JP6140007B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6140007B2 JP6140007B2 JP2013138138A JP2013138138A JP6140007B2 JP 6140007 B2 JP6140007 B2 JP 6140007B2 JP 2013138138 A JP2013138138 A JP 2013138138A JP 2013138138 A JP2013138138 A JP 2013138138A JP 6140007 B2 JP6140007 B2 JP 6140007B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- phase bridge
- phase
- switch
- connection terminal
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本発明は、3相交流電圧源と直流電圧源との間で電力転送を行う電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that performs power transfer between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source.
従来、3相交流電圧源と直流電圧源との間で電力転送を行う電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。図5は、3相交流電圧源と直流電圧源との間で電力転送を行う従来の電力変換装置の一例を表した回路図である。3相フルブリッジコンバータ83は、交流リアクトル(ACL)82を介して3相交流電圧源80に接続されている。また、3相フルブリッジコンバータ83の出力はコンデンサ85に接続されているので、コンデンサ85との間で電力転送することができる。しかし、コンデンサ85の電圧は3相交流電圧源80の線間電圧最大値よりも低くすることができないため、昇降圧チョッパ84を用いて、コンデンサ85と直流電圧源6との間の電力転送を行っている。つまり、交流リアクトル82、3相フルブリッジコンバータ83、コンデンサ85、及び昇降圧チョッパ84により、3相交流電圧源と任意の電圧の直流電圧源との間の電力転送を実現している。
Conventionally, a power conversion device that performs power transfer between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional power converter that performs power transfer between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source. The three-phase
しかし、図5に示す従来の電力変換装置は、3相フルブリッジコンバータ83や昇降圧チョッパ84のスイッチング素子のスイッチング時点において、必ずしもスイッチング素子の両端電圧が零であったり流れている電流が零であったりしないのでハードスイッチングとなりスイッチング損失が発生する。スイッチング損失はスイッチング周波数に比例するので、システムの効率を上げるためにスイッチング周波数を高くすることができない。すると、交流リアクトル82や昇降圧チョッパ84内のインダクタに流れるリップル電流を抑制するために、交流リアクトル82や昇降圧チョッパ84内のインダクタのインダクタンスを大きくする必要があり、その結果、交流リアクトル82や昇降圧チョッパ84内のインダクタの大きさが大きくなるという問題がある。またハードスイッチングであるが故に、スイッチング時点において回路内の電流や電圧の時間的変化率が非常に大きくなり、スイッチングに伴う大きな電磁波ノイズが発生してしまうという問題がある。
However, in the conventional power converter shown in FIG. 5, the voltage across the switching element is not always zero or the flowing current is zero at the time of switching of the switching element of the three-phase full-
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ソフトスイッチングが維持されたまま、3相交流電圧源と直流電圧源との間で電力転送することが可能な電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a power conversion device capable of transferring power between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source while maintaining soft switching. .
上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、3相交流電圧源と、3つの電力変換部と、直流電圧源とを備え、スイッチング素子にコンデンサが並列接続されダイオードが逆並列接続されたスナバ付きスイッチを用いて3相交流電圧源と直流電圧源の間で電力転送を行う電力変換装置であって、前記電力変換部は、正極端子にダイオードのカソードが接続されたスナバ付きスイッチと、負極端子にダイオードのアノードが接続されたスナバ付きスイッチとを、接続端子を介して同方向に直列接続した第1の相ブリッジ、第2の相ブリッジ、第3の相ブリッジ、及び第4の相ブリッジを有し、前記第1の相ブリッジ及び前記第2の相ブリッジは並列接続され、前記第3の相ブリッジ及び前記第4の相ブリッジは並列接続され、前記第1の相ブリッジ及び前記第2の相ブリッジと、前記第3の相ブリッジ及び前記第4の相ブリッジとは負荷を介して接続され、前記第1の相ブリッジは、それぞれの正極端子が前記3相交流電圧源の各相に接続され、それぞれの負極端子同士が短絡接続され、前記第4の相ブリッジは、それぞれの正極端子同士が短絡接続され、それぞれの負極端子同士が短絡接続され、前記第4の相ブリッジのいずれか1つに前記直流電圧源が並列接続されており、前記第2の相ブリッジの接続端子に対する前記第1の相ブリッジの接続端子の電圧である1次電圧が、半周期毎に零電圧を介して、位相期間γで前記3相交流電圧源の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、前記第1の相ブリッジのスナバ付きスイッチ及び前記第2の相ブリッジのスナバ付きスイッチはスイッチングされ、前記第4の相ブリッジの接続端子に対する前記第3の相ブリッジの接続端子の電圧である2次電圧が、前記1次電圧と同じ周波数で前記1次電圧より位相が(180度−制御角δ)だけ遅れて、半周期毎に零電圧を介して、前記位相期間γで前記直流電圧源の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、前記第3の相ブリッジのスナバ付きスイッチ及び前記第4の相ブリッジのスナバ付きスイッチはスイッチングされることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention includes a three-phase AC voltage source, three power conversion units, and a DC voltage source, a capacitor is connected in parallel to a switching element, and a diode is connected in antiparallel. A power conversion device that transfers power between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source using the switched snubber switch, wherein the power conversion unit is a switch with a snubber in which a cathode of a diode is connected to a positive terminal A first phase bridge, a second phase bridge, a third phase bridge, and a fourth phase bridge connected in series in the same direction via a connection terminal to a switch with a snubber whose anode is connected to the anode of a diode The first phase bridge and the second phase bridge are connected in parallel, the third phase bridge and the fourth phase bridge are connected in parallel, and The phase bridge and the second phase bridge, and the third phase bridge and the fourth phase bridge are connected via a load, and each positive terminal of the first phase bridge is the three-phase bridge. Connected to each phase of the AC voltage source, the respective negative terminals are short-circuited to each other, the fourth phase bridge is short-circuited to each positive terminal, the respective negative terminals are short-circuited, and the first The DC voltage source is connected in parallel to any one of the four phase bridges, and a primary voltage which is a voltage of the connection terminal of the first phase bridge with respect to the connection terminal of the second phase bridge is half The snubbered switch of the first phase bridge and the second switch so as to alternately repeat the voltage of the three-phase AC voltage source and the inverted voltage of the voltage in a phase period γ through a zero voltage every cycle. Phase bridge The switch with a nut is switched, and the secondary voltage, which is the voltage of the connection terminal of the third phase bridge with respect to the connection terminal of the fourth phase bridge, has the same frequency as the primary voltage, and the phase is higher than the primary voltage. The third voltage is alternately delayed by (180 degrees−control angle δ), and the voltage of the DC voltage source and the inverted voltage of the voltage are alternately repeated in the phase period γ via a zero voltage every half cycle. The switch with snubber of the fourth phase bridge and the switch with snubber of the fourth phase bridge are switched.
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記電力変換部の前記負荷は、前記第1の相ブリッジの接続端子に接続された第1のインダクタと、前記第3の相ブリッジの接続端子に接続された第2のインダクタと、前記第1のインダクタと前記第2の相ブリッジの接続端子との間に1次巻線が接続され、前記第2のインダクタと前記第4の相ブリッジの接続端子との間に2次巻線が接続されたトランスと、を有することを特徴とする。 Furthermore, in the power converter according to the present invention, the load of the power converter is connected to a first inductor connected to a connection terminal of the first phase bridge and a connection terminal of the third phase bridge. A primary winding is connected between the second inductor formed, and the connection terminal of the first inductor and the second phase bridge, and the connection terminal of the second inductor and the fourth phase bridge And a transformer to which a secondary winding is connected.
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記位相期間γは、ゼロ以上の値を切片とした前記制御角δの一次関数であることを特徴とする。 Furthermore, in the power converter according to the present invention, the phase period γ is a linear function of the control angle δ with a value of zero or more as an intercept.
本発明によれば、3相交流電圧源と直流電圧源の間でソフトスイッチングを維持したまま電力転送することが可能となる。そのため、電磁波ノイズ及びスイッチング損失を小さくすることができる、スイッチング周波数を上げることができる、インダクタを小さくすることができるといった効果がある。さらに、交流リアクトルを削減することができる。 According to the present invention, it is possible to transfer power while maintaining soft switching between a three-phase AC voltage source and a DC voltage source. Therefore, there are effects that electromagnetic wave noise and switching loss can be reduced, the switching frequency can be increased, and the inductor can be reduced. Furthermore, AC reactors can be reduced.
以下、本発明による電力変換装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a power conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は直流電圧源間で電力転送を行う電力変換装置の一例を表した回路図である。電力変換装置100は、直流電圧源5と、電力変換部30と、直流電圧源6とを備える。相ブリッジ1は、正極端子にダイオードのカソードが接続されたスナバ付きスイッチ21と、負極端子にダイオードのアノードが接続されたスナバ付きスイッチ22とを、接続端子を介して同方向に直列接続することで構成される。同様に、相ブリッジ2はスナバ付きスイッチ23とスナバ付きスイッチ24から構成され、相ブリッジ3はスナバ付きスイッチ25とスナバ付きスイッチ26から構成され、相ブリッジ4はスナバ付きスイッチ27とスナバ付きスイッチ28から構成される。ここで、スナバ付きスイッチとは、単方向の電流をスイッチングできるスイッチング素子にダイオードを逆並列接続し、さらにコンデンサを並列接続したスイッチのことをいう。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a power converter that performs power transfer between DC voltage sources. The
相ブリッジ1及び相ブリッジ2は並列接続され、相ブリッジ3及び相ブリッジ4も同様に並列接続される。相ブリッジ1及び相ブリッジ2と、相ブリッジ3及び相ブリッジ4とは、負荷を介して接続される。図2では、負荷として、外付けインダクタ11,12、及びトランス8を使用するが、その他の例として、相ブリッジ1の接続端子と相ブリッジ3の接続端子の間にインダクタを接続し、相ブリッジ2の接続端子と相ブリッジ4の接続端子とを短絡接続してもよい。
Phase bridge 1 and
相ブリッジ1と相ブリッジ2の正極端子には直流電圧源5の高電位側が接続され、相ブリッジ1と相ブリッジ2の負極端子には直流電圧源5の低電位側が接続され、直流電圧源5と相ブリッジ1と相ブリッジ2からブリッジ回路が構成される。同様に、相ブリッジ3と相ブリッジ4の正極端子には直流電圧源6の高電位側が接続され、相ブリッジ3と相ブリッジ4の負極端子には直流電圧源6の低電位側が接続され、直流電圧源6と相ブリッジ3と相ブリッジ4からブリッジ回路が構成される。
The high potential side of the DC voltage source 5 is connected to the positive terminals of the phase bridge 1 and the
トランス8の1次巻線には外付けインダクタ11と相ブリッジ2の接続端子とが接続され、外付けインダクタ11の他方には相ブリッジ1の接続端子が接続される。同様に、トランス8の2次巻線には外付けインダクタ12と相ブリッジ4の接続端子とが接続され、外付けインダクタ12の他方には相ブリッジ3の接続端子が接続される。
The primary winding of the transformer 8 is connected to the external inductor 11 and the connection terminal of the
全てのスナバ付きスイッチは、デューティー比50%の同じ周波数でスイッチングを行う。スナバ付きスイッチ22,24,26,28は、それぞれスナバ付きスイッチ21,23,25,27のデッドタイムを介した反転動作でスイッチングを行う。
All switches with snubbers perform switching at the same frequency with a duty ratio of 50%. The
図3は、図2に示す電力変換装置100の動作波形を示す図である。電圧V1は相ブリッジ2の接続端子に対する相ブリッジ1の接続端子の電圧(1次電圧)であり、半周期毎に零電圧期間が存在する。電圧V2は相ブリッジ4の接続端子に対する相ブリッジ3の接続端子の電圧(2次電圧)であり、半周期毎に零電圧期間が存在する。2次電圧V2は1次電圧V1より位相が(180度−制御角δ)だけ遅れている。制御角δは伝送電力量で決まり、制御にて与えられる。制御角δが零の場合、1次電圧V1と2次電圧V2の極性が反転する事となる。制御角δを図3のように与えると、直流電圧源5から直流電圧源6へ電力を転送することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating operation waveforms of the
位相期間γは、1次電圧V1又は2次電圧V2が直流電圧源5,6の電圧又は反転電圧を出力している位相期間である。また制御角δは、2次電圧V2が直流電圧源6の反転電圧−E2から零電圧に切替る位相から、1次電圧V1が直流電圧源5の電圧E1から零電圧に切替る位相までの期間としている。図3の1次電圧V1及び2次電圧V2が切替る時刻t1〜t8における各電流I1〜I4の大きさは、式(1)〜(4)で表される。また伝送電力Pは1次電圧V1、2次電圧V2、及び電流Iが図3で示されるときに、1次電圧V1の波形と電流Iの波形から式(5)が導き出せる。
The phase period γ is a phase period in which the primary voltage V 1 or the secondary voltage V 2 outputs the voltage or the inverted voltage of the
ここで、角周波数ω=2πfでありfはスイッチング周波数、Lは負荷のインダクタンスであり、図2に示す例では、外付けインダクタ11,12、及びトランス8の合成インダクタンスとなる。式(5)より伝送電力Pは制御角δを使って制御できることがわかるので、制御角δは伝送電力Pの制御角として使用することができる。
Here, the angular frequency ω = 2πf, f is the switching frequency, L is the inductance of the load, and in the example shown in FIG. 2, it is the combined inductance of the
1次電圧V1が零電圧から+E1へ切替る時刻t1でのスイッチング動作は、スナバ付きスイッチ22がターンオフし、デッドタイム期間経過後にスナバ付きスイッチ21がターンオンする。スナバ付きスイッチ22のターンオフはスナバ付きスイッチ22のコンデンサC2によってスナバ付きスイッチ22の両端の電圧の上昇率が抑制されるので、スナバ付きスイッチ22のスイッチング損失が零の零電圧スイッチングでターンオフできる。
In the switching operation at time t 1 when the primary voltage V 1 switches from zero voltage to + E 1 , the
時刻t1のようにスナバ付きスイッチ22がターンオフした際に電流Iの極性が負であると、電流Iはスナバ付きスイッチ21のコンデンサC1とスナバ付きスイッチ22のコンデンサC2へ分流し、コンデンサC1,C2、外付けインダクタ11,12、及びトランス8の漏れインダクタとの共振が開始する。電流IはC2を充電させてC1を放電し、C2の電圧がE1まで充電されてC1の電圧が零まで放電されるとスナバ付きスイッチ1のダイオードD1が導通する。
When the polarity of the current I when the snubber with the
この時、電流Iの絶対値が所定値Iminよりも大きければデッドタイム期間中にコンデンサC1が零電圧まで放電してダイオードD1を導通させることができる。そのため、スナバ付きスイッチ21のターンオン時にはダイオードD1に電流が流れた状態でターンオンでき、スイッチング損失が零の零電圧スイッチングでターンオンすることができる。時刻t2〜t8においても同様な現象で零電圧スイッチングによるソフトスイッチングができる。ただし時刻t1〜t8の各スイッチングポイントにおいて、時刻t2,t3,t4,t5では電流Iの極性が正、時刻t1,t6,t7,t8では極性が負で、電流Iの絶対値が所定値Iminよりも大きい必要がある。
In this case, it is the absolute value of the current I is to conduct the diode D 1 and capacitor C 1 during the dead time period greater than the predetermined value I min is discharged to zero voltage. Therefore, at the time of turn-on of the snubber with the
例えば、1次電圧V1が零電圧から電圧E1へ切替る時刻t1で零電圧スイッチングを行う条件は、電流Iの極性が負であり、Iの絶対値が所定値Imin以上であることである。ここで所定値Iminは、デッドタイム期間中にスナバコンデンサ充放電に必要な最小電流である。I1からI4が所定値Imin以上になるようにするには、図3から|I3|,|I4|>|I1|,|I2|なので、|I1|,|I2|>Iminとすればよい。ソフトスイッチングするための条件は、式(1),(2)から式(6)のようになる。式(6)から位相期間γを求めると式(7)のようになる。式(7)は式(8)と式(9)に分解され、式(9)のGは1〜2の値をとる。 For example, conditions for the primary voltage V 1 is performing zero voltage switching at toggle its time t 1 to the voltage E 1 of the zero voltage is the polarity of the current I is negative, the absolute value of I is equal to or higher than the predetermined value I min That is. Here, the predetermined value I min is the minimum current required for charging and discharging the snubber capacitor during the dead time period. In order to make I 1 to I 4 equal to or greater than the predetermined value I min , from FIG. 3, | I 3 |, | I 4 |> | I 1 |, | I 2 |, so | I 1 |, | I 2 |> I min . Conditions for soft switching are expressed by equations (1) and (2) to equation (6). When the phase period γ is obtained from Equation (6), Equation (7) is obtained. Expression (7) is decomposed into Expression (8) and Expression (9), and G in Expression (9) takes a value of 1 to 2.
式(6),(7),(9)中のmax(E1,E2)は、E1とE2で大きいほうを選択するということを意味する。γは前述したように、直流電圧源5の電圧E1又はその反転電圧−E1が1次電圧V1に出力されている位相期間であり、直流電圧源6の電圧E2又はその反転電圧−E2がV2に出力されている位相期間でもある。式(8)のβ(本明細書において、「調整角」という)の値は大きく変動しないものなので予め求められる一定値とすると、位相期間γは調整角βを切片にもち、制御角δに比例する一次関数となり容易に求めることができる。
The max (E 1 , E 2 ) in the equations (6), (7), (9) means that the larger one of E 1 and E 2 is selected. As described above, γ is a phase period during which the voltage E 1 of the DC voltage source 5 or its inverted voltage −E 1 is output to the primary voltage V 1 , and the voltage E 2 of the
このように、調整角βと制御角δによって位相期間γを求めることができる。そのため、1次電圧V1が図3に示すような波形になるようスイッチングすれば、時刻t1〜t8までの全てのスイッチングポイントにおいて絶対値が所定値Imin以上の電流Iを流すことができ、零電圧スイッチングによるソフトスイッチングが可能となる。 Thus, the phase period γ can be obtained from the adjustment angle β and the control angle δ. Therefore, if the switching is performed so that the primary voltage V 1 has a waveform as shown in FIG. 3, a current I having an absolute value equal to or greater than the predetermined value I min may flow at all switching points from time t 1 to time t 8. And soft switching by zero voltage switching is possible.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置を表した回路図である。図1に示す電力変換装置10は、3相交流電圧源80と、3つの図2に示した電力変換部30と、直流電圧源6とを備える。接続方法は、各電力変換部30の相ブリッジ1の正極端子に3相交流電圧源80の各相を接続し、相ブリッジ1の負極端子同士を3つとも短絡接続する。また、直流電圧源6は電力変換装置10全体で1つとし、3つの相ブリッジ4のいずれか1つに並列接続される。また、相ブリッジ4の正極端子同士を3つとも短絡接続させ、同様に相ブリッジ4の負極端子同士も3つとも短絡接続させる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter according to an embodiment of the present invention. The
図3に示した電圧波形と同様に、各相ブリッジ2の接続端子からの各相ブリッジ1の接続端子の電圧波形である1次電圧V1が、半周期毎に零電圧を介して、位相期間γで3相交流電圧源80の各相の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、相ブリッジ1のスナバ付きスイッチ21,22、及び相ブリッジ2のスナバ付きスイッチ23,24はスイッチングされる。また、各相ブリッジ4の接続端子からの各相ブリッジ3の接続端子の電圧である2次電圧V2が、1次電圧V1と同じ周波数で1次電圧V1より位相が(180度−制御角δ)だけ遅れて、半周期毎に零電圧を介して、位相期間γで直流電圧源6の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、相ブリッジ3のスナバ付きスイッチ25,26及び相ブリッジ4のスナバ付きスイッチ27,28はスイッチングされる。
Similar to the voltage waveform shown in FIG. 3, the primary voltage V 1 , which is the voltage waveform of the connection terminal of each phase bridge 1 from the connection terminal of each
図1に示す電力変換装置10は、図2に示す電力変換装置100と比較して、相ブリッジ1に並列に接続されるものが直流電圧源5ではなく、3相交流電圧源80の各相に接続されるという点が異なる。相ブリッジ1の負極端子は、3相交流電圧源80の中性点となる。
The
図4は、各相ブリッジ1の負極端子からみた正極端子の電圧波形を示す図である。0は中性点の電位を示している。中性点の電位を図4のように下げることで、各電力変換部30の相ブリッジ1の負極端子からみた正極端子の電位は常に正となる。図4では、相ブリッジ1の負極端子からみた正極端子の最低電圧を、中性点の電位よりもさらにA[V]高いものとしている。3相交流電圧源80の電圧は、図2の回路の直流電圧源5と比べて変化量は大きくなるが、電圧極性が一定の直流電圧とみなせば、図2で示した方式によりソフトスイッチングによる電力変換が可能となる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a voltage waveform of the positive terminal viewed from the negative terminal of each phase bridge 1. 0 indicates the neutral point potential. By reducing the potential at the neutral point as shown in FIG. 4, the potential at the positive terminal viewed from the negative terminal of the phase bridge 1 of each
図6は、電力変換装置10の変形例を示す回路図である。電力変換装置10は、図1に示す例では、相ブリッジ1,2と相ブリッジ3,4との間を外付けインダクタ11,12、及びトランス8を介して接続しているが、図6に示すように、外付けインダクタ7を介して接続するようにしてもよい。ただし、図1に示すようにトランス8を用いることにより、入出力間を電気的に絶縁し、安全性を高めることができる。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a modification of the
このように、本発明に係る電力変換装置は、3相交流の1次電圧源と直流の2次電圧源との間で電力転送できる電力変換装置において、スイッチング時の電流をほぼ零にして電圧の立ち上がりを鈍らせ、ソフトスイッチングを維持することができる。かくして、電磁波ノイズやスイッチング損失を大幅に低減することができる。 Thus, the power conversion device according to the present invention is a power conversion device capable of transferring power between a three-phase AC primary voltage source and a DC secondary voltage source. It is possible to maintain the soft switching by dulling the rising edge. Thus, electromagnetic noise and switching loss can be greatly reduced.
本発明は、交流電圧と直流電圧との間で電力転送を行う任意の用途に有用である。例えば、風力発電のインバータと系統電圧との間の電力転送に用いることができる。 The present invention is useful for any application that transfers power between an AC voltage and a DC voltage. For example, it can be used for power transfer between an inverter of wind power generation and a system voltage.
1〜4 相ブリッジ
5,6 直流電圧源
7,11,12 外付けインダクタ
8 トランス
10 電力変換装置
21〜28 スナバ付きスイッチ
30 電力変換部
80 3相交流電圧源
1-4
Claims (3)
前記電力変換部は、正極端子にダイオードのカソードが接続されたスナバ付きスイッチと、負極端子にダイオードのアノードが接続されたスナバ付きスイッチとを、接続端子を介して同方向に直列接続した第1の相ブリッジ、第2の相ブリッジ、第3の相ブリッジ、及び第4の相ブリッジを有し、
前記第1の相ブリッジ及び前記第2の相ブリッジは並列接続され、前記第3の相ブリッジ及び前記第4の相ブリッジは並列接続され、前記第1の相ブリッジ及び前記第2の相ブリッジと、前記第3の相ブリッジ及び前記第4の相ブリッジとは負荷を介して接続され、
前記第1の相ブリッジは、それぞれの正極端子が前記3相交流電圧源の各相に接続され、それぞれの負極端子同士が短絡接続され、
前記第4の相ブリッジは、それぞれの正極端子同士が短絡接続され、それぞれの負極端子同士が短絡接続され、
前記第4の相ブリッジのいずれか1つに前記直流電圧源が並列接続されており、
前記第2の相ブリッジの接続端子に対する前記第1の相ブリッジの接続端子の電圧である1次電圧が、半周期毎に零電圧を介して、位相期間γで前記3相交流電圧源の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、前記第1の相ブリッジのスナバ付きスイッチ及び前記第2の相ブリッジのスナバ付きスイッチはスイッチングされ、
前記第4の相ブリッジの接続端子に対する前記第3の相ブリッジの接続端子の電圧である2次電圧が、前記1次電圧と同じ周波数で前記1次電圧より位相が(180度−制御角δ)だけ遅れて、半周期毎に零電圧を介して、前記位相期間γで前記直流電圧源の電圧と該電圧の反転電圧とを交互に繰り返すように、前記第3の相ブリッジのスナバ付きスイッチ及び前記第4の相ブリッジのスナバ付きスイッチはスイッチングされることを特徴とする電力変換装置。 A three-phase AC voltage source and a DC voltage using a switch with a snubber comprising a three-phase AC voltage source, three power converters, and a DC voltage source, with a capacitor connected in parallel and a diode connected in reverse parallel to the switching element. A power converter for transferring power between sources,
The power converter includes a first switch in which a switch with a snubber whose cathode is connected to a positive electrode terminal and a switch with a snubber whose anode is connected to a negative electrode are connected in series in the same direction via a connection terminal. A phase bridge, a second phase bridge, a third phase bridge, and a fourth phase bridge,
The first phase bridge and the second phase bridge are connected in parallel, the third phase bridge and the fourth phase bridge are connected in parallel, and the first phase bridge and the second phase bridge The third phase bridge and the fourth phase bridge are connected via a load,
In the first phase bridge, each positive terminal is connected to each phase of the three-phase AC voltage source, and each negative terminal is short-circuited,
In the fourth phase bridge, the positive terminals are short-circuited to each other, the negative terminals are short-circuited to each other,
The DC voltage source is connected in parallel to any one of the fourth phase bridges;
The primary voltage, which is the voltage of the connection terminal of the first phase bridge with respect to the connection terminal of the second phase bridge, is the voltage of the three-phase AC voltage source in the phase period γ via a zero voltage every half cycle. And the switch with snubber of the first phase bridge and the switch with snubber of the second phase bridge are switched so as to alternately repeat the voltage and the inverted voltage of the voltage,
The secondary voltage, which is the voltage of the connection terminal of the third phase bridge with respect to the connection terminal of the fourth phase bridge, has a phase that is 180 degrees minus the control angle δ at the same frequency as the primary voltage. ), And the third phase bridge snubber switch so as to alternately repeat the voltage of the DC voltage source and the inverted voltage of the voltage in the phase period γ through a zero voltage every half cycle. And the switch with a snubber of said 4th phase bridge is switched, The power converter device characterized by the above-mentioned.
前記第1の相ブリッジの接続端子に接続された第1のインダクタと、
前記第3の相ブリッジの接続端子に接続された第2のインダクタと、
前記第1のインダクタと前記第2の相ブリッジの接続端子との間に1次巻線が接続され、前記第2のインダクタと前記第4の相ブリッジの接続端子との間に2次巻線が接続されたトランスと、
を有することを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。 The load of the power converter is
A first inductor connected to a connection terminal of the first phase bridge;
A second inductor connected to a connection terminal of the third phase bridge;
A primary winding is connected between the first inductor and the connection terminal of the second phase bridge, and a secondary winding is connected between the second inductor and the connection terminal of the fourth phase bridge. A transformer connected to the
The power conversion device according to claim 1, comprising:
3. The power converter according to claim 1, wherein the phase period γ is a linear function of the control angle δ with an intercept of a value equal to or greater than zero.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013138138A JP6140007B2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013138138A JP6140007B2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015012750A JP2015012750A (en) | 2015-01-19 |
JP6140007B2 true JP6140007B2 (en) | 2017-05-31 |
Family
ID=52305438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013138138A Active JP6140007B2 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6140007B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016152366A1 (en) * | 2015-03-24 | 2016-09-29 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
JP6552739B2 (en) * | 2016-06-30 | 2019-07-31 | 三菱電機株式会社 | Parallel power supply |
JP6257873B1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-01-10 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
EP3499700A4 (en) * | 2016-08-10 | 2019-07-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
US11881785B2 (en) | 2019-05-07 | 2024-01-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device with expanded soft switching region and simplified control |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005073362A (en) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Rikogaku Shinkokai | Power converter, motor drive arrangement, btb system, and grid-connected inverter system |
JP4196867B2 (en) * | 2004-03-31 | 2008-12-17 | 株式会社デンソー | Bidirectional buck-boost chopper circuit, inverter circuit using the same, and DC-DC converter circuit |
JP5963125B2 (en) * | 2011-07-22 | 2016-08-03 | 株式会社Ihi | DC power converter |
-
2013
- 2013-07-01 JP JP2013138138A patent/JP6140007B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015012750A (en) | 2015-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9455641B2 (en) | DC/DC converter | |
US10211719B2 (en) | Power converter | |
CN102624266B (en) | Three-level inverter circuit | |
JP6706811B2 (en) | Snubber circuit and power conversion system using the same | |
US10044278B2 (en) | Power conversion device | |
JP6186357B2 (en) | Power converter | |
JP6008185B2 (en) | Three-level power converter and control method thereof | |
JP6062058B2 (en) | Power converter | |
US20170005592A1 (en) | Control method of inverter circuit | |
JP6140007B2 (en) | Power converter | |
JP2008199808A (en) | System-interconnected inverter arrangement | |
JP2015070716A (en) | Dc/dc converter | |
KR20190115364A (en) | Single and three phase combined charger | |
JP2016135003A (en) | Dc-dc converter | |
JP2013074767A (en) | Dc/dc converter | |
JP5963197B2 (en) | AC / AC bidirectional power converter | |
JP2012191761A (en) | Ac-dc conversion circuit | |
JP2013172530A (en) | Power conversion device | |
JP5749853B2 (en) | Power converter | |
JP5930978B2 (en) | DC / DC converter | |
WO2018180275A1 (en) | Ac/dc conversion circuit and power factor improvement circuit | |
WO2014118818A1 (en) | Power conversion device | |
JP5423264B2 (en) | Power converter | |
JP5546052B2 (en) | Power converter | |
KR20170131853A (en) | Dc/dc converter for reducing voltage spike of transformer secondary side |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160525 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170410 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170428 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6140007 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |