備 え た 請求の範囲第 1 項 記載の電力変換装置。
    OMPI
    、/ 曹 O -
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    DE3490150T1|1985-04-18|
    JPH0435994B2|1992-06-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1984-10-11| AK| Designated states|Designated state(s): CH DE US |
    1985-04-18| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3490150 Country of ref document: DE Date of ref document: 19850418 |
    1985-04-18| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3490150 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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