JPS5849112B2 - 転流回路 - Google Patents
転流回路Info
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- JPS5849112B2 JPS5849112B2 JP54158261A JP15826179A JPS5849112B2 JP S5849112 B2 JPS5849112 B2 JP S5849112B2 JP 54158261 A JP54158261 A JP 54158261A JP 15826179 A JP15826179 A JP 15826179A JP S5849112 B2 JPS5849112 B2 JP S5849112B2
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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
- H02M7/505—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
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- H02M7/523—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 using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with LC-resonance circuit in the main circuit
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、一般にサイリスクのための転流回路に関し
、特に軟転流型( sof t commu t a
t iontype)の回路に関する。
、特に軟転流型( sof t commu t a
t iontype)の回路に関する。
自動転流回路は、1964年、ジョン・ウイリアンド
サンス( John Wi ley & Sons )
社発行)ビー・ティー・ベッドフオード(B.B.Be
dford);アール・ジー・ホフト( R.G.Ho
f t )共著「インバーク回路の原理」の第185頁
7.16図に記載されている。
サンス( John Wi ley & Sons )
社発行)ビー・ティー・ベッドフオード(B.B.Be
dford);アール・ジー・ホフト( R.G.Ho
f t )共著「インバーク回路の原理」の第185頁
7.16図に記載されている。
そこに記載されているインパルス転流インバータにおい
ては、自動転流は、インバータの出力トランスの中間タ
ップ付き1次巻線の遠端に接続されたサイリスク間でそ
のような1次巻線から各フィードバック整流器を介して
プッシュ・プル態様において達成される。
ては、自動転流は、インバータの出力トランスの中間タ
ップ付き1次巻線の遠端に接続されたサイリスク間でそ
のような1次巻線から各フィードバック整流器を介して
プッシュ・プル態様において達成される。
このような回路における転流プロセスはトランス1次巻
線の2つの側を含みかつ硬転流(hard commu
tation)を必要とする。
線の2つの側を含みかつ硬転流(hard commu
tation)を必要とする。
そのような転流回路の主たる欠点は入力周波数に制限が
あることである。
あることである。
この発明の目的は、動作周波数の範囲を改善した転流回
路を提供することである。
路を提供することである。
この発明は、その広い意味で、直流電源の正負両極間で
並列に接続される第1主サイリスクと第2主サイリスク
を交互に転流させるための転流回路であって、前記電源
の正極に関し前記第1主サイリスクを転流させるための
正極転流回路網、および前記電源の負極に関し前記第2
主サイリスクを転流させるための負極転流回路網を備え
、前記第1主サイリスクは導電すると前記電源の両端間
に第1電流通路を形成し、この第1電流通路は直列に第
1インダクタおよびトランスの第1の1次巻線を含み、
そして前記第2主サイリスクは導電すると前記電源の両
端間に第2電流通路を形或し、この第2電流通路は直列
に第2インダクタおよび前記トランスの第2の1次巻線
を含み、前記第1と第2の1次巻線は誘導的に逆方向に
巻かれ、前記トランスに共通の2次巻線が設けられ、前
記第1および第2の1次巻線に応答して前記電源から前
記第1主サイリスクおよび前記第2主サイリスクによっ
て変換された交流電力を出力し、前記正極転流回路網は
前記正極と組合された第1キャパシタ、第1補助サイリ
スク、前記第1インダクタおよび第1ダイオードを含み
、そして前記負極転流回路網は前記負極と組合された第
2キャパシタ、第2補助サイリスク、前記第2インダク
タおよび第2ダイオードを含み、前記第1キャパシタ、
前記第2キャパシタ、前記第1補助サイリスタおよび前
記第2補助サイリスクは1つの共通接続点を有してなる
転流回路、にある。
並列に接続される第1主サイリスクと第2主サイリスク
を交互に転流させるための転流回路であって、前記電源
の正極に関し前記第1主サイリスクを転流させるための
正極転流回路網、および前記電源の負極に関し前記第2
主サイリスクを転流させるための負極転流回路網を備え
、前記第1主サイリスクは導電すると前記電源の両端間
に第1電流通路を形成し、この第1電流通路は直列に第
1インダクタおよびトランスの第1の1次巻線を含み、
そして前記第2主サイリスクは導電すると前記電源の両
端間に第2電流通路を形或し、この第2電流通路は直列
に第2インダクタおよび前記トランスの第2の1次巻線
を含み、前記第1と第2の1次巻線は誘導的に逆方向に
巻かれ、前記トランスに共通の2次巻線が設けられ、前
記第1および第2の1次巻線に応答して前記電源から前
記第1主サイリスクおよび前記第2主サイリスクによっ
て変換された交流電力を出力し、前記正極転流回路網は
前記正極と組合された第1キャパシタ、第1補助サイリ
スク、前記第1インダクタおよび第1ダイオードを含み
、そして前記負極転流回路網は前記負極と組合された第
2キャパシタ、第2補助サイリスク、前記第2インダク
タおよび第2ダイオードを含み、前記第1キャパシタ、
前記第2キャパシタ、前記第1補助サイリスタおよび前
記第2補助サイリスクは1つの共通接続点を有してなる
転流回路、にある。
単極転流が使用される望ましい一実施例において、各電
力サイリスクは導電するとトランスの分離された1次巻
線に電流を供給する。
力サイリスクは導電するとトランスの分離された1次巻
線に電流を供給する。
トランスの2次巻線に出力が共通に得られる。
2つの独立した転流回路網が各電カサイリスタと組合さ
れ、方は直流電源の正極にそして他方は負極に組合され
る。
れ、方は直流電源の正極にそして他方は負極に組合され
る。
各転流回路網の一剖をなす帰還整流器が対応するサイリ
スクに逆並列に接続され、それによって特定のサイリス
クの遮断動作を助ける。
スクに逆並列に接続され、それによって特定のサイリス
クの遮断動作を助ける。
この発明は、添付図面に示した望ましい一実施例につい
ての以下の詳しい説明からより一層明らかになるだろう
。
ての以下の詳しい説明からより一層明らかになるだろう
。
第1図を参照すると、この発明の望ましい実施例による
基本的な転流回路が示されている。
基本的な転流回路が示されている。
この転流回路は、共通零電位接続点Oに関して等しい電
位E/2である2つの直列接続された電源より得られる
電位Eの直流電源の正極端子A及び負極端子Bに関して
単極インバータを形成する主サイリスクTH1および主
サイリスクTH2に適用したものである。
位E/2である2つの直列接続された電源より得られる
電位Eの直流電源の正極端子A及び負極端子Bに関して
単極インバータを形成する主サイリスクTH1および主
サイリスクTH2に適用したものである。
2つの直列接続された直流電源は、ここでは、後述の検
討において用いられる基準点Oを視覚化して示すための
ものと考えてよい。
討において用いられる基準点Oを視覚化して示すための
ものと考えてよい。
しかし、ここに記述する転流回路は仮想上の基準点0を
内部に含んだ単一の直流電源Eでも:同様に動作する。
内部に含んだ単一の直流電源Eでも:同様に動作する。
このインバークの出力トランスT1は、互に逆のアンペ
ア・ターンになっている2つの別々の一次巻線W1及び
W2ならびに共通の2次巻線W8を有する。
ア・ターンになっている2つの別々の一次巻線W1及び
W2ならびに共通の2次巻線W8を有する。
主サイリスクTH1及びTH2はABの両端間の2つの
並列な電流通路中にある。
並列な電流通路中にある。
各電流通路は主サイリスク(TH1またはTH2)、1
次巻線(W1またはw2)および組合される1次巻線と
直列インダクタ(LlまたはL2)を含んでいる(接続
点1および2がそれぞれL1とW1の間およびL2とW
2の間にある)。
次巻線(W1またはw2)および組合される1次巻線と
直列インダクタ(LlまたはL2)を含んでいる(接続
点1および2がそれぞれL1とW1の間およびL2とW
2の間にある)。
ダイオードDi,D2、キャパシタC3,C4および対
応する補助サイリスク(正側のTHP,負側のTHN)
を介して共振的に充放電されるインダクタ(Ll ,L
2を結合してなる転流回路網が各主サイリスクと組合さ
れる。
応する補助サイリスク(正側のTHP,負側のTHN)
を介して共振的に充放電されるインダクタ(Ll ,L
2を結合してなる転流回路網が各主サイリスクと組合さ
れる。
2つのキャパシタC3 ,C4は直流電源の両端間で直
列に設けられる。
列に設けられる。
キャパシタ間の接続点Jは一方の補助サイリスタTHP
の陽極と他方の補助サイリスタTHNの陰極に対して共
通になっている。
の陽極と他方の補助サイリスタTHNの陰極に対して共
通になっている。
各補助サイリスクは更にその他の電極が、インダクタ(
LlまたはL2)および1次巻線(WlまたはW2)に
共通の接続点(1または2)に接続される。
LlまたはL2)および1次巻線(WlまたはW2)に
共通の接続点(1または2)に接続される。
ダイオード(DIまたはD2)は、組合される主サイリ
スク(TH1またはTH2)の陽極と陰極の間に逆並列
に接続される。
スク(TH1またはTH2)の陽極と陰極の間に逆並列
に接続される。
対称性を保つために、C3=C4 ,L1=L2であり
そしてW1およびW2のアンペアターンは等しいが、第
1図に極性点で示すように方向は逆である。
そしてW1およびW2のアンペアターンは等しいが、第
1図に極性点で示すように方向は逆である。
主サイリスタTH1が導電していて、正極端子Aおよば
負極端子B間にL1およびW1を通って流れる負荷電流
ILを維持しており、かつ補助サイリスクTHPが導電
するようゲートされると仮定すると、C3,C4がイン
ダクタを介して放電することによる転流電流i。
負極端子B間にL1およびW1を通って流れる負荷電流
ILを維持しており、かつ補助サイリスクTHPが導電
するようゲートされると仮定すると、C3,C4がイン
ダクタを介して放電することによる転流電流i。
が接続点JからTHP,L1およひTH1を通って流れ
、この電流はILと等しくなるまで徐々に増大する。
、この電流はILと等しくなるまで徐々に増大する。
このとき、ダイオードD1はi。
の一部を通過させ始めそしてTI−{1の電流は零とな
る。
る。
この瞬間から、ダイオードD1は、TH1の2つの電極
間にこの主サイリスクTH1を遮断するバイアス電圧を
形或する。
間にこの主サイリスクTH1を遮断するバイアス電圧を
形或する。
共振回路の放電は、第2図に時刻t1〜t5に相関させ
て示される曲線(Vおよびi。
て示される曲線(Vおよびi。
)により図示さC
れている。
曲線aは、実線A−Hおよび点線A′H′により直流電
源の基準点Oに対して測定された接続点Jでの電圧V。
源の基準点Oに対して測定された接続点Jでの電圧V。
を示している。曲線bは、THPを通る放電々流i。
を実線により、また、THNを通る放電々流を点線によ
り示している。
り示している。
パルス幅変調(PWM)技術により、PWM制御器がT
H1およびUH2の導電を出力正弦波の基本波による変
調周波数で交互に制御していることが理解されよう。
H1およびUH2の導電を出力正弦波の基本波による変
調周波数で交互に制御していることが理解されよう。
最初、例えばt1においては、基準点Oおよび阪続点J
間の電位V。
間の電位V。
は+2Eである(電源圧電EおよびキャパシタC3の予
充電々位により)。
充電々位により)。
i がt1からt2まで正弦的に増大して最大値ICに
達し、次いで正弦的に減少して時刻t3で零となる間、
vcは減少する。
達し、次いで正弦的に減少して時刻t3で零となる間、
vcは減少する。
この期間中に、Vcは、vc一+E/2となる時刻t2
において変曲をおこなう。
において変曲をおこなう。
そして、VCは更に減少して零となり、更にそれを超え
て下る。
て下る。
キャパシタC3は時刻t5において放電を終って逆方向
に充電され始める。
に充電され始める。
その間、Vcは負になった後、時刻t3において−Eに
達する。
達する。
C3の逆方向の充電は、正極転流回路網の動作サイクル
の終点であるt5 ( Vc−z E )において完了
する。
の終点であるt5 ( Vc−z E )において完了
する。
かくて接続点Jは−2Eに在る。
転流回路は接続点Jに関し、他の補助サイリスクTHN
で放電々流を供給する準備ができている(iCの点線)
。
で放電々流を供給する準備ができている(iCの点線)
。
次は、TH2およびダイオードD2と組合された負極転
流回路網の放電々流icが関与する。
流回路網の放電々流icが関与する。
放電々流は逆方向である。第2図の曲線aおよびbを説
明する諸式は以下の通りである: 但し、■LはサイリスタTH1(またはTH2)を通る
電流、■cは第2図の曲線bに示されるようにi。
明する諸式は以下の通りである: 但し、■LはサイリスタTH1(またはTH2)を通る
電流、■cは第2図の曲線bに示されるようにi。
の最犬値、αは回路を最適化せしめる設計パラメータX
であり、α=0.65前後で最適値は下記のとおりであ
る。
であり、α=0.65前後で最適値は下記のとおりであ
る。
初期条件は、TH1が時刻t1において、典型的な場合
として遅れ力率負荷に対し負荷電流II,を供給しつ\
導電していることである。
として遅れ力率負荷に対し負荷電流II,を供給しつ\
導電していることである。
キャパシタC4は、TH1に対し転流能力が与えられる
ように、最初、電源間に現れる供給電圧の2.5倍の電
圧にある(これに対し、C3は最初その電圧の1.5倍
である)。
ように、最初、電源間に現れる供給電圧の2.5倍の電
圧にある(これに対し、C3は最初その電圧の1.5倍
である)。
第2図の曲線V。
およびicは、転流プロセスを示している。
期間11−13の間では、パルス期間trbが主サイリ
スクTH1をターンオフするために有効な期間である。
スクTH1をターンオフするために有効な期間である。
t3からt5までは、転流回路は主サイリスタTH2を
ターンオフするために準備中である。
ターンオフするために準備中である。
TH2に対する転流曲線aおよびb(第2図の点線)は
、負側に対するものであること、キャパシタの初期充電
が−2Eであり、icはTHNを通って流れる、すなわ
ち第1図に示された矢印と反対の方向になることを除け
ば、TH1に対するものと同じものである。
、負側に対するものであること、キャパシタの初期充電
が−2Eであり、icはTHNを通って流れる、すなわ
ち第1図に示された矢印と反対の方向になることを除け
ば、TH1に対するものと同じものである。
TH1転流の場合、予じめ充電されているキャパシクC
3およびC4の初期レベル+2 E(TH2転流の場合
は−2E)がバランスのとれた連続動作を保証している
。
3およびC4の初期レベル+2 E(TH2転流の場合
は−2E)がバランスのとれた連続動作を保証している
。
従って、転流の順序はキャパシタC3およびC4を逆方
向に正確に−2Eまで予備充電することへと続き、その
ことは次に相補的な半サイクルの間に、対称的に動作す
るサイリスクによりC3およびC4を+2Eへと戻す。
向に正確に−2Eまで予備充電することへと続き、その
ことは次に相補的な半サイクルの間に、対称的に動作す
るサイリスクによりC3およびC4を+2Eへと戻す。
また接続点Jの初期電圧が高かすぎるか低くすぎるかし
たとすると、負荷によりおよび素子が理想的なものより
小さいことに起因するダンピングの影響が考えられると
きには、プロセスは、キャパシタを特有の初期状態に戻
すことにより自己補正する。
たとすると、負荷によりおよび素子が理想的なものより
小さいことに起因するダンピングの影響が考えられると
きには、プロセスは、キャパシタを特有の初期状態に戻
すことにより自己補正する。
また、第2図の曲線bに示すように、電流i。
は2つの連続するパルスを示す。
大パルス(t1からt3まで)は補助サイリスタTHP
からTHIの陰極へ通る。
からTHIの陰極へ通る。
大パルスは最初TH1を介して順方向電流の流れに抵抗
し、それによって、゛軟″転流プロセスにおいて要求さ
れるごとく、正味の順方向電流を徐々に零まで減少せし
める。
し、それによって、゛軟″転流プロセスにおいて要求さ
れるごとく、正味の順方向電流を徐々に零まで減少せし
める。
THIの順方向電流が零に達した後、大パルス電流の過
剰分はD1に引継がれ、それは次にTH1に対し′゛軟
″転流の逆閾値レベルを与える。
剰分はD1に引継がれ、それは次にTH1に対し′゛軟
″転流の逆閾値レベルを与える。
転流は、期間trbの間、大パルスの大きさが負荷によ
り要求される分を過剰電流として供給するときに達成さ
れる。
り要求される分を過剰電流として供給するときに達成さ
れる。
小電流パルス(,t3からt,まで)は、THPがまだ
ON状態にあるうちにTH2が点弧することから生ずる
。
ON状態にあるうちにTH2が点弧することから生ずる
。
インダクタL2を介して1次巻線W2の両端に誘起され
そして1次巻線W1を介して反射される電圧は、接続点
Jを負極線(negat−ive)に関して一Eに駆動
する傾向を有する。
そして1次巻線W1を介して反射される電圧は、接続点
Jを負極線(negat−ive)に関して一Eに駆動
する傾向を有する。
このとき転流キャパシタ(C3およびc4)は大パルス
メ完了点ですでに負極線に対して−0.5Eレベルにあ
るので、小パルスからの−〇.5Eの正味の駆動は転流
キャパシタに追加的なーEをつみあげることになり、転
流キャパシタは最終的にーE2レベルに達する。
メ完了点ですでに負極線に対して−0.5Eレベルにあ
るので、小パルスからの−〇.5Eの正味の駆動は転流
キャパシタに追加的なーEをつみあげることになり、転
流キャパシタは最終的にーE2レベルに達する。
従って、補助サイリスタTHPまたはTHNの電流デュ
テイは全期間について1つの大パルスと1つの小パルス
を含んでいる。
テイは全期間について1つの大パルスと1つの小パルス
を含んでいる。
2つの転流キャパシタ(c3およびC4)は、全体で2
つの大パルスおよび2つの小パルスの全期間に亘ってデ
ュテイ・サイクルを分担している。
つの大パルスおよび2つの小パルスの全期間に亘ってデ
ュテイ・サイクルを分担している。
上記した5つの式は、trbが決定されたとき、すなわ
ちサイリスクの保証されたクーンオフ時間の1.5倍に
決定されたときΦ転流回路の素子のパラメータを規定す
る。
ちサイリスクの保証されたクーンオフ時間の1.5倍に
決定されたときΦ転流回路の素子のパラメータを規定す
る。
60ヘルツの場合、出力における゛軟″転流に対する保
証された能力は15マイクロ秒あるいはそれ以下でなけ
ればならないが、これは現在商業的に可能である。
証された能力は15マイクロ秒あるいはそれ以下でなけ
ればならないが、これは現在商業的に可能である。
第1図の基本回路は、既知の交流合成技術により適切に
制御され\ば、正弦波電圧波形を出力する能力のある強
制転流サイリスク単極電力段を提供するものである。
制御され\ば、正弦波電圧波形を出力する能力のある強
制転流サイリスク単極電力段を提供するものである。
それは、プログラム波形前送り(− feed−for
ward )技術(1969年5月第23回電源会議の
会議録、第59〜63頁、アイ・ユー・ハーグ( I
.U.}hgue )及びエイ・ケルニック(A.Ke
rnick )著゛プログラム波形静止インバータ″参
煕)を利用する装置、または、自己発振型SPFM(l
司期パルス周波数変調)帰還時間一最適応答技術(19
76年6月、ルイス研究センターにおけるIEEE−P
ESC記録中のエイ・ケルニツク、ディー・エル・ステ
ッチシャルテ(D.L .Stechschul te
)およびデー・ダブリl.シアマン( D .WL
Sh i reman )著゛時間最適応答帰還により
合威された同期出力波形を有する静止インバータ″参照
)を用いた装置のごとき各種の交流発生装置の一部とな
し得る。
ward )技術(1969年5月第23回電源会議の
会議録、第59〜63頁、アイ・ユー・ハーグ( I
.U.}hgue )及びエイ・ケルニック(A.Ke
rnick )著゛プログラム波形静止インバータ″参
煕)を利用する装置、または、自己発振型SPFM(l
司期パルス周波数変調)帰還時間一最適応答技術(19
76年6月、ルイス研究センターにおけるIEEE−P
ESC記録中のエイ・ケルニツク、ディー・エル・ステ
ッチシャルテ(D.L .Stechschul te
)およびデー・ダブリl.シアマン( D .WL
Sh i reman )著゛時間最適応答帰還により
合威された同期出力波形を有する静止インバータ″参照
)を用いた装置のごとき各種の交流発生装置の一部とな
し得る。
この回路は、5 0/6 0ヘルツの1〜15KVAの
範囲で全高調波歪み(THD)が最大5%の単相交流1
20ボルト正弦波出力を有する小型無停電電源(UPS
)装置の要件を満足せしめる。
範囲で全高調波歪み(THD)が最大5%の単相交流1
20ボルト正弦波出力を有する小型無停電電源(UPS
)装置の要件を満足せしめる。
それは、そのような小型UPS装置における従来技術に
よるインバータの下記の欠点を克服する。
よるインバータの下記の欠点を克服する。
すなわち、(1)鉄共振定電圧トランスの中間タップと
接続された非安定化方形波駆動サイリスク。
接続された非安定化方形波駆動サイリスク。
実際、鉄共振トランスは重くかつ高価である。
(2)犬型出力フィルタと接続された安定化擬似方形波
駆動サイリスク。
駆動サイリスク。
フィルタを用いることは別の欠点となる。
(3)トランジスタを用いるパルス幅変調により形成さ
れるプログラム波形。
れるプログラム波形。
この場合の制限はトランジスタを用いる点にある。
第1図の転流回路は、主サイリスクTH1およびTH2
に15マイクロ秒程度の゜゛軟″転流回復時間を強制す
る順方向降下を有するフリーホイールダイオードをもっ
たインバーク型変換装置にサイリスクを用いることを可
能にする。
に15マイクロ秒程度の゜゛軟″転流回復時間を強制す
る順方向降下を有するフリーホイールダイオードをもっ
たインバーク型変換装置にサイリスクを用いることを可
能にする。
これは、5 076 0ヘルツ出力に対して5%の全高
調波歪みが許される。
調波歪みが許される。
すなわち基本波の半サイクル当り10圧流サイクルがお
こなわれてよい場合に、トランジスタに対して価格的に
有利な代替となる。
こなわれてよい場合に、トランジスタに対して価格的に
有利な代替となる。
第1図を、マクマレイーベッドフオード式として知られ
ている周知の転流回路と比較してみよう。
ている周知の転流回路と比較してみよう。
第3図に示すように、従来技術の回路は中間タップ付き
トランスT1の1次巻線の両端に結合された2つのサイ
リスタTH1およびTH2を有している。
トランスT1の1次巻線の両端に結合された2つのサイ
リスタTH1およびTH2を有している。
これらのサイリスクは、硬転流のために両陽極を結合す
るキャパシタCによりプッシュ・プルに転流され、そし
て帰還整流器D1およびD2が蓄積されたエネルギーを
調節するために設けられる。
るキャパシタCによりプッシュ・プルに転流され、そし
て帰還整流器D1およびD2が蓄積されたエネルギーを
調節するために設けられる。
この従来技術による転流回路は高い周波数で動作し得な
い。
い。
これと対煕的に、第1図の基本回路は、トランスの1次
巻線を2つの半巻線に分離したことにより、共通接続点
に関して2つの転流回路網を設けることを可能にしたこ
と、および直流電源の正極および負極間に仮想の中間点
を設けたことにより可能となった強制かつ゛軟″転流を
有している。
巻線を2つの半巻線に分離したことにより、共通接続点
に関して2つの転流回路網を設けることを可能にしたこ
と、および直流電源の正極および負極間に仮想の中間点
を設けたことにより可能となった強制かつ゛軟″転流を
有している。
第1図の基本回路には各種の応用が可能である。
第4図には、トランスの高周波磁束成分の抑制を可能に
する回路配置が示されている。
する回路配置が示されている。
2つの密結合されたインダクタLBおよひLOがT1の
1次側におかれ、第1図のLAと同じ役割を果している
。
1次側におかれ、第1図のLAと同じ役割を果している
。
この技術は古いもので、1930年5月13日付の米国
特許第1758680号に見出すことができ、アンドレ
・チョークとして知られている。
特許第1758680号に見出すことができ、アンドレ
・チョークとして知られている。
結合度かほゾ1のとき、このチョークはトランスの1次
側における交流出力フィルタとして働き、また電力トラ
ンスに対する高周波磁気鉄心バツファとして働く。
側における交流出力フィルタとして働き、また電力トラ
ンスに対する高周波磁気鉄心バツファとして働く。
第4図にC2BおよびC2Cとして示される側路用およ
ひ出力フィルタ用の2目的に使われるキャパシタが設け
られ、インバータがバン・バン(bang−bang)
制御系の一部であるとき、トランスT1の鉄心の磁束が
高周波電圧秒(vo l t − second )成
分の無視し得る量をうけるようにする。
ひ出力フィルタ用の2目的に使われるキャパシタが設け
られ、インバータがバン・バン(bang−bang)
制御系の一部であるとき、トランスT1の鉄心の磁束が
高周波電圧秒(vo l t − second )成
分の無視し得る量をうけるようにする。
チョークL1およびL2は、転流回路共振及びサイリス
クに対す′るdi/dt抑制の2つの目的に役立つ。
クに対す′るdi/dt抑制の2つの目的に役立つ。
以上より、トランスT1は基本周波数型であり、鉄心お
よび巻線に対して満たされるべき高周波要件が要求され
ないので、低価格であることがわかる。
よび巻線に対して満たされるべき高周波要件が要求され
ないので、低価格であることがわかる。
インバータが、前述したSPFM式の時間最適応制御系
の一部である場合、そのような系は過電圧過渡現象およ
び鉄心飽和を除去するので、最小の電圧一秒要件を電力
トランスが満たすことが必要となるのみである。
の一部である場合、そのような系は過電圧過渡現象およ
び鉄心飽和を除去するので、最小の電圧一秒要件を電力
トランスが満たすことが必要となるのみである。
そのような場合においては、トランスの鉄心が高い磁束
密度で完全に使用できる一方、帰還制御が小さなヒステ
リシス・ループで動作を安定化し、通常静しゆくな動作
が得られる。
密度で完全に使用できる一方、帰還制御が小さなヒステ
リシス・ループで動作を安定化し、通常静しゆくな動作
が得られる。
より一般的に云って、サイリスクによる方法は、約5K
vAの電力レベルにおいては、ケルニツク等の米国特許
第3636430号のごときトランジスタによる方法に
対する良好な代替手段である。
vAの電力レベルにおいては、ケルニツク等の米国特許
第3636430号のごときトランジスタによる方法に
対する良好な代替手段である。
サイリスクは、大容量スイッチング素子を必要とする場
合に、より低価格である。
合に、より低価格である。
更に、極めて高速のスイッチング・サイリスクが商業的
に入手可能となったときには、第4図の回路は400ヘ
ルツの交流出力を供給するのに容易に適用できる。
に入手可能となったときには、第4図の回路は400ヘ
ルツの交流出力を供給するのに容易に適用できる。
無停電電源(UPS)装置の価格低減は第4図の転流回
路から、第5図に示されるごとく、簡単に得られる。
路から、第5図に示されるごとく、簡単に得られる。
このような状況においては、設計は以下の三つの変更よ
り得られる。
り得られる。
1 アンドレ・チョークの価格は、巻線間の厳しい結合
条件をゆるめ、従ってdi/dtの制限に有用な或る量
の漏れリアクタンスを導入することにより低減せしめら
れている。
条件をゆるめ、従ってdi/dtの制限に有用な或る量
の漏れリアクタンスを導入することにより低減せしめら
れている。
2 THPとTHNの接続点に配置され両方の補助サ
イリスクに作用する1個の転流チョークが用いられてい
る。
イリスクに作用する1個の転流チョークが用いられてい
る。
これは、アンドレ・チョークの漏れが第4図中のL1お
よびL2の2次的機能に役立ち、TH1およびTH2の
di/dt を制限することによに達成される。
よびL2の2次的機能に役立ち、TH1およびTH2の
di/dt を制限することによに達成される。
3 電カトランスの1次巻線の各半分は、論理共通線(
logic common )でもある負極線の一つ
の側に接続される。
logic common )でもある負極線の一つ
の側に接続される。
共通点bから、出力電圧、電流(第5図にAS1,AS
2として図示)およひ予側(antictpat io
n )のためのすべての帰還検出素子が直接に或いは分
路抵抗により何ら附加的な磁気的な素子を必要とせずに
形成し得る。
2として図示)およひ予側(antictpat io
n )のためのすべての帰還検出素子が直接に或いは分
路抵抗により何ら附加的な磁気的な素子を必要とせずに
形成し得る。
それにより、2つの変流器および1つの計器用変圧器が
除かれる。
除かれる。
そのような価格を引き下げるための措置は、機能を著る
しく低下せしめることなしにおこない得る。
しく低下せしめることなしにおこない得る。
この新規なインバータのサイリスクにか\るピーク電圧
は、図示の例では3.5Eである。
は、図示の例では3.5Eである。
このことは、中間タップ回路において通常電圧倍増が生
ずることからみて、驚くべきことではない。
ずることからみて、驚くべきことではない。
600ボルト定格までのインバータ型サイリスクはTH
1およびTH2に対して簡単に用い得るし、そのことは
150ボルト或いはそれより多少高い電圧までのバッテ
リー電源に対する゛′中間タツプ″回路の適用を可能に
する。
1およびTH2に対して簡単に用い得るし、そのことは
150ボルト或いはそれより多少高い電圧までのバッテ
リー電源に対する゛′中間タツプ″回路の適用を可能に
する。
THPおよびTHNはより少ない電流定格でもよく、ま
たより普通の回復時間、例えば40マイクロ秒であって
もよい。
たより普通の回復時間、例えば40マイクロ秒であって
もよい。
第6図は、直流一直流PWMトランス型インバータに適
する第1図の回路の構或に関する。
する第1図の回路の構或に関する。
第1図の基本回路は方形波直流一直流インバータにも適
用可能であるが、第6図に示すように、L3yC2の直
流出力フィルタを伴った全波整流ブリッジBRは、安定
度のよい直流一直流およびPWM変換のためにより重要
な回路配列と謂える。
用可能であるが、第6図に示すように、L3yC2の直
流出力フィルタを伴った全波整流ブリッジBRは、安定
度のよい直流一直流およびPWM変換のためにより重要
な回路配列と謂える。
高速スイッチング・サイリスクを用いると、おそらく3
0 KHz程度の高周波性能が得られ、それによって
特に重要なこの新規な回路による直流一直流変換が行わ
れる。
0 KHz程度の高周波性能が得られ、それによって
特に重要なこの新規な回路による直流一直流変換が行わ
れる。
PWM電圧制御を導入するために、サイクル当り2つの
不動作期間が導入されなければならない。
不動作期間が導入されなければならない。
これらの各期間の間、ブリッジBRはL3チョーク電流
に対しフリーホイール作用を及ぼし、そしてすべてのサ
イリスクはその時遮断されなければならない。
に対しフリーホイール作用を及ぼし、そしてすべてのサ
イリスクはその時遮断されなければならない。
第2図を参照すると、転流キャパシタは、THPを通る
大パルスに続いて負極線以下の0.5Eのレベルまで達
し、そしてTHNを通る大ハルスに続いて正極線を超え
て+0.5Eのレベルに達する。
大パルスに続いて負極線以下の0.5Eのレベルまで達
し、そしてTHNを通る大ハルスに続いて正極線を超え
て+0.5Eのレベルに達する。
ブリッジBRを通るフリーホイール電流がトランス電圧
をほゾ零にクランプするので、すべてのサイリスクを同
時に遮断せしめるためにサイクル当り2回の機会がこの
新規な転流回路により与えられる。
をほゾ零にクランプするので、すべてのサイリスクを同
時に遮断せしめるためにサイクル当り2回の機会がこの
新規な転流回路により与えられる。
このOFF期間は、必要に応じいくらでも延ばすことが
できる。
できる。
事実、制御論理が、サイリスクのそれ以上の点弧を抑制
すれば、任意のそのような期間中に、変換装置は動作を
停止されることができるのである。
すれば、任意のそのような期間中に、変換装置は動作を
停止されることができるのである。
第1図はこの発明の一実施例による基本転流回路の回路
図、第2図は第1図の転流回路の転流プロセスを例示す
る曲線図、第3図は従来技術による自動転流回路の回路
図、第4図は第1図の′整流回路を用いた正弦波単相出
力用単極電力段の回路図、第5図は第1図の転流回路の
低価格版の回路図、第6図は直流/直流調整器に応用さ
れた第1図の転流回路を示す回路図である。 図中、THI ,TH2・・・・・・主サイリスク、T
HP,THN・・・・・・補助サイリスク、D1,D2
・・・・・・ダイオード、C3,C4・・・・・・転流
キャパシタ、L1,L2・・・・・・インダクタ、T1
・・・・・・1・ランス、W1,W2・・・・・・トラ
ンスの1次巻線、Ws・・・・・・トランスの2次巻線
、J・・・・・・共通接続点。
図、第2図は第1図の転流回路の転流プロセスを例示す
る曲線図、第3図は従来技術による自動転流回路の回路
図、第4図は第1図の′整流回路を用いた正弦波単相出
力用単極電力段の回路図、第5図は第1図の転流回路の
低価格版の回路図、第6図は直流/直流調整器に応用さ
れた第1図の転流回路を示す回路図である。 図中、THI ,TH2・・・・・・主サイリスク、T
HP,THN・・・・・・補助サイリスク、D1,D2
・・・・・・ダイオード、C3,C4・・・・・・転流
キャパシタ、L1,L2・・・・・・インダクタ、T1
・・・・・・1・ランス、W1,W2・・・・・・トラ
ンスの1次巻線、Ws・・・・・・トランスの2次巻線
、J・・・・・・共通接続点。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 直流電源の正負両極間で並列に接続される第1主サ
イリスクと第2主サイリスクを交互に転流させるための
転流回路であって、 前記電源の正極に関し前記第1主サイリスクを転流させ
るための正極転流回路網、および前記電源の負極に関し
前記第2主サイリスクを転流させるための負極転流回路
網を備え、 前記第1主サイリスクは導電すると前記電源の両端間に
第1電流通路を形成し、この第1電流通路は直列に第1
インダクタおよぴ1・ランスの第1の1次巻線を含み、
そして前記第2主サイリスクは導電すると前記電源の両
端間に第2電流通路を形成し、この第2電流通路は直列
に第2インダククおよび前記1・ランスの第2の1次巻
線を含み、前記第1と第2の1次巻線は誘導的に逆方向
に巻かれ、 前記トランスに共通の2次巻線が設けられ、前記第1お
よび第2の1次巻線に応答して前記電源から前記第1主
サイリスクおよび前記第2主サイリスクによって変換さ
れた交流電力を出力し、前詔正極転流回路網は前記正極
と組合された第1キャパシタ、第1補助サイリスク、前
記第1インダククおよひ第1ダイオードを含み、そして
前記負極転流回路網は前記負極と組合された第2キャパ
シタ、第2補助サイリスク、前記第2インダククおよび
第2ダイオードを含み、 前記第1キャパシタ、前記第2キャパシタ、前記第1補
助サイリスタおよひ前記第2補助サイリスクは1つの共
通接続点を有してなる 転流回路。 2 第1インダククおよひ第2インダククが共通の単一
インダクタとされ、共通接続点において、その一端が第
1補助サイリスクおよひ第2補助サイリスクにかつその
他端が第1キャパシタおよひ第2キャパシタに接続され
る特許請求の範囲第1項記載の転流回路。 3 実質上結合度1に互に結合された第2およひ第3の
補助巻線が第1電流通路およひ第2電流通路にそれぞれ
接続されてなる特許請求の範囲第1項記載の転流回路。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/967,829 US4173779A (en) | 1978-12-08 | 1978-12-08 | Single-pole commutation circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5583475A JPS5583475A (en) | 1980-06-23 |
| JPS5849112B2 true JPS5849112B2 (ja) | 1983-11-01 |
Family
ID=25513394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54158261A Expired JPS5849112B2 (ja) | 1978-12-08 | 1979-12-07 | 転流回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4173779A (ja) |
| EP (1) | EP0012648B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5849112B2 (ja) |
| ES (1) | ES486675A0 (ja) |
| MX (1) | MX147802A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0720379B2 (ja) * | 1984-06-04 | 1995-03-06 | 閃一 増田 | 高周波高圧電源 |
| US4581692A (en) * | 1984-10-04 | 1986-04-08 | Westinghouse Electric Corp. | Direct current voltage converter apparatus |
| US4674024A (en) * | 1986-06-05 | 1987-06-16 | Westinghouse Electric Corp. | High voltage modular inverter and control system thereof |
| US5047913A (en) * | 1990-09-17 | 1991-09-10 | General Electric Company | Method for controlling a power converter using an auxiliary resonant commutation circuit |
| KR970000281B1 (ko) * | 1991-12-30 | 1997-01-08 | 엘지전자 주식회사 | 마그네트론의 냉각핀 |
| JPH0728534A (ja) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Toshiba Corp | 電力変換装置の制御装置 |
| US6340851B1 (en) | 1998-03-23 | 2002-01-22 | Electric Boat Corporation | Modular transformer arrangement for use with multi-level power converter |
| US5933339A (en) * | 1998-03-23 | 1999-08-03 | Electric Boat Corporation | Modular static power converter connected in a multi-level, multi-phase, multi-circuit configuration |
| US11201562B1 (en) * | 2019-06-23 | 2021-12-14 | Purdue Research Foundation | Soft-switching voltage-edge-rate-limiting power inverter |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1051872A (ja) * | 1900-01-01 | |||
| CH416814A (de) * | 1963-07-26 | 1966-07-15 | Udo Dipl Ing Meier | Selbsterregter Wechselrichter mit regelbarer Ausgangsspannung vermittels Impulslängenmodulation des Primärstromes im Frequenzbereich von einigen Hz bis zu 3 kHz |
| US3406329A (en) * | 1964-02-28 | 1968-10-15 | Gen Electric | Parallel inverter with rapid response time to changes in pulse durations |
| US3621362A (en) * | 1969-03-26 | 1971-11-16 | Nasa | Load-insensitive electrical device |
| US3766468A (en) * | 1972-02-01 | 1973-10-16 | Garrett Corp | Inverter circuit |
| US4030021A (en) * | 1974-10-09 | 1977-06-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Inverter |
| US3893015A (en) * | 1975-01-03 | 1975-07-01 | Raytheon Co | Forced voltage sharing in series-connected power inverters |
| FI763019A7 (fi) * | 1976-10-22 | 1978-04-23 | Stroemberg Oy Ab | Koppling vid tvaongskommuteringskretsar foer tyristorer |
-
1978
- 1978-12-08 US US05/967,829 patent/US4173779A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-11-27 EP EP79400916A patent/EP0012648B1/en not_active Expired
- 1979-12-06 MX MX180347A patent/MX147802A/es unknown
- 1979-12-07 ES ES486675A patent/ES486675A0/es active Granted
- 1979-12-07 JP JP54158261A patent/JPS5849112B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0012648B1 (en) | 1984-02-22 |
| MX147802A (es) | 1983-01-12 |
| US4173779A (en) | 1979-11-06 |
| EP0012648A1 (en) | 1980-06-25 |
| JPS5583475A (en) | 1980-06-23 |
| ES8102438A1 (es) | 1980-12-16 |
| ES486675A0 (es) | 1980-12-16 |
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