JPH04334977A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
- Publication number
- JPH04334977A JPH04334977A JP3107016A JP10701691A JPH04334977A JP H04334977 A JPH04334977 A JP H04334977A JP 3107016 A JP3107016 A JP 3107016A JP 10701691 A JP10701691 A JP 10701691A JP H04334977 A JPH04334977 A JP H04334977A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- self
- voltage
- antiparallel
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Rectifiers (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可変電圧、可変周波数
の電力変換装置に係り、特に中性点をクランプし高調波
の低減を図った電力変換装置に関する。
の電力変換装置に係り、特に中性点をクランプし高調波
の低減を図った電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電動機を可変速運転するための可変
電圧可変周波数を出力する電力変換装置として、自己消
弧デバイス（トランジスタ、ＧＴＯサイリスタなど）を
用いた図２（Ａ）に示すような電圧形の自励インバータ
がある。このインバータの出力相電圧は図２（Ｂ）に示
すように＋Ｅｄ／２と−Ｅｄ／２の２つの電位を示す。 よって、ここでは２レベルインバータと呼ぶ。
電圧可変周波数を出力する電力変換装置として、自己消
弧デバイス（トランジスタ、ＧＴＯサイリスタなど）を
用いた図２（Ａ）に示すような電圧形の自励インバータ
がある。このインバータの出力相電圧は図２（Ｂ）に示
すように＋Ｅｄ／２と−Ｅｄ／２の２つの電位を示す。 よって、ここでは２レベルインバータと呼ぶ。
【０００３】これに対して、図３（Ａ）に示すようなコ
ンデンサ５の分圧による中間電位中性点を利用する自励
インバータがある。 自己消弧デバイス１とダイオー
ド２を逆並列接続し、これを２個直列にして１アームを
構成し、その中間をダイオードで直流電圧をコンデンサ
で２分割した中間電位に接続している。このようにして
構成したインバータは図３（Ｂ）に示すように０，＋Ｅ
ｄ／２，−Ｅｄ／２の３つの電位を出力できる３レベル
インバータとなる。
ンデンサ５の分圧による中間電位中性点を利用する自励
インバータがある。 自己消弧デバイス１とダイオー
ド２を逆並列接続し、これを２個直列にして１アームを
構成し、その中間をダイオードで直流電圧をコンデンサ
で２分割した中間電位に接続している。このようにして
構成したインバータは図３（Ｂ）に示すように０，＋Ｅ
ｄ／２，−Ｅｄ／２の３つの電位を出力できる３レベル
インバータとなる。
【０００４】インバータの出力電圧を制御する方法とし
てＰＷＭ（パルス幅変調）制御があり、２レベルインバ
ータでは図４に示す線間電圧波形となる。それに対し、
３レベルインバータでは図３（Ｂ）に示すように３ケの
電圧レベルで出力できるため線間電圧波形は図５に示す
ようになる。
てＰＷＭ（パルス幅変調）制御があり、２レベルインバ
ータでは図４に示す線間電圧波形となる。それに対し、
３レベルインバータでは図３（Ｂ）に示すように３ケの
電圧レベルで出力できるため線間電圧波形は図５に示す
ようになる。
【０００５】これらの電圧波形を比較すると、２レベル
インバータは０−Ｅｄの電圧変化のパルス電圧集合であ
るのに対し、３レベルインバータはＥｄ／２高さの１重
と２重のパルス電圧集合となっている。したがって、電
動機に流れる電流リプルは３レベルインバータの方が小
さくなり、トルクリプルが小さくなり、高調波も少なく
なるなど多くの長所がある。
インバータは０−Ｅｄの電圧変化のパルス電圧集合であ
るのに対し、３レベルインバータはＥｄ／２高さの１重
と２重のパルス電圧集合となっている。したがって、電
動機に流れる電流リプルは３レベルインバータの方が小
さくなり、トルクリプルが小さくなり、高調波も少なく
なるなど多くの長所がある。
【０００６】一方、電動機を可変速駆動するためには、
インバータの出力電圧は零電圧から定格電圧まで制御す
る必要があり、低速領域においては３レベルインバータ
の出力電圧は図５（Ｂ）に示すようになる。すなわち、
中間電圧のみを使用することになり、電力を受々するこ
とだけ考えれば、その主回路は図６に示すような使われ
方となる。負荷電動機が無負荷の場合は無効電力をコン
デンサ５Ｂが供給するが負荷をとると、そのエネルギー
はコンデンサ５Ａを通して電源からインバータへ伝達さ
れる。コンデンサを通してエネルギーを伝達するために
は充放電のくり返し、すなわち、スイッチドキャパシタ
として動作することになり大容量のコンデンサが必要で
あり、さらに充放電に耐えるコンデンサを必要とする。
インバータの出力電圧は零電圧から定格電圧まで制御す
る必要があり、低速領域においては３レベルインバータ
の出力電圧は図５（Ｂ）に示すようになる。すなわち、
中間電圧のみを使用することになり、電力を受々するこ
とだけ考えれば、その主回路は図６に示すような使われ
方となる。負荷電動機が無負荷の場合は無効電力をコン
デンサ５Ｂが供給するが負荷をとると、そのエネルギー
はコンデンサ５Ａを通して電源からインバータへ伝達さ
れる。コンデンサを通してエネルギーを伝達するために
は充放電のくり返し、すなわち、スイッチドキャパシタ
として動作することになり大容量のコンデンサが必要で
あり、さらに充放電に耐えるコンデンサを必要とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、２レベル
インバータでは負荷の電流リプルが大きく高調波損失が
増し、トルクリプルも大きくなる。この対策として、コ
ンデンサ分割の３レベルインバータを使用すると低速領
域の負荷をとるためにコンデンサが大きくなるなどの欠
点をもっている。
インバータでは負荷の電流リプルが大きく高調波損失が
増し、トルクリプルも大きくなる。この対策として、コ
ンデンサ分割の３レベルインバータを使用すると低速領
域の負荷をとるためにコンデンサが大きくなるなどの欠
点をもっている。
【０００８】本発明の目的は、上記欠点を解決し、電流
リプルの小さい、かつ直流端の無効電力供給用コンデン
サが大きくならない自励インバータによる電力変換装置
を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
リプルの小さい、かつ直流端の無効電力供給用コンデン
サが大きくならない自励インバータによる電力変換装置
を提供することを目的とする。 ［発明の構成］
【０００９】
【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、自己消弧形スイッチ素子とダイオードを逆
並列に接続した第１のアーム、第２のアームと、自己消
弧形スイッチ素子を逆並列に接続した第３のアームを有
し、該第１のアーム、第２のアーム及び第３のアームの
それぞれの一端を共通に接続して交流出力端子とし、そ
れぞれの他端を直流電圧源の正，負及び中間電位に接続
される主回路と、複数の電圧源を直列接続して該正，負
及び中間電位を得る直流電源を設け、ＰＷＭ制御により
直流電圧を交流電圧に変換する際に該中間電位の波高値
の電圧を出力するように構成した電力変換装置である。
成するため、自己消弧形スイッチ素子とダイオードを逆
並列に接続した第１のアーム、第２のアームと、自己消
弧形スイッチ素子を逆並列に接続した第３のアームを有
し、該第１のアーム、第２のアーム及び第３のアームの
それぞれの一端を共通に接続して交流出力端子とし、そ
れぞれの他端を直流電圧源の正，負及び中間電位に接続
される主回路と、複数の電圧源を直列接続して該正，負
及び中間電位を得る直流電源を設け、ＰＷＭ制御により
直流電圧を交流電圧に変換する際に該中間電位の波高値
の電圧を出力するように構成した電力変換装置である。
【００１０】
【作用】上記構成により、第３のアームをオン・オフす
ることにより交流出力側に中間電位が得られ、少なくと
も３レベルの自励インバータとして作用し、低電圧出力
領域においては、直流電源の中間電位がコンデンサを介
すことなく直接に出力される。
ることにより交流出力側に中間電位が得られ、少なくと
も３レベルの自励インバータとして作用し、低電圧出力
領域においては、直流電源の中間電位がコンデンサを介
すことなく直接に出力される。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例についてその構成を図１に
示す。
示す。
【００１２】本実施例による自励インバータの主回路３
Ａ〜３Ｃは、自己消弧デバイス１とダイオード２を逆並
列接続して成るＰ側アーム７とＮ側アーム８及び自己消
弧デバイス１を逆並列に接続して成る中間アーム９で構
成している。この中間アーム９は逆阻止形のＧＴＯサイ
リスタなどを用いている。Ｐ側アーム７、Ｎ側アーム８
、中間アーム９の一端が負荷端子０に接続され、他端は
直流電源のＰ，Ｎ及び中性点Ｃに接続されている。この
３アームで構成された主回路３Ａ〜３Ｂで３相のインバ
ータを構成している。直流電源はダイオード２を６個用
いた３相グレッツ結結の整流器４Ａ，４Ｂが直列接続さ
れ、無効電力供給用コンデンサ５Ａ，５Ｂがそれぞれ接
続されている。主回路３Ａ〜３Ｃの負荷端子０には電動
機６が接続されている。
Ａ〜３Ｃは、自己消弧デバイス１とダイオード２を逆並
列接続して成るＰ側アーム７とＮ側アーム８及び自己消
弧デバイス１を逆並列に接続して成る中間アーム９で構
成している。この中間アーム９は逆阻止形のＧＴＯサイ
リスタなどを用いている。Ｐ側アーム７、Ｎ側アーム８
、中間アーム９の一端が負荷端子０に接続され、他端は
直流電源のＰ，Ｎ及び中性点Ｃに接続されている。この
３アームで構成された主回路３Ａ〜３Ｂで３相のインバ
ータを構成している。直流電源はダイオード２を６個用
いた３相グレッツ結結の整流器４Ａ，４Ｂが直列接続さ
れ、無効電力供給用コンデンサ５Ａ，５Ｂがそれぞれ接
続されている。主回路３Ａ〜３Ｃの負荷端子０には電動
機６が接続されている。
【００１３】以上のように構成された本実施例によると
、自己消弧デバイス１を逆並列接続した中間アーム９を
除いた他のＰ，Ｎ側アームは図２に示す２レベルインバ
ータの構成と同じである。従がって、電源の中間電位に
接続された中間アーム９をＰ側のアーム７に替えて通電
することにより、負荷端子に中間電位を出力することが
でき、３レベルインバータとして動作し、図５の電圧出
力が得られる。また、直流電源はそれぞれ独立している
ため、中間アーム９とＮ側アームを２レベルインバータ
として動作させてもＰ側電源とは独立してＮ側電源が電
力を供給することができる。また、Ｐ側アーム７と中間
アーム９を用いてＰ側電源から電力を供給することもで
きる。
、自己消弧デバイス１を逆並列接続した中間アーム９を
除いた他のＰ，Ｎ側アームは図２に示す２レベルインバ
ータの構成と同じである。従がって、電源の中間電位に
接続された中間アーム９をＰ側のアーム７に替えて通電
することにより、負荷端子に中間電位を出力することが
でき、３レベルインバータとして動作し、図５の電圧出
力が得られる。また、直流電源はそれぞれ独立している
ため、中間アーム９とＮ側アームを２レベルインバータ
として動作させてもＰ側電源とは独立してＮ側電源が電
力を供給することができる。また、Ｐ側アーム７と中間
アーム９を用いてＰ側電源から電力を供給することもで
きる。
【００１４】このように構成された電力変換装置では、
３レベル出力のインバータを構成でき、さらに負荷の電
力を直接直流電源から取り出せるため、直流電源端のコ
ンデンサは無効電力を供給する分だけの値でよい。
３レベル出力のインバータを構成でき、さらに負荷の電
力を直接直流電源から取り出せるため、直流電源端のコ
ンデンサは無効電力を供給する分だけの値でよい。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によると、３レベル
出力の自励インバータを構成することができ、出力の電
源リプルを小さくでき高調波損失を小さくできる。また
、低速運転領域においても中間電圧出力で負荷をとって
も、コンデンサ容量を大きくすることなく無効電力供給
相当の値とすることができ、小形で性能の良い電力変換
装置を提供することができる。
出力の自励インバータを構成することができ、出力の電
源リプルを小さくでき高調波損失を小さくできる。また
、低速運転領域においても中間電圧出力で負荷をとって
も、コンデンサ容量を大きくすることなく無効電力供給
相当の値とすることができ、小形で性能の良い電力変換
装置を提供することができる。
【図１】本発明による実施例の構成図。
【図２】２レベルインバータの構成図と相電圧波形図。
【図３】３レベルインバータの構成図と相電圧波形図。
【図４】２レベルインバータのＰＷＭ制御による出力電
圧の波形図。
圧の波形図。
【図５】３レベルインバータのＰＷＭ制御による出力電
圧の波形図。
圧の波形図。
【図６】３レベルインバータの低電圧出力領域における
動作説明図。
動作説明図。
１…自己消弧デバイス
２…ダイオード３Ａ〜３Ｃ…主回路
４Ａ，４Ｂ…整流器 ５Ａ，５Ｂ…コンデンサ
６…電動機７…Ｐ側アーム
８…Ｎ側アーム９…中間アーム
２…ダイオード３Ａ〜３Ｃ…主回路
４Ａ，４Ｂ…整流器 ５Ａ，５Ｂ…コンデンサ
６…電動機７…Ｐ側アーム
８…Ｎ側アーム９…中間アーム
Claims (1)
- 【請求項１】 自己消弧形スイッチ素子とダイオード
を逆並列に接続した第１のアーム、第２のアームと、自
己消弧形スイッチ素子を逆並列に接続した第３のアーム
を有し、該第１のアーム、第２のアーム及び第３のアー
ムのそれぞれの一端を共通に接続して交流出力端子とし
、それぞれの他端を直流電圧源の正，負及び中間電位に
接続される主回路と、複数の電圧源を直列接続して該正
，負及び中間電位を得る直流電源を設け、ＰＷＭ制御に
より直流電圧を交流電圧に変換する際に該中間電位の波
高値の電圧を出力することを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107016A JPH04334977A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107016A JPH04334977A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334977A true JPH04334977A (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=14448374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3107016A Pending JPH04334977A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04334977A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004509591A (ja) * | 2000-09-13 | 2004-03-25 | アーベーベー・リサーチ・リミテッド | 能動的なクランピングスイッチを備える３レベル電力変換装置のための制御・調節方法、およびそのための装置 |
| JP2006304530A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi Ltd | 電力変換装置の運転方法 |
| JP2007028860A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Hitachi Ltd | 電力変換装置及びこれを備えた鉄道車輌 |
| JP2008099415A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Daikin Ind Ltd | インバータ装置、三相電動機および空調機 |
| CN102255538A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 力博特公司 | 一种t型三电平逆变电路 |
| JP2012070498A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Daihen Corp | インバータ装置、および、このインバータ装置を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2012130224A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | ３レベルインバータ装置 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3107016A patent/JPH04334977A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004509591A (ja) * | 2000-09-13 | 2004-03-25 | アーベーベー・リサーチ・リミテッド | 能動的なクランピングスイッチを備える３レベル電力変換装置のための制御・調節方法、およびそのための装置 |
| JP4943625B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2012-05-30 | アーベーベー・リサーチ・リミテッド | 能動的なクランピングスイッチを備える３レベル電力変換装置のための制御・調節方法、およびそのための装置 |
| JP2006304530A (ja) * | 2005-04-22 | 2006-11-02 | Hitachi Ltd | 電力変換装置の運転方法 |
| JP2007028860A (ja) * | 2005-07-21 | 2007-02-01 | Hitachi Ltd | 電力変換装置及びこれを備えた鉄道車輌 |
| JP2008099415A (ja) * | 2006-10-11 | 2008-04-24 | Daikin Ind Ltd | インバータ装置、三相電動機および空調機 |
| CN102255538A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 力博特公司 | 一种t型三电平逆变电路 |
| US8665619B2 (en) | 2010-05-19 | 2014-03-04 | Liebert Corporation | T-type three-level inverter circuit |
| JP2012070498A (ja) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Daihen Corp | インバータ装置、および、このインバータ装置を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2012130224A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Fuji Electric Co Ltd | ３レベルインバータ装置 |
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