JPH06276754A - インバータ方式 - Google Patents

インバータ方式

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Publication number
JPH06276754A
JPH06276754A JP5058748A JP5874893A JPH06276754A JP H06276754 A JPH06276754 A JP H06276754A JP 5058748 A JP5058748 A JP 5058748A JP 5874893 A JP5874893 A JP 5874893A JP H06276754 A JPH06276754 A JP H06276754A
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JP
Japan
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capacitor
circuit
chopper
clipper
snubber
Prior art date
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Application number
JP5058748A
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English (en)
Inventor
Tadashi Shibuya
忠士 渋谷
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータの主回路配線に蓄積されるエネル
ギをスナバ回路等の抵抗に消費させることなく電源側に
回生し、インバータの効率を向上させる。 【構成】 インバータの各アームのスイッチング素子T
U〜TZと接続されるスナバ回路3U〜3ZのダイオードD
U〜DZを直流側、スナバコンデンサCU〜CZを交流出力
側とし、この正極アームのスナバコンデンサCU〜CW
負極側アームのスナバコンデンサCX〜CZに夫々逆流素
子用ダイオードDU2〜DW2及びDX2〜DZ2を介して平滑
コンデンサC2と、回生用インバータ6を接続し、スイ
ッチング素子のオフにより主回路配線リアクタンスLに
蓄積されているエネルギを吸収するスナバコンデンサの
エネルギを回生用インバータ6で交流に変換し、トラン
スT1を介し整流器7で整流し、直流リアクトルDCL1
を通して電源側に回生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギを回生しうる
インバータ方式に関する。
【0002】
【従来の技術】直流電源を交流に変換するインバータ回
路は、図6に示すように、スイッチング素子TV〜TY
交流ブリッジに接続し、スイッチング素子に流れる電流
Iを強制的にON/OFFして、交流を出力する。
【0003】このスイッチング素子TU〜TYにはダイオ
ードDSとコンデンサCSと抵抗RS等で構成されたスナ
バ回路4U〜4Yが並列に接続され、図7に示すように、
スイッチング素子のOFF時にインバータ主回路の配線
Lに蓄積されたエネルギ1/2・LI2をコンデンサCS
で吸収し、抵抗RSで放電させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、大容量のイン
バータ装置においてスイッチング素子のON/OFFの
動作周波数を更に上昇させると、スナバ回路のロスが増
加し、装置容量の数パーセントを占める。このためイン
バータ装置の変換効率が低下する。
【0005】また、スナバ回路のコンデンサの電圧は主
回路の半導体素子のOFF動作により、配線に蓄えられ
たエネルギがこのコンデンサに移動し、このコンデンサ
の電圧は直流電源電圧Vcより高い電圧Vc+ΔVcと
なり、主回路の半導体素子を破損する。
【0006】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、イン
バータの主回路配線に蓄積されるエネルギをスナバ回路
の抵抗に消費させることなく、電源側に回生させるイン
バータ方式を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるインバータ方式は、 (1)主回路の各アームのスイッチング素子にスナバ回
路が接続されたインバータ装置において、スナバ回路の
スナバコンデンサとダイオードの直列回路を、スナバコ
ンデンサを交流出力側に、スナバダイオードを直流側に
した直列回路とし、正極側アームのスナバコンデンサと
負極側アームのスナバコンデンサに夫々逆流阻止用ダイ
オードを介して、平滑コンデンサと、出力側にトランス
を介して直流電源に接続された回生用整流器とリアクト
ルの直列回路が接続された回生インバータを接続してな
るものである。
【0008】または、(2)主回路の各アームのスイッ
チング素子と並列にダイオードとクリッパコンデンサの
直列回路からなるクリッパ回路が接続されたインバータ
装置において、クリッパ回路を、クリッパコンデンサが
直流側、ダイオードが交流出力側となる直列回路とし、
正極又は負極アームのクリッパコンデンサの電圧により
逆流阻止用ダイオードを介して充電される正極又は負極
側に接続された、チョッパコンデンサと、チョッパ素子
と、このチョッパ素子のONによりチョッパコンデンサ
の放電電流が流れるリアクトルと、チョッパ素子のOF
Fによりリアクトルのエネルギを直流電源側に流すフラ
イホイールダイオードからなる正極用及び負極用回生チ
ョッパ回路を設けたものである。
【0009】或は、(3)主回路の各アームのスイッチ
ング素子と並列にダイオードとコンデンサの直列回路か
らなるクリッパ回路が接続されたインバータ装置におい
て、クリッパ回路のクリッパコンデンサを直流側ダイオ
ードを交流出力側とし、正極又は負極アームのクリッパ
コンデンサの電圧により逆流阻止用ダイオードを介して
充電される正極又は負極側に接続されたチョッパコンデ
ンサと、チョッパ素子と、このチョッパ素子のONによ
りチョッパコンデンサの放電電流が流れるリアクトル
と、チョッパ素子のOFFによりリアクトルのエネルギ
を直流電源側に流すフライホイールダイオードからなる
正極用及び負極用回生チョッパ回路を設けてなるもので
ある。
【0010】
【作用】(1)のインバータ方式について、正極側のス
イッチング素子がONからOFFになると正極側のスナ
バ回路に電流が流れスナバコンデンサの電圧は配線Lの
エネルギにより直流電源電圧により高くなる。同様に、
負極側のスナバコンデンサ電圧も負極側のスイッチング
素子がONからOFFにより直流電源電圧より高くな
る。
【0011】平滑コンデンサは逆流阻止用ダイオードを
介して加えられる正極側及び負極側スナバ回路のスナバ
コンデンサからの電圧を平滑する。回生インバータはこ
の平滑された電圧を交流に変換する。この交流はトラン
スを介して整流器で整流されリアクトルを介して直流電
源側に回生される。
【0012】(2)のインバータ方式について、正極側
のスイッチ素子がONからOFFになると正極側のクリ
ッパ回路に電流が流れそのクリッパコンデンサの電圧は
配線Lのエネルギにより直流電源電圧より高くなる。
【0013】正極側チョッパ回路のチョッパ素子がON
するとクリッパコンデンサは、直流電源、正極用チョッ
パ回路のリアクトル、チョッパ素子の回路で放電する。
チョッパ素子がOFFするとリアクトルのエネルギがフ
ライホイ−ルダイオードを介して直流電源側に回生され
る。
【0014】負極側も正極側同様に負極側クリッパコン
デンサの直流電源電圧より高くなった電圧分のエネルギ
は負極側回生チョッパ回路により直流電源側に回生され
る。(3)のインバータ方式について、正極側のスイッ
チ素子がONからOFFになるとそのアームのクリッパ
コンデンサの電圧は配線Lのエネルギにより直流電源電
圧より高くなる。
【0015】電圧の高くなったクリッパコンデンサは直
流電源、正極用チョッパ回路のコンデンサ、逆流防止用
ダイオードの回路で放電し、チョッパコンデンサを充電
する。
【0016】この回生チョッパ回路のチョッパ素子がO
Nするとチョッパ回路のコンデンサはリアクトルを介し
て放電する。チョッパ素子がOFFするとリアクトルの
エネルギをフライホイールダイオードを介して直流電源
側に放電する。
【0017】同様に負極側の直流電源電圧より高くなっ
たクリッパコンデンサのエネルギは負極用回生チョッパ
の作用により直流電源側に回生される。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0019】実施例1 図1について、1はインバータ回路で、P側アーム及び
N側アームのスイッチング素子TU〜TW及びTX〜TZ
接続されているスナバ回路4U〜4W及び4X〜4Zのスナ
バコンデンサCU〜CW及びCX〜CZとダイオードDU
W及びDX〜DZとの直列回路は、スナバコンデンサ4U
〜4Zが交流出力側に、ダイオードが直流入力側(P又
はN)となるように接続されている。
【0020】2はスナバコンデンサCU〜CZに吸収され
るインバータ主回路配線Lによるエネルギーを電源側に
回生する回生回路で、平滑コンデンサC2とスイッチン
グ素子TR1,TR2,TS1,TS2からなる回生用インバー
タ6と、この回生用インバータの出力側に接続された昇
圧用絶縁トランスT1,とこの2次側電圧を整流して直
流電源側に出力する整流器7及びこの整流器出力電流を
平滑する直流リアクトルDCL1とから構成されてい
る。
【0021】31はスナバコンデンサCU〜CWの正電圧
を突き合せて回生インバータ6の入力側P′に出力する
逆流防止用ダイオードDU2〜DW2からなるN側突き合せ
入力回路。
【0022】32はステバコンデンサCX〜CZの負電圧
を突き合せて回生インバータ6の入力側N′に出力する
逆流防止用ダイオードDX2〜DZ2からなるP側突き合せ
入力回路32とが構成されている。
【0023】以上のように構成されているので、半導体
素子TU〜TZの各OFF時にスナバ回路4U〜4Wのコン
デンサCU〜CZに吸収されたエネルギは回生用インバー
タ6で交流に変換され、その出力はトランスT1を介し
て整流回路7で整流され、リアクトルDCL1を介して
電源側に回生される。
【0024】従って、この実施例1によれば、従来スナ
バ回路の抵抗で消費されていた配線Lに蓄積されるエネ
ルギがインバータの電源側に回生されるので、大容量イ
ンバータ装置の効率を2〜3%向上させることができ
る。
【0025】実施例2 図2について、1はインバータ回路で、P側アームのス
イッチング素子TU〜TWに夫々コンデンサCU〜CWとD
U〜DWからなるクリッパ回路4U〜4Wが接続され、N側
アームのスイッチング素子TX〜TZに夫々ダイオードD
X〜DWとコンデンサCX〜CZからなるクリッパ回路4X
〜4Zが接続されている。
【0026】21及び22はクリッパコンデンサCU
Zのエネルギを直流電源側に回生するP側及びN側回
生チョッパ回路である。
【0027】P側回生チョッパ回路21は、電源のP,
N極間に接続されたコンデンサDa、スイッチング素子
Ta、リアクトルLaからなる直列回路と、このコンデ
ンサCaとスイッチング素子Taの直列回路に対し並列
に接続された逆方向のフライホイールダイオードTaと
からなる。
【0028】また、N側回生チョッパ回路22は電源の
PN極間に接続されたリアクトルLb、スイッチング素
子Tb、コンデンサCbの直列回路と、この直列に接続
されたスイッチング素子TbとコンデンサCbに対し並
列に接続された逆方向のフライホイールダイオードDb
とからなる。
【0029】31はインバータ回路1のクリッパコンデ
ンサCU〜CWのエネルギを回生チョッパ回路21のコン
デンサCaに移すための逆流阻止用ダイオードDX2〜D
W2からなるN側回生突き合わせ入力回路、32は同様に
クリッパコンデンサCX〜CZのエネルギをコンデンサC
bに移すための逆流防止用ダイオードDX2〜DZ2からな
るN側回生用突き合せ入力回路である。
【0030】次に、この実施例2の動作を図3を参照し
て説明する。
【0031】インバータ回路1のスイッチング素子TU
がONからOFFすると、クリッパコンデンサCUの電
圧が配線Lに蓄えられていたエネルギにより直流電源電
圧VcよりΔV上昇しVc+ΔVとなる。同時に図3
(a)に示すように、ダイオードDU2を介して回生チョ
ッパ回路21のコンデンサCaの電圧もVc+ΔVに上
昇する。
【0032】回生チョッパ回路21のスイッチング素子
TaがONすると、図3(b)に示すように、コンデン
サCa→電源平滑コンデンサC1→リアクトルLc→ス
イッチング素子Ta→コンデンサCaの閉ループが構成
され、電圧差ΔVで電流Iを直流電源に向かって流す。
【0033】スイッチング素子TaがOFFとなると、
図3(C)に示すようにリアクトルLaの電流はフライ
ホイールダイオードDaを通して直流電源に流れ込む。
【0034】P側アームの他のスイッチング素子TV
WがON,OFFした場合もP側回生チョッパ回路2
1が同様に動作する。このためP側回生チョッパ回路2
1は以上のモードでチョッパ動作しクリッパコンデンサ
U〜CWに蓄えられたエネルギを直流電源側に回生す
る。
【0035】N側アームのスイッチング素子TX〜TZ
ON,OFFした場合はN側回生チョッパ回路22が同
様の原理で動作し、クリッパコンデンサCX〜CZに蓄え
られたエネルギを直流電源側に回生する。
【0036】従って、この実施例2は実施例1同様の効
果を奏する。
【0037】実施例3 図4について、1はインバータ回路、31及び32はP
側及びN側回生用突き合せ入力回路で、これらの回路は
図2に示したものと同一に構成れているので、同一部分
には同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0038】21′及び22′はインバータ回路1のク
リッパコンデンサCU〜CZのエネルギを直流電源側に回
生するP側及びN側回生チョッパ回路である。
【0039】P側回生チョッパ回路は、電源のP,N極
間に接続された逆方向のフライホイールダイオードD
a′、スイッチング素子Ta′コンデンサCa′の直列
回路と、このダイオードDa′とスイッチング素子T
a′の接続点とN極間に接続されたリアクトルLa′と
からなり、スイッチング素子Ta′とコンデンサCa′
との接続点に回生用突き合せ入力回路31が接続されて
いる。
【0040】また、N側回生チョッパ回路は、電源のP
N極間に接続されたコンデンサCb′スイッチング素子
Tb′、と逆方向のフライホイールダイオードD′の直
列回路と、このスイッチング素子Tb′とダイオードD
a′の接続点とP極間に接続されたリアクトルLb′と
からなり、コンデンサCb′とスイッチング素子Tb′
との接続点に回生突き合せ入力回路32が接続されてい
る。
【0041】次に、この実施例3の動作を図5を参照し
て説明する。
【0042】インバータ回路1のスイッチング素子TU
がONからOFFすると、クリッパコンデンサCUの電
圧が図5(a)に示すように、配線Lに蓄えられていた
エネルギにより直流電源電圧VcよりΔV上昇しVc+
ΔVとなる。
【0043】次のモードでクリッパコンデンサCUは直
流電源電圧Vcとの差電圧ΔVにより図5(b)に示す
回路で放電し回生チョッパ回路21′のコンデンサC
a′を充電する。
【0044】回生チョッパ回路21′のスイッチング素
子Ta′がON動作するとコンデンサCa′のエネルギ
は、図5(C)に示すようにリアクトルLa′を通して
放電する。
【0045】スイッチング素子Ta′がOFFすると、
リアクトルLa′に蓄えられたエネルギが図5(D)に
示すように、フライホイールダイオードDa′を通して
直流電源側に回生される。
【0046】P側アームの他のスイッチング素子TV
WのクリッパコンデンサCV,CWのエネルギも同様に
回生される。
【0047】N側アームのスイッチング素子TX〜TZ
クリッパコンデンサCX〜CZのエネルギも同様の原理
で、N側回生チョッパ回路22′を介して回生される。
【0048】従って、この実施例3も実施例1同様の効
果を奏する。
【0049】
【発明の効果】上記目的を達成するために、本発明にお
けるインバータ方式は、インバータの主回路配線に蓄積
されたエネルギをスナバ抵抗に消費させることなく、電
源側に回生できるので、大容量インバータ装置の効果を
2%〜3%向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1を示す回路図。
【図2】実施例2を示す回路図。
【図3】実施例2の動作説明図。
【図4】実施例3を示す回路図。
【図5】実施例3の動作説明図。
【図6】従来例を示す回路図。
【図7】従来例の動作説明図。
【符号の説明】
1…インバータ回路 2…回生回路 4U〜4Z…スナバ回路 5U〜5Z…クリッパ回路 6…回生インバータ回路 7…回生用整流器 21,21′…P(正)極用回生チョッパ回路 22,22′…N(負)極用回生チョッパ回路 31…P側回生突き合わせ入力回路 32…N側回生突き合わせ入力回路 TU〜TZ…主回路スイッチング素子 TR1,TR2,TS1,TS2…スイッチング素子 Ta,Tb…チョッパ素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主回路の各アームのスイッチング素子に
    スナバ回路が接続されたインバータ装置において、 スナバ回路のスナバコンデンサとダイオードの直列回路
    を、スナバコンデンサを交流出力側に、スナバダイオー
    ドを直流側にした直列回路とし、 正極側アームのスナバコンデンサと負極側アームのスナ
    バコンデンサに夫々逆流阻止用ダイオードを介して、平
    滑コンデンサと、出力側にトランスを介して直流電源に
    接続された回生用整流器とリアクトルの直列回路が接続
    された回生インバータを接続し、 スナバコンデンサのエネルギを回生することを特徴とし
    たインバータ方式。
  2. 【請求項2】 主回路の各アームのスイッチング素子と
    並列にダイオードとクリッパコンデンサの直列回路から
    なるクリッパ回路が接続されたインバータ装置におい
    て、 クリッパ回路を、クリッパコンデンサが直流側、ダイオ
    ードが交流出力側となる直列回路とし、 正極又は負極アームのクリッパコンデンサの電圧により
    逆流阻止用ダイオードを介して充電される正極又は負極
    側に接続されたチョッパコンデンサと、チョッパ素子
    と、このチョッパ素子のONによりチョッパコンデンサ
    の放電電流が流れるリアクトルと、チョッパ素子のOF
    Fによりリアクトルのエネルギを直流電源側に流すフラ
    イホイールダイオードからなる正極用及び負極用回生チ
    ョッパ回路を設け、 クリッパコンデンサのエネルギを回生することを特徴と
    したインバータ方式。
  3. 【請求項3】 主回路の各アームのスイッチング素子と
    並列にダイオードとコンデンサの直列回路からなるクリ
    ッパ回路が接続されたインバータ装置において、 クリッパ回路のクリッパコンデンサを直流側、ダイオー
    ドを交流出力側とし、 正極又は負極側アームのクリッパコンデンサの電圧によ
    り逆流阻止用ダイオードを介して充電される負極又は正
    極側に接続されたチョッパコンデンサと、チョッパ素子
    と、このチョッパ素子のオンによりチョッパコンデンサ
    の放電電流が流れるリアクトルと、チョッパ素子のOF
    Fによりアリクトルのエネルギを直流電源側に流すフラ
    イホイールダイオードからなる正極用及び負極用回生チ
    ョッパ回路を設け、 クリッパコンデンサのエネルギを回生することを特徴と
    したインバータ方式。
JP5058748A 1993-03-18 1993-03-18 インバータ方式 Pending JPH06276754A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288110A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2022172556A (ja) * 2021-05-06 2022-11-17 恭胤 高藤 電源装置および電圧生成回路

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