JP3140042B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/4807—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
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- Power Engineering (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電力を３相の交流電力に変換する電力変
換装置に係り、特に入出力間に絶縁を要する電力変換装
置とその制御方法及びそれを用いた無停電電源装置に関
するものである。
換装置に係り、特に入出力間に絶縁を要する電力変換装
置とその制御方法及びそれを用いた無停電電源装置に関
するものである。
直流電力を交流電力に変換する電力変換装置におい
て、入出力間に絶縁が必要とされるものとして、無停電
電源用の電力変換装置が知られている。従来、この用途
に用いられるものとして第10図に示す電力変換装置があ
る。すなわち、直流電源１、３相のパルス幅変調（以下
PWM）インバータ２、絶縁変圧器３、制御回路５で構成
される。また従来のPWM方式として、例えば『半導体電
力変換回路』（電気学会編、p.126）記載の線間電圧制
御方式が知られている。第11図にその動作を示す。本従
来方式では、３相信号発生器502が出力する３層信号ex,
ey,ezと搬送波発生器503が出力する搬送波ecを比較器50
4−506により比較し、インバータ各相の制御信号Su,Sv,
Swを生成する。なお制御信号が１のときには、その相の
Ｐ側のスイッチを、０のときにはＮ側のスイッチを点弧
することを示す。本従来技術によれば、３相信号により
変調された出力ｅuv,evw,ewuを得ることができる。
て、入出力間に絶縁が必要とされるものとして、無停電
電源用の電力変換装置が知られている。従来、この用途
に用いられるものとして第10図に示す電力変換装置があ
る。すなわち、直流電源１、３相のパルス幅変調（以下
PWM）インバータ２、絶縁変圧器３、制御回路５で構成
される。また従来のPWM方式として、例えば『半導体電
力変換回路』（電気学会編、p.126）記載の線間電圧制
御方式が知られている。第11図にその動作を示す。本従
来方式では、３相信号発生器502が出力する３層信号ex,
ey,ezと搬送波発生器503が出力する搬送波ecを比較器50
4−506により比較し、インバータ各相の制御信号Su,Sv,
Swを生成する。なお制御信号が１のときには、その相の
Ｐ側のスイッチを、０のときにはＮ側のスイッチを点弧
することを示す。本従来技術によれば、３相信号により
変調された出力ｅuv,evw,ewuを得ることができる。
しかしながら、従来技術では、絶縁変圧器が出力の周
波数と同じ低い周波数（50あるいは60Hz）で使われるた
め、形状が大きく重い絶縁変圧器が必要となる問題があ
った。
波数と同じ低い周波数（50あるいは60Hz）で使われるた
め、形状が大きく重い絶縁変圧器が必要となる問題があ
った。
この問題を解決する技術として、インバータで直流を
一旦負荷が必要とする周波数より高い周波数に変換し、
変圧器で絶縁した後に所望の周波数を再変換して変圧器
の小形、軽量化を実現する電力変換装置が特開昭61−23
6371号公報に開示されている。前記従来技術による電力
変換装置を、第12図と第13図により説明する。第12図に
おいて、１は直流電源、２はインバータ、３は変圧器、
４はサイクロコンバータである。従来技術では、単相イ
ンバータ２で第13図（ａ），（ｂ）に示すようにパルス
幅変調し、直流電源１の直流電圧を（ｄ）に示す高周波
電圧e1に変換し、変圧器３で絶縁した後、サイクロコン
バータ４により高周波電圧の極性を制御して、（ｅ）に
示す所望の周波数の電圧e2を得る構成となっている。従
ってインバータの出力周波数を上げることにより変圧器
を著しく小形、軽量化することが可能となる。
一旦負荷が必要とする周波数より高い周波数に変換し、
変圧器で絶縁した後に所望の周波数を再変換して変圧器
の小形、軽量化を実現する電力変換装置が特開昭61−23
6371号公報に開示されている。前記従来技術による電力
変換装置を、第12図と第13図により説明する。第12図に
おいて、１は直流電源、２はインバータ、３は変圧器、
４はサイクロコンバータである。従来技術では、単相イ
ンバータ２で第13図（ａ），（ｂ）に示すようにパルス
幅変調し、直流電源１の直流電圧を（ｄ）に示す高周波
電圧e1に変換し、変圧器３で絶縁した後、サイクロコン
バータ４により高周波電圧の極性を制御して、（ｅ）に
示す所望の周波数の電圧e2を得る構成となっている。従
ってインバータの出力周波数を上げることにより変圧器
を著しく小形、軽量化することが可能となる。
しかしながら、第12図に示した従来技術は単相の交流
出力を得るものであり、３相の交流出力を得るためには
単相のインバータ、変圧器、サイクロコンバータをそれ
ぞれ３台用意する必要があり、装置の小形化が十分行え
ないという問題があった。
出力を得るものであり、３相の交流出力を得るためには
単相のインバータ、変圧器、サイクロコンバータをそれ
ぞれ３台用意する必要があり、装置の小形化が十分行え
ないという問題があった。
本発明の目的は、直流電力を３相の交流電力に変換す
る電力変換装置で、入出力間の絶縁変圧器を小形、軽量
化できる電力変換装置及びその制御方法を提供すること
にある。
る電力変換装置で、入出力間の絶縁変圧器を小形、軽量
化できる電力変換装置及びその制御方法を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、電力変換装置は所定の周波
数より高い周波数の交流電圧を出力する単相インバータ
と、前記インバータの出力電圧を絶縁伝送する単相変圧
器と、前記絶縁伝送されたインバータ出力の交流電圧を
３相の交流電圧に変換するコンバータとで構成したもの
である。
数より高い周波数の交流電圧を出力する単相インバータ
と、前記インバータの出力電圧を絶縁伝送する単相変圧
器と、前記絶縁伝送されたインバータ出力の交流電圧を
３相の交流電圧に変換するコンバータとで構成したもの
である。
インバータ動作と関連づけて搬送波の１周期ごとに反
転させたPWM信号を生成し該PWM信号でコンバータを駆動
するため、直流電圧をインバータで３相PWM出力電圧に
変換するのと同様に、単相インバータで生成した高い周
波数の単相交流電圧から、３相の交流電圧に変換すると
共に低い周波数への周波数変換ができ、所定の周波数の
３相交流電圧を得ることができる。単相インバータ，変
圧器,3相コンバータで構成する電力変換装置により、変
圧器により絶縁が要求される３相出力の電力変換装置を
著しく小形，軽量化することが可能となる。
転させたPWM信号を生成し該PWM信号でコンバータを駆動
するため、直流電圧をインバータで３相PWM出力電圧に
変換するのと同様に、単相インバータで生成した高い周
波数の単相交流電圧から、３相の交流電圧に変換すると
共に低い周波数への周波数変換ができ、所定の周波数の
３相交流電圧を得ることができる。単相インバータ，変
圧器,3相コンバータで構成する電力変換装置により、変
圧器により絶縁が要求される３相出力の電力変換装置を
著しく小形，軽量化することが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第１図と第２図により説明
する。第１図において１は直流電源、２は単相インバー
タ、３は単相変圧器、４は３相サイクロコンバータ、５
は制御回路である。また、制御回路５の内部は発振器50
1、レベル反転信号発生器507、三相信号発生器502、搬
送波発生器503、比較器504〜506及び選択スイッチ508等
で構成されている。
する。第１図において１は直流電源、２は単相インバー
タ、３は単相変圧器、４は３相サイクロコンバータ、５
は制御回路である。また、制御回路５の内部は発振器50
1、レベル反転信号発生器507、三相信号発生器502、搬
送波発生器503、比較器504〜506及び選択スイッチ508等
で構成されている。
単相インバータ２は、レベル反転信号発生器507が出
力する第２図（ｅ）に示すレベル反転信号Spにしたがっ
てスイッチング素子S1,S4とS2、S3がオン、オフし、
（ｉ）に示す矩形波電圧e1を発生する。比較器504−506
は、（ａ）に示す３相の信号ex,ey,ezと搬送波ecより、
（ｂ）−（ｄ）に示す従来と同様のPWM信号Su,Sv,Swを
生成する。選択スイッチ508は、レベル反転信号発生器5
07から印加された信号Spの極性にしたがって、比較器50
4〜506から印加したPWM信号Su,Sv,Swとその極性を反転
した信号を選択出力する。例えばt1−t2間では信号Spが
１のため、選択スイッチ508の出力点Ku,Kv,Kwにはそれ
ぞれ信号Su,Sv,Swと同極性の（ｆ）−（ｈ）に示す信号
が出力される。t2−t3間では、信号Spが０のため、508
の出力点Ku,Kv,KwにはそれぞれSu,Sv,Swの反転信号が出
力される。
力する第２図（ｅ）に示すレベル反転信号Spにしたがっ
てスイッチング素子S1,S4とS2、S3がオン、オフし、
（ｉ）に示す矩形波電圧e1を発生する。比較器504−506
は、（ａ）に示す３相の信号ex,ey,ezと搬送波ecより、
（ｂ）−（ｄ）に示す従来と同様のPWM信号Su,Sv,Swを
生成する。選択スイッチ508は、レベル反転信号発生器5
07から印加された信号Spの極性にしたがって、比較器50
4〜506から印加したPWM信号Su,Sv,Swとその極性を反転
した信号を選択出力する。例えばt1−t2間では信号Spが
１のため、選択スイッチ508の出力点Ku,Kv,Kwにはそれ
ぞれ信号Su,Sv,Swと同極性の（ｆ）−（ｈ）に示す信号
が出力される。t2−t3間では、信号Spが０のため、508
の出力点Ku,Kv,KwにはそれぞれSu,Sv,Swの反転信号が出
力される。
t1−t11間は、Kuが1,Kvが0,Kwが１となり、サイクロ
コンバータ４のスイッチング素子Up,ｐ、Vn,n,Wp,
ｐがオンする。このため、サイクロコンバータ４の出
力には、（ｊ）−（ｌ）に示すようにインバータの出力
電圧e1がｕ−ｖ相間には正,v−ｗ相間には負として現れ
る。次に、t11−t12間は、Kuが1,Kvが0,Kwが０となり、
サイクロコンバータ４の導通スイッチング素子はUp,
ｐ、Vn,n,Wn,ｎとなる。この期間のサイクロコンバ
ータ４の出力には、インバータの出力電圧e1がｕ−ｖ相
間には正,w−ｕ相間には負として現れる。t12−t13間
は、Ku,Kv,Kwが全て０となるので、サイクロコンバータ
４の導通スイッチング素子はUn,ｎ、Vn,n,Wn,ｎ
となり、サイクロコンバータ４の出力電圧は全て０とな
る。t13−t2間は、再びKuが1,Kvが0,Kwが０となり、サ
イクロコンバータ４の導通スイッチング素子はUp,
ｐ、Vn,n,Wn,ｎとなる。サイクロコンバータ４の出
力には、インバータの出力電圧e1がｕ−ｖ相間には正,w
−ｕ相間には負として現れる。次ぎに、t2−t3間ではt1
−t2間とは信号Ku,Kv,Kwのレベル関係が異なるが、イン
バータの出力電圧e1が負のためサイクロコンバータ４の
出力には、前記間とほぼ同様に各相間に（ｊ）−（ｌ）
に示す電圧が生成される。このように、PWM信号Ku,Kv,K
wが、インバータの出力電圧のレベル変化に対応した信
号にできるので、直流電圧から３相の交流電圧を生成す
る従来の３相PWMインバータと同様にサイクロコンバー
タ４は高周波の交流電圧から３相交流電圧ｅuv,evw,ewu
を出力することができ、同時に従来の３相PWMインバー
タに較べ絶縁変圧器を小形、軽量化できる。
コンバータ４のスイッチング素子Up,ｐ、Vn,n,Wp,
ｐがオンする。このため、サイクロコンバータ４の出
力には、（ｊ）−（ｌ）に示すようにインバータの出力
電圧e1がｕ−ｖ相間には正,v−ｗ相間には負として現れ
る。次に、t11−t12間は、Kuが1,Kvが0,Kwが０となり、
サイクロコンバータ４の導通スイッチング素子はUp,
ｐ、Vn,n,Wn,ｎとなる。この期間のサイクロコンバ
ータ４の出力には、インバータの出力電圧e1がｕ−ｖ相
間には正,w−ｕ相間には負として現れる。t12−t13間
は、Ku,Kv,Kwが全て０となるので、サイクロコンバータ
４の導通スイッチング素子はUn,ｎ、Vn,n,Wn,ｎ
となり、サイクロコンバータ４の出力電圧は全て０とな
る。t13−t2間は、再びKuが1,Kvが0,Kwが０となり、サ
イクロコンバータ４の導通スイッチング素子はUp,
ｐ、Vn,n,Wn,ｎとなる。サイクロコンバータ４の出
力には、インバータの出力電圧e1がｕ−ｖ相間には正,w
−ｕ相間には負として現れる。次ぎに、t2−t3間ではt1
−t2間とは信号Ku,Kv,Kwのレベル関係が異なるが、イン
バータの出力電圧e1が負のためサイクロコンバータ４の
出力には、前記間とほぼ同様に各相間に（ｊ）−（ｌ）
に示す電圧が生成される。このように、PWM信号Ku,Kv,K
wが、インバータの出力電圧のレベル変化に対応した信
号にできるので、直流電圧から３相の交流電圧を生成す
る従来の３相PWMインバータと同様にサイクロコンバー
タ４は高周波の交流電圧から３相交流電圧ｅuv,evw,ewu
を出力することができ、同時に従来の３相PWMインバー
タに較べ絶縁変圧器を小形、軽量化できる。
第３図に、本発明による他の実施例を示す。本実施例
は、第１図及び第２図に示した実施例において、搬送波
発生器503で発生する搬送波ecを鋸歯状波としたもので
ある。それにより、Su,Sv,Swの信号変化時点をレベル反
転信号Spの変化時点t1、t2、t3等に同期できるので、
（ｆ）−（ｈ）に示すようにKu,Kv,Kwの反転動作回数す
なわちサイクロコンバータ４のスイッチング周波数を低
くすることができ、前記実施例よりも電力損失の小さい
電力変換装置を提供することができる。
は、第１図及び第２図に示した実施例において、搬送波
発生器503で発生する搬送波ecを鋸歯状波としたもので
ある。それにより、Su,Sv,Swの信号変化時点をレベル反
転信号Spの変化時点t1、t2、t3等に同期できるので、
（ｆ）−（ｈ）に示すようにKu,Kv,Kwの反転動作回数す
なわちサイクロコンバータ４のスイッチング周波数を低
くすることができ、前記実施例よりも電力損失の小さい
電力変換装置を提供することができる。
本発明による他の実施例を第４図と第５図により説明
する。本実施例は、第１図に示した実施例の制御回路５
にインバータ出力幅信号Swiを発生する手段を設けたも
のである。絶対値比較器509は、３相の信号ex,ey,ezを
比較し、（ｅ）−（ｇ）に示すように他の信号より大き
な期間に相当する信号Cu,Cv,Cwを生成する。信号Cu,Cv,
Cwと信号Su,Sv,Swより、論理回路で（ｈ）に示すインバ
ータ出力電圧の幅信号Swiを得る。信号Swiとレベル反転
信号Spに応じてインバータ２を駆動し、第５図（ｍ）に
示すようにインバータ出力電圧が０になる期間を設けた
ものである。本実施例によれば、サイクロコンバータの
スイッチング動作をインバータの出力電圧が０の期間に
行なうことができる機会が生じるので、スイッチング動
作によるエネルギー損失を低減できるために実質的にサ
イクロコンバータの損失を低減することができる。
する。本実施例は、第１図に示した実施例の制御回路５
にインバータ出力幅信号Swiを発生する手段を設けたも
のである。絶対値比較器509は、３相の信号ex,ey,ezを
比較し、（ｅ）−（ｇ）に示すように他の信号より大き
な期間に相当する信号Cu,Cv,Cwを生成する。信号Cu,Cv,
Cwと信号Su,Sv,Swより、論理回路で（ｈ）に示すインバ
ータ出力電圧の幅信号Swiを得る。信号Swiとレベル反転
信号Spに応じてインバータ２を駆動し、第５図（ｍ）に
示すようにインバータ出力電圧が０になる期間を設けた
ものである。本実施例によれば、サイクロコンバータの
スイッチング動作をインバータの出力電圧が０の期間に
行なうことができる機会が生じるので、スイッチング動
作によるエネルギー損失を低減できるために実質的にサ
イクロコンバータの損失を低減することができる。
本発明による他の実施例を第６図と第７図により説明
する。本実施例は、サイクロコンバータ４のスイッチの
切換えにインバータ２の出力電圧を利用するようにした
もので、第１図に示す実施例における選択スイッチ508
の出力点の信号Ku,Kv,Kwからサイクロコンバータのスイ
ッチの点弧信号Up−Wnを形成する部分を図示のように変
えたものである。第６図と第７図は、信号Kuから点弧信
号Up、Unを形成するＵ相についてのみ記しているが、他
の相についてもまったく同様である。図において、51
0、511は信号Kuを遅延する遅延回路、512は信号Ku及び
その反転信号間と遅延回路側からの信号Ku1,Ku2を選択
して点弧信号とする選択スイッチ、513は出力電流の極
性を判定する極性判定器、514は信号Ku、極性判定器と
信号Swiにより選択スイッチを制御する選択スイッチ制
御信号発生器である。第７図を用い以下動作を説明す
る。遅延回路とオア回路では、（ｃ）の信号Kuより例え
ばt02−t12の間１である信号がt02−t21で１となる
（ｅ）に示す信号Ku1を,t12−t22の間０である信号より
t12−t31で１となる（ｇ）に示す信号Ku2を生成する。
ここではt3時点まで出力電圧が正、出力電流が正の領域
であり、且つKuの信号が０にレベル反転する時点がSwi
の信号が０にレベル反転する時点と同等とする。極性判
定器513の出力信号piuは（ｄ）のように１で，選択スイ
ッチ512は信号Ku1,Ku2を点弧信号Up,Unにする選択動作
する．例えば、t12−t21間はUp,Unの両者に点弧信号が
印加されているので、t2時点でインバータから負極性の
電圧e1がスイッチ素子UnからUpに印加されと、この電圧
を利用した転流が行われスイッチ素子UnがオンしUpがオ
フする。t32＜t33のようにKuの信号が０となる時点がSw
iの信号が０となる時点より小の時は、t32−t5に示すよ
うにKu及びその反転信号を点弧信号Up,Unとする選択動
作を行なう。この時のスイッチの切換えは、素子自身の
スイッチングとなる。また、t5時点より出力電圧と出力
電流が負極性となるものとすると、図示のように信号Ku
1,Ku2を点弧信号Up,Unにする選択動作を行ない、サイク
ロコンバータのスイッチ素子の切り替え動作は先と同様
にインバータ２の出力電圧を利用した転流で行なわれ
る。本実施例によれば、サイクロコンバータのスイッチ
の切換えを、スイッチングのみによらずインバータ２の
出力電圧を利用しても行なえるので、サイクロコンバー
タの損失を低減することができる。なお、電流の大きさ
も考慮し絶対値が所定値以下の時、スイッチの切換えを
素子自身のスイッチングで行なう様にすることにより、
より安定したサイクロコンバータ動作とすることができ
る。
する。本実施例は、サイクロコンバータ４のスイッチの
切換えにインバータ２の出力電圧を利用するようにした
もので、第１図に示す実施例における選択スイッチ508
の出力点の信号Ku,Kv,Kwからサイクロコンバータのスイ
ッチの点弧信号Up−Wnを形成する部分を図示のように変
えたものである。第６図と第７図は、信号Kuから点弧信
号Up、Unを形成するＵ相についてのみ記しているが、他
の相についてもまったく同様である。図において、51
0、511は信号Kuを遅延する遅延回路、512は信号Ku及び
その反転信号間と遅延回路側からの信号Ku1,Ku2を選択
して点弧信号とする選択スイッチ、513は出力電流の極
性を判定する極性判定器、514は信号Ku、極性判定器と
信号Swiにより選択スイッチを制御する選択スイッチ制
御信号発生器である。第７図を用い以下動作を説明す
る。遅延回路とオア回路では、（ｃ）の信号Kuより例え
ばt02−t12の間１である信号がt02−t21で１となる
（ｅ）に示す信号Ku1を,t12−t22の間０である信号より
t12−t31で１となる（ｇ）に示す信号Ku2を生成する。
ここではt3時点まで出力電圧が正、出力電流が正の領域
であり、且つKuの信号が０にレベル反転する時点がSwi
の信号が０にレベル反転する時点と同等とする。極性判
定器513の出力信号piuは（ｄ）のように１で，選択スイ
ッチ512は信号Ku1,Ku2を点弧信号Up,Unにする選択動作
する．例えば、t12−t21間はUp,Unの両者に点弧信号が
印加されているので、t2時点でインバータから負極性の
電圧e1がスイッチ素子UnからUpに印加されと、この電圧
を利用した転流が行われスイッチ素子UnがオンしUpがオ
フする。t32＜t33のようにKuの信号が０となる時点がSw
iの信号が０となる時点より小の時は、t32−t5に示すよ
うにKu及びその反転信号を点弧信号Up,Unとする選択動
作を行なう。この時のスイッチの切換えは、素子自身の
スイッチングとなる。また、t5時点より出力電圧と出力
電流が負極性となるものとすると、図示のように信号Ku
1,Ku2を点弧信号Up,Unにする選択動作を行ない、サイク
ロコンバータのスイッチ素子の切り替え動作は先と同様
にインバータ２の出力電圧を利用した転流で行なわれ
る。本実施例によれば、サイクロコンバータのスイッチ
の切換えを、スイッチングのみによらずインバータ２の
出力電圧を利用しても行なえるので、サイクロコンバー
タの損失を低減することができる。なお、電流の大きさ
も考慮し絶対値が所定値以下の時、スイッチの切換えを
素子自身のスイッチングで行なう様にすることにより、
より安定したサイクロコンバータ動作とすることができ
る。
本発明による他の実施例を第15図と第16図により説明
する。本実施例は、第６図に示す実施例と同様にサイク
ロコンバータ４のスイッチの切換えにインバータ２の出
力電圧を利用するようにしたもので、第４図に示す実施
例における選択スイッチ508の出力点の信号Ku,Kv,Kwか
らサイクロコンバータのスイッチの点弧信号Up−Wnを形
成する部分と論理回路の出力点の信号Swiからインバー
タのパルス分配器の一方の入力部分を図示のように変え
たものである。第15図と第16図は、信号Kuから点弧信号
Up、Unを形成するＵ相についてのみ記しているが、他の
相についてもまったく同様である。図において、515パ
ルス幅信号Swiのパルス幅を拡張するパルス拡張器、第1
6図を用い以下動作を説明する。この図は、第７図のt1
からt4期間を拡大したもので、さらPiuが０であるもの
とした場合を示す。この場合は、出力電圧が正、出力電
流が負の領域であるから、前記実施例では、切り換えス
イッチ512は、Ku側が選択され、この時の切り換えはス
イッチ自身のスイッチングになる。本実施例はインバー
タのパルス幅信号Swiを拡張するパルス拡張器515と遅延
回路510と511の出力とパルス拡張器515の出力Sw1′の論
理積をとるアンド回路を設け、さらに、SwiとSwi′を切
り換える選択スイッチ516と遅延回路の出力とアンド回
路の出力を切り換える切り換えスイッチ517と518を設け
る。出力電圧と出力電流が異なる領域では、選択スイッ
チ516をSwi′側517、518をアンド回路出力側、512をKu
1,Ku2側にする。これにより、Up,UnにはSwi′の立ち下
がりのタイミングでオフ信号が与えられるようになる。
このためt11とt12の期間はUp,Unはどちらもオン状態と
なり、さらにこの期間はSwi′によりインバータ出力に
電圧が発生しているからこの電圧を利用したスイッチの
切り換えが行なわれる。また出力電圧と出力電流が異な
る領域では選択スイッチ516をSwi側517、518を遅延回路
出力側にして、前記実施例と全く同じ動作をする。従っ
て本実施例では、出力電圧と出力電流が異なる領域にお
いても、電圧を利用したスイッチ切り換えを行なうこと
ができるので、サイクロコンバータのスイッチ切り換え
に伴う損失を低減できる。
する。本実施例は、第６図に示す実施例と同様にサイク
ロコンバータ４のスイッチの切換えにインバータ２の出
力電圧を利用するようにしたもので、第４図に示す実施
例における選択スイッチ508の出力点の信号Ku,Kv,Kwか
らサイクロコンバータのスイッチの点弧信号Up−Wnを形
成する部分と論理回路の出力点の信号Swiからインバー
タのパルス分配器の一方の入力部分を図示のように変え
たものである。第15図と第16図は、信号Kuから点弧信号
Up、Unを形成するＵ相についてのみ記しているが、他の
相についてもまったく同様である。図において、515パ
ルス幅信号Swiのパルス幅を拡張するパルス拡張器、第1
6図を用い以下動作を説明する。この図は、第７図のt1
からt4期間を拡大したもので、さらPiuが０であるもの
とした場合を示す。この場合は、出力電圧が正、出力電
流が負の領域であるから、前記実施例では、切り換えス
イッチ512は、Ku側が選択され、この時の切り換えはス
イッチ自身のスイッチングになる。本実施例はインバー
タのパルス幅信号Swiを拡張するパルス拡張器515と遅延
回路510と511の出力とパルス拡張器515の出力Sw1′の論
理積をとるアンド回路を設け、さらに、SwiとSwi′を切
り換える選択スイッチ516と遅延回路の出力とアンド回
路の出力を切り換える切り換えスイッチ517と518を設け
る。出力電圧と出力電流が異なる領域では、選択スイッ
チ516をSwi′側517、518をアンド回路出力側、512をKu
1,Ku2側にする。これにより、Up,UnにはSwi′の立ち下
がりのタイミングでオフ信号が与えられるようになる。
このためt11とt12の期間はUp,Unはどちらもオン状態と
なり、さらにこの期間はSwi′によりインバータ出力に
電圧が発生しているからこの電圧を利用したスイッチの
切り換えが行なわれる。また出力電圧と出力電流が異な
る領域では選択スイッチ516をSwi側517、518を遅延回路
出力側にして、前記実施例と全く同じ動作をする。従っ
て本実施例では、出力電圧と出力電流が異なる領域にお
いても、電圧を利用したスイッチ切り換えを行なうこと
ができるので、サイクロコンバータのスイッチ切り換え
に伴う損失を低減できる。
なお、第２、３、５図において３相の信号ex,ey,ezは
正弦波状としなかったが、正弦波状の信号とすることも
でき、その場合も電力変換装置は前述したと同様に動作
できることは勿論である。
正弦波状としなかったが、正弦波状の信号とすることも
でき、その場合も電力変換装置は前述したと同様に動作
できることは勿論である。
本発明による他の実施例を第８図に示す。本実施例
は、第１図に示す実施例に、サイクロコンバータのスイ
ッチを切換える際のエネルギーを処理するエネルギー処
理手段６を設けたものである。但し本図では各スイッチ
ング素子を駆動する制御回路は省略してある。エネルギ
ー処理手段６は、サイクロコンバータ４の入力点と出力
点にD1−D10よりなるダイオードブリッジ回路を接続
し、その出力のP,N点間にコンデンサ601を接続し、更に
D1−D4にスイッチ素子Sc1−Sc4を逆極性に並列接続した
構成である。サイクロコンバータのスイッチ切り換え時
には、変圧器３や配線のインダクタンス等のエネルギー
をダイオードD1−D10を介してコンデンサ601に吸収す
る。スイッチは、レベル反転信号SpによりSc1とSc4を、
Spの反転信号によりSc2とSc3を駆動する。なお、スイッ
チの駆動期間は、変圧器３の電圧e1が確立している期間
内で行うため、レベル反転信号Spより幅が狭くなること
は勿論である。これにより、コンデンサ601は充電電圧
がインバータ出力電圧の極性と同じ極性となるよう変圧
器２次側に接続され、サイクロコンバータのスイッチ切
り換え時にコンデンサに吸収したエネルギーをインバー
タ側あるいは出力側に回生できる。従って、本実施例に
よれば、サイクロコンバータ４のスイッチを切換える際
のエネルギーを低損失で処理できるので、サイクロコン
バータの損失を低減することができる。
は、第１図に示す実施例に、サイクロコンバータのスイ
ッチを切換える際のエネルギーを処理するエネルギー処
理手段６を設けたものである。但し本図では各スイッチ
ング素子を駆動する制御回路は省略してある。エネルギ
ー処理手段６は、サイクロコンバータ４の入力点と出力
点にD1−D10よりなるダイオードブリッジ回路を接続
し、その出力のP,N点間にコンデンサ601を接続し、更に
D1−D4にスイッチ素子Sc1−Sc4を逆極性に並列接続した
構成である。サイクロコンバータのスイッチ切り換え時
には、変圧器３や配線のインダクタンス等のエネルギー
をダイオードD1−D10を介してコンデンサ601に吸収す
る。スイッチは、レベル反転信号SpによりSc1とSc4を、
Spの反転信号によりSc2とSc3を駆動する。なお、スイッ
チの駆動期間は、変圧器３の電圧e1が確立している期間
内で行うため、レベル反転信号Spより幅が狭くなること
は勿論である。これにより、コンデンサ601は充電電圧
がインバータ出力電圧の極性と同じ極性となるよう変圧
器２次側に接続され、サイクロコンバータのスイッチ切
り換え時にコンデンサに吸収したエネルギーをインバー
タ側あるいは出力側に回生できる。従って、本実施例に
よれば、サイクロコンバータ４のスイッチを切換える際
のエネルギーを低損失で処理できるので、サイクロコン
バータの損失を低減することができる。
本発明による他の実施例を第14図に示す。本実施例
は、第１図に示す実施例の変圧器３の２次側、及びサイ
クロコンバータ４の構成を図示のように各相毎とに分割
したものであり、各スイッチの動作は前述した各実施例
と同様に行える。本実施例によると、前述した各実施例
の特長のほかに３相４線式への対応が容易であるという
効果もある。なお、第８図に示したエネルギー処理手段
６と同様なエネルギー処理手段を設けることができるの
は勿論である。
は、第１図に示す実施例の変圧器３の２次側、及びサイ
クロコンバータ４の構成を図示のように各相毎とに分割
したものであり、各スイッチの動作は前述した各実施例
と同様に行える。本実施例によると、前述した各実施例
の特長のほかに３相４線式への対応が容易であるという
効果もある。なお、第８図に示したエネルギー処理手段
６と同様なエネルギー処理手段を設けることができるの
は勿論である。
本発明による他の実施例を第９図に示す。本実施例
は、第１図等に示したインバータ２、変圧器３、サイク
ロコンバータ４よりなる電力変換装置を用いて、無停電
電源装置を構成したもので、前記電力変換装置のほか商
用電源からの交流３相電圧を単相の直流電圧に変換する
整流器７、及び前記交流源が停電時に電圧を供給するた
めの蓄電池８を単相インバータの入力側に設け、サイク
ロコンバータの出力側にはサイクロコンバータの出力電
圧に含まれる高調波成分を除去するための出力フィルタ
９、負荷側の影響により過電流を発生した場合に負荷と
電力変換装置とを切り離すための交流スイッチ10等で構
成される。なお、本図では制御回路５等の制御部分の記
載は省略した。また、第８図に示したエネルギー処理手
段６を接続することも可能であり、この場合はサイクロ
コンバータのスイッチを切換える際のエネルギーを低損
失で容易に処理できる。本実施例によれば、小形で低損
失の、無停電電源装置を提供することができる。更に、
電力変換装置部分を第14図に示した電力変換装置とする
ことも可能であり、出力フィルタ９のコンデンサの接続
を星形に変更し変圧器の中性点Neと接続することによ
り、３相４線式への対応が容易であるという効果もあ
る。
は、第１図等に示したインバータ２、変圧器３、サイク
ロコンバータ４よりなる電力変換装置を用いて、無停電
電源装置を構成したもので、前記電力変換装置のほか商
用電源からの交流３相電圧を単相の直流電圧に変換する
整流器７、及び前記交流源が停電時に電圧を供給するた
めの蓄電池８を単相インバータの入力側に設け、サイク
ロコンバータの出力側にはサイクロコンバータの出力電
圧に含まれる高調波成分を除去するための出力フィルタ
９、負荷側の影響により過電流を発生した場合に負荷と
電力変換装置とを切り離すための交流スイッチ10等で構
成される。なお、本図では制御回路５等の制御部分の記
載は省略した。また、第８図に示したエネルギー処理手
段６を接続することも可能であり、この場合はサイクロ
コンバータのスイッチを切換える際のエネルギーを低損
失で容易に処理できる。本実施例によれば、小形で低損
失の、無停電電源装置を提供することができる。更に、
電力変換装置部分を第14図に示した電力変換装置とする
ことも可能であり、出力フィルタ９のコンデンサの接続
を星形に変更し変圧器の中性点Neと接続することによ
り、３相４線式への対応が容易であるという効果もあ
る。
本発明によれば単相インバータ，変圧器,3相コンバー
タで構成する電力変換装置により、従来の３相PNMイン
バータとまったく同様の出力を得ることができるので、
絶縁が要求される３相出力の電力変換装置を著しく小形
化することが可能となる。
タで構成する電力変換装置により、従来の３相PNMイン
バータとまったく同様の出力を得ることができるので、
絶縁が要求される３相出力の電力変換装置を著しく小形
化することが可能となる。
第１図は本発明による電力変換装置の構成図、第２図及
び第３図は第１図の電力変換装置の動作説明図である。
第４図と第６図は本発明による他の実施例の構成図、第
５図と第７図はそれぞれの動作説明図である。第８、14
図は本発明による他の電力変換装置の構成図、第９図は
本発明による無停電電源装置の構成図である。第10図、
第12図は従来技術による電力変換装置の構成図、第11
図、第13図はその動作説明図、第15図は本発明のほかの
実施例の構成図、第16図は第15図に示す構成の動作説明
図である。 １……直流電源、２……インバータ、３……変圧器、４
……サイクロコンバータ、５……制御回路、６……エネ
ルギー処理回路、７……整流器、８……蓄電池、９……
交流フィルタ、10……交流スイッチ。
び第３図は第１図の電力変換装置の動作説明図である。
第４図と第６図は本発明による他の実施例の構成図、第
５図と第７図はそれぞれの動作説明図である。第８、14
図は本発明による他の電力変換装置の構成図、第９図は
本発明による無停電電源装置の構成図である。第10図、
第12図は従来技術による電力変換装置の構成図、第11
図、第13図はその動作説明図、第15図は本発明のほかの
実施例の構成図、第16図は第15図に示す構成の動作説明
図である。 １……直流電源、２……インバータ、３……変圧器、４
……サイクロコンバータ、５……制御回路、６……エネ
ルギー処理回路、７……整流器、８……蓄電池、９……
交流フィルタ、10……交流スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−74161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68068（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−131372（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−30690（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 5/00 - 5/48
Claims (4)
- 【請求項１】直流電圧を交流電圧に変換する単相インバ
ータと、 前記単相インバータの出力電圧を絶縁伝送する変圧器
と、 前記変圧器の出力を前記単相インバータの出力周波数よ
り低い周波数の３相の交流電圧に変換する３相コンバー
タと、 パルス幅変調信号及び前記パルス幅変調信号を反転させ
た信号を生成し、前記単相インバータの前記出力電圧の
変化に対応して前記パルス幅変調信号または前記パルス
幅変調信号を反転させた前記信号を選択し、選択された
信号で前記３相コンバータを制御する制御回路と、 を備えることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記制御回路は、３相
信号と搬送波とを比較して前記パルス幅変調信号を生成
し、前記搬送波の１周期ごとに前記パルス幅変調信号を
反転することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記単相インバータの
前記出力電圧が零となる期間を設けることを特徴とする
電力変換装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記コンバータのスイ
ッチ素子切り換え時に、前記電力変換装置が有するイン
ダクタンスのエネルギーを吸収する、または吸収した前
記エネルギーを前記単相インバータ側あるいは出力側に
回生するエネルギー処理手段を前記コンバータの入出力
点間に具備することを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02323159A JP3140042B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電力変換装置 |
| EP19910119274 EP0487970A3 (en) | 1990-11-28 | 1991-11-12 | Power conversion system, method for controlling the same, and uninterruptible power supply using the same |
| US07/797,924 US5285365A (en) | 1990-11-28 | 1991-11-26 | Power conversion system, method for controlling the same, and uninterruptible power supply using the same |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02323159A JP3140042B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電力変換装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04197078A JPH04197078A (ja) | 1992-07-16 |
| JP3140042B2 true JP3140042B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=18151745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02323159A Expired - Fee Related JP3140042B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 電力変換装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0487970A3 (ja) |
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| CA2114679C (en) * | 1993-02-04 | 1997-07-01 | Shigeru Tanaka | Power converter control system |
| US5633539A (en) * | 1995-01-27 | 1997-05-27 | Exide Electronics Corporation | Uninterruptible power supply input power walk-in |
| ES2207684T3 (es) * | 1995-10-24 | 2004-06-01 | Aquagas New Zealand Limited | Convertidor de corriente alterna en corriente continua. |
| US5929538A (en) * | 1997-06-27 | 1999-07-27 | Abacus Controls Inc. | Multimode power processor |
| US6346778B1 (en) * | 1998-01-20 | 2002-02-12 | Bytecraft Pty Ltd | AC power converter |
| JP3524417B2 (ja) * | 1999-03-03 | 2004-05-10 | 本田技研工業株式会社 | 電源装置 |
| US6839249B2 (en) * | 2001-01-10 | 2005-01-04 | Honeywell International Inc. | AC-to-ac power converter without a dc link capacitor |
| JP3864308B2 (ja) * | 2002-06-12 | 2006-12-27 | 株式会社安川電機 | Ｐｗｍインバータ制御方法 |
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| JP4217897B2 (ja) * | 2003-12-19 | 2009-02-04 | 株式会社安川電機 | Ｐｗｍサイクロコンバータ及びその入力電圧検出方法 |
| RU2260241C1 (ru) * | 2004-04-12 | 2005-09-10 | Дьяков Петр Максимович | Преобразователь частоты |
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| US20080205109A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-08-28 | Lear Corporation | Energy distribution system for vehicle |
| US7768800B2 (en) * | 2007-12-12 | 2010-08-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multiphase converter apparatus and method |
| US20100244773A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Unity power factor isolated single phase matrix converter battery charger |
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| US8559193B2 (en) | 2010-01-22 | 2013-10-15 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Zero-voltage-switching scheme for high-frequency converter |
| US8462528B2 (en) | 2010-07-19 | 2013-06-11 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for reducing transient voltage spikes in matrix converters |
| US8599577B2 (en) * | 2010-11-08 | 2013-12-03 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for reducing harmonic distortion in electrical converters |
| US8467197B2 (en) | 2010-11-08 | 2013-06-18 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for compensating for electrical converter nonlinearities |
| US8587962B2 (en) | 2010-11-08 | 2013-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | Compensation for electrical converter nonlinearities |
| US8614564B2 (en) | 2010-11-18 | 2013-12-24 | GM Global Technology Operations LLS | Systems and methods for providing power to a load based upon a control strategy |
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| EP2495858A1 (de) * | 2011-03-01 | 2012-09-05 | Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen | Bidirektionaler Gleichspannungswandler |
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| EP2710721A4 (en) | 2011-05-20 | 2015-03-18 | Enphase Energy Inc | RESONANCE POWER CONVERSION CIRCUIT |
| WO2012162581A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for generating single-phase power from a three-phase resonant power converter |
| US8829858B2 (en) | 2011-05-31 | 2014-09-09 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for initializing a charging system |
| US8878495B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-11-04 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for providing power to a load based upon a control strategy |
| CN103259434B (zh) * | 2013-04-23 | 2015-04-29 | 盐城工学院 | 原边单相桥-副边三相桥高频链逆变器及其数字控制系统和方法 |
| US9770991B2 (en) | 2013-05-31 | 2017-09-26 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for initializing a charging system |
| CN104065178A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-24 | 中国矿业大学 | 一种三相负载单相无线供电系统及其设计方法 |
| US9887616B2 (en) * | 2015-07-01 | 2018-02-06 | Hella Corporate Center Usa, Inc. | Electric power conversion apparatus with active filter |
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| US5159539A (en) * | 1989-08-17 | 1992-10-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | High frequency DC/AC power converting apparatus |
| JP2598163B2 (ja) * | 1990-10-16 | 1997-04-09 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP02323159A patent/JP3140042B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-12 EP EP19910119274 patent/EP0487970A3/en not_active Withdrawn
- 1991-11-26 US US07/797,924 patent/US5285365A/en not_active Expired - Fee Related
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| US5285365A (en) | 1994-02-08 |
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| EP0487970A3 (en) | 1992-09-02 |
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