JPH0295176A - 電力回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自己消弧可能な半導体スイッチング素子によ
り構成される電力変換装置に接続され、前記半導体スイ
ッチング素子に流れる電流の転流時に生じる、交流電源
や負荷等の回路のインダクタンスに蓄積されるエネルギ
を吸収すると共に、この吸収したエネルギを電源系統に
回生できるようにした電力回生装置に関するものである
。

（従来の技術） 一般に、自己消弧可能な半導体スイッチング素子（以下
、単に「半導体素子」という）、例えばゲートターンオ
フサイリスタ（以下、単にｒＧＴＯＪという）により構
成される順変換器や、同じ＜ＧＴＯにより構成される電
流形インバータ等の逆変換器等においては、整流素子が
、その転流時に該整流素子を流れる交流電流を一旦遮断
する。そしてこの転流時においては、交流電源や負荷の
インダクタンスに蓄積されたエネルギにより、前記各変
換器の半導体素子に過大な電圧が印加されるということ
が知られている。

このため、この電圧を低減して変換器を過電圧から保護
するため、この種の電力変換装置には、上記蓄積エネル
ギを吸収するためのコンデンサとダイオード整流器とか
ら構成されたクリッパ回路を用いることがある。

第４図は、このクリッパ回路を付加した電力変換装置を
示す回路図である。同図においては、三相交流を入力と
する主変圧器１の二次側にＧＴＯによりブリッジ構成さ
れた順変換器２が接続され、その出力側に負荷３が接続
されている。また、主変圧器１と順変換器２との接続点
には、ダイオードブリッジから構成されたダイオード整
流器５と、その出力端子間に接続されたコンデンサ６と
からなるクリッパ回路７が接続されており、このクリッ
パ回路７によって転流時に生じる過電圧がカットされる
ようになっている。

ところで、前記コンデンサ６は順変換器２のＧＴＯの強
制消弧（転流）のたびに転流エネルギを一時的に吸収す
ると共に、該エネルギの放出を行わなければならない。

そこで、例えば、コンデンサ６に抵抗（図示せず）を並
列接続し、この抵抗にコンデンサ６に充電された電荷を
放電電流として流すことにより、前記エネルギを熱とし
て消費することも考えられる。

しかし、このような構成とすると電力変換効率が低下す
るため、従来では、第４図に示すようにコンデンサ６の
両端子間にサイリスタ等をブリッジ構成してなる電力回
生器８を並列接続すると共に、この電力回生器８の出力
端を回生用変圧器９を介して電源系統に接続し、前記コ
ンデンサ６に一時的に蓄積された転流エネルギを逆変換
動作する電力回生器８２回生用変圧器９を介して電源系
統側に回生させ、電力変換装置全体の変換効率の向上を
図っている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、例えば、−の電源系統からの電力により複数
の電動機を駆動する場合やサイクロコンバータによる電
動機制御を行う場合のように、半導体素子から成る複数
の主変換器を用いる場合、従来では、第４図に示すよう
なりリッパ回路７並びに電力回生器８等から構成される
電力回生装置を主変換器の数に応じて設けなくてはなら
ず、特に電力回生器８が主変換器毎に必要となっていた
。

ところが、電力回生器８を共通化するべくコンデンサ６
の出力端を単に並列接続すると、以下のような問題を生
じる。つまり、各コンデンサ６の端子間電圧（上記エネ
ルギの充電量）を経時的に見ると、この端子間電圧は、
各変換器の半導体素子の転流タイミングに同期して変化
するため、各コンデンサの充・放電のタイミングはそれ
ぞれ同一であるとは限らない。従って、これらの各コン
デンサを直接並列接続すると、端子間電圧の相違により
、各コンデンサ相互間に電流が流れてしまう等、電力回
生器８による回生効果及びクリッパ回路７によるクリッ
プ効果を達成できなくなってしまう。

その結果、従来では、上述の如く各種変換器を複数設置
する際にはそれぞれに対して各１個の電力回生器を含む
電力回生装置を設置せざるを得す、装置の大形化やコス
ト高等の問題を生じていた。

本発明は、上記問題点を解決するために提案されたもの
であって、単一の電力回生器を用いることによって装置
の小形化を図ると共に、コストの低減を可能とした電力
回生装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、電力変換器毎に
設けられるクリッパ回路の各コンデンサの両端を、電流
制限用のりアクドルを介して単一の電力回生器に接続す
ることにより各コンデンサを並列多重接続し、前記各コ
ンデンサに蓄積された転流エネルギを前記電力回生器を
介して電源系統に回生させることを特徴とする。

（作用） 複数の電力変換器の各半導体素子のそれぞれの転流時に
、電源や負荷・配線等のインダクタンスに蓄積されたエ
ネルギ（転流エネルギ）が各電力変換器毎に設けられた
クリッパ回路のコンデンサにそれぞれ一時的に吸収され
る。この−時的に吸収された転流エネルギは、クリッパ
用コンデンサ両端のりアクドルを介して単一の電力回生
器に入力されるが、このとき、リアクトルは各クリッパ
用コンデンサを流れる電流を抑制し、各変換器毎のクリ
ップ効果を維持することができる。

（実施例） 以下、本発明に係る一実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。ここ
で、第４図に示す符号と同一符号を付した構成要素は、
同図に示す各構成要素と同一であるため、重複を避ける
意味でその詳述を省略する。

本実施例に示す電力回生装置では、図示しない順変換器
等の複数の電力変換器に接続された複数のダイオード整
流器５の各両端子ａ、ｂ間に、コンデンサ６がそれぞれ
接続されて従来と同様のクリッパ回路７が構成されてい
ると共に、これらのコンデンサ６の各両端子がリアクト
ル１０，１．０’を介して単一の電力回生器８にそれぞ
れ接続されている。

また、前記電力回生器８は、例えばサイリスクブリッジ
により構成されていて逆変換動作可能なものであり、そ
の出力端は、図示しない回生用変圧器を介して電源系統
に接続されるように構成されている。

ここで、本実施例が従来技術と異なる点は、複数の電力
変換器にそれぞれ接続された複数のコンデンサ６を並列
多重接続すると共に、各コンデンサ６の両端を単一の電
力回生器８に接続し、しかも、その電力回生器８に接続
する際にリアクトル１０、１０’を介して行っている点
である。

このように構成することにより、各コンデンサ６の端子
間電圧（各電力変換器を構成する各半導体素子の転流タ
イミングが異なるので、前記端子間電圧各瞬時値はそれ
ぞれ異なる）に基づき流れる放電電流はりアクドル１０
．１０’によって抑制されるため、放電電流は各コンデ
ンサ６間を流れることなく安定化されることとなる。従
って、単一の電力回生器８に複数のコンデンサ６を並列
接続したとしても、各クリッパ回路７を正常に動作させ
ることができると共に、転流エネルギを回生用変圧器を
介して電力系統に効率良く回生することができる。

第２図は、上記実施例を実際の電力変換装置（半導体素
子としてＧＴＯを用いた電流形インバフ− −タ）に適用した例を示している。

同図に示すように、電源系統に複数並列接続された主変
圧器１の二次側にサイリスタによってブリッジ構成され
た順変換器１１がそれぞれ接続され、この順変換器１１
の出力端は、主リアクトル１２を介してＧＴＯによりブ
リッジ構成された逆変換器１３に接続され、更に、この
逆変換器１３には負荷３が接続されている。一方、逆変
換器１３には、ダイオード整流器５及びコンデンサ６か
らなるクリッパ回路７が接続されている。

ここで、コンデンサ６の両端にはそれぞれ一対のりアク
ドル１０．１０’が接続されており、これらのりアクド
ル１０．１０’を介してサイリスクブリッジにより構成
される単一の電力回生器８が接続されている。そしてこ
の電力回生器８は、回生用変圧器９を介して電源系統に
接続されている。

このように各コンデンサ６の両端子にそれぞれリアクト
ル１０．１０’を接続することにより、電源系統に回生
させるための電力回生器８を単一にすることができる。

すなわち、単一の電力回生器８に対して複数のコンデン
サ６等を並列接続することが可能となる。なお、第２図
において電力変換器の動作原理、並びにクリッパ回路７
．電力回生器８を介して充電エネルギを電源系統に回生
させる作用は、従来のものと同様であるためその詳細な
説明を省略する。

更に、上記実施例では、本発明を電流形インバータに用
いた例について説明したが、本発明はこれに限られず、
例えば第３図に示すような三相出力サイクロコンバータ
の電力回生用として用いるなど、種々の回路に適用する
ことができる。ここで、従来のサイクロコンバータでは
、電力回生器を１台のサイクロコンバータに通常、３台
設けることが行われており、装置の小形化に大きな障害
となっていたが、本発明によれば、第３図に示す如く１
台のサイクロコンバータに対して単一の電力回生器８を
設ければ足りるため、装置全体の小形化が可能となる。

なお、同図において用いた符号は第１図又は第２図にお
いて各構成要素に用いたものと同様であるため、説明は
省略する。

（発明の効果） 以上のように、本発明の電力回生装置では、クリッパ回
路を構成するコンデンサと電力回生器との間にリアクト
ルを接続したので、コンデンサからの放電電流を抑制す
ることができる。この結果、複数の変換器にそれぞれ設
けられたクリッパ回路の各コンデンサ同士を並列接続し
ても、各コンデンサ相互間に電流が流れるのを防止する
ことがででき、クリッパ回路の動作が確保されるので、
上記複数のコンデンサを単一の電力回生器に接続するこ
とが可能となる。

従って、従来に比べて部品点数が減少すると共に装置の
小形化が図れ、しかもコストの低減を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる電力回生装置の一実施例を示す
回路図、第２図及び第３図はそわぞれ上記実施例の応用
例を示す回路図、第４図は従来例を示す回路図である。 ５・・ダイオード整流器 ７・クリッパ回路 １０；１０’・・リアクトル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　自己消弧形半導体スイッチング素子により構成される
   複数の電力変換器の前記各スイッチング素子の転流時に
   、回路のインダクタンスに蓄積されたエネルギを一時吸
   収して前記各電力変換器を過電圧から保護するクリッパ
   回路を前記各電力変換器にそれぞれ設けてなる電力回生
   装置において、前記クリッパ回路を構成する各コンデン
   サの両端を、各々リアクトルを介して単一の電力回生器
   にそれぞれ接続し、前記各コンデンサに蓄積された転流
   エネルギを前記電力回生器を介して電源系統に回生させ
   ることを特徴とする電力回生装置。