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JP2005218270A - Direct current to alternating current conversion apparatus - Google Patents

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JP2005218270A
JP2005218270A JP2004025188A JP2004025188A JP2005218270A JP 2005218270 A JP2005218270 A JP 2005218270A JP 2004025188 A JP2004025188 A JP 2004025188A JP 2004025188 A JP2004025188 A JP 2004025188A JP 2005218270 A JP2005218270 A JP 2005218270A
Authority
JP
Japan
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terminal
voltage
phase
auxiliary switch
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004025188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryota Nakanishi
良太 中西
Shinichiro Nagai
真一郎 長井
Yoshihiro Tsuchiya
義弘 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP2004025188A priority Critical patent/JP2005218270A/en
Publication of JP2005218270A publication Critical patent/JP2005218270A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a direct current to an alternating current conversion apparatus that is small in size, low in cost and capable of reducing easily and satisfactorily the electrical stress of a main switch and achieving easily protection at the occurrence of an abnormality. <P>SOLUTION: A series circuit of first and second voltage dividing capacitors Ca, Cb is connected between first and second DC terminals 1, 2. A first auxiliary switch Q1 is connected between the first DC terminal 1 and a relay terminal 4 for a soft switching purpose. One end of a series circuit of a second auxiliary switch Q2 and a resonance reactor Lr is connected to the relay terminal 4, and the other end thereof is connected to the mutual connecting point of the first and the second voltage-dividing capacitors Ca, Cb. An inverter circuit of V-connection is connected between the relay terminal 4 and the second DC terminal 2 and 3-phase AC terminals 3u, 3v and 3w. The first auxiliary switch Q1 is controlled to be turned off at the occurrence of the abnormality. First and second clamping capacitors C11, C12 are connected in parallel with the first auxiliary switch Q1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ソフトスイッチング回路を有する直流―交流変換装置に関する。   The present invention relates to a DC-AC converter having a soft switching circuit.

パワーコンディショナ、無停電電源装置、モータ駆動用インバータ、バッテリの充電器等に用いられるスイッチング方式の直流―交流変換装置において2相交流出力を得る場合には、3相スイッチング回路を有する3相インバータ又はV結線構成のインバータを使用する。図1は従来のV結線構成の3相電圧型インバータを示す。この図1のインバータは、太陽電池、昇圧チョッパ、整流器、電解コンデンサもしくはバッテリ等で構成される直流電源50が接続された第1及び第2の直流端子1、2と、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb と、第1相(U相)スイッチング回路を構成する第1及び第2の主スイッチS1 、S2 と、第3相(W相)スイッチング回路を構成する第3及び第4の主スイッチS3 、S4 と、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列に接続された個別又は寄生(内蔵)の第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 と、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw と、第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2と、第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wと、電圧基準値発生器51と、鋸波発生器52と、第1及び第2の比較器53、54と、スイッチ制御信号形成回路55とから成る。
第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb は第1及び第2の直流端子1、2間に接続され且つ互いに直列に接続されている。第2相交流端子3vは第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。
A three-phase inverter having a three-phase switching circuit for obtaining a two-phase AC output in a switching DC-AC converter used in a power conditioner, uninterruptible power supply, motor drive inverter, battery charger, etc. Alternatively, an inverter having a V connection configuration is used. FIG. 1 shows a conventional three-phase voltage type inverter having a V-connection configuration. The inverter shown in FIG. 1 includes first and second DC terminals 1 and 2 to which a DC power source 50 composed of a solar cell, a boost chopper, a rectifier, an electrolytic capacitor, a battery, or the like is connected. The voltage dividing capacitors Ca and Cb, the first and second main switches S1 and S2 constituting the first phase (U phase) switching circuit, and the third and third constituting the third phase (W phase) switching circuit. 4 main switches S3 and S4, individual or parasitic (built-in) first to fourth main diodes D1 to D4 connected in parallel to the first to fourth main switches S1 to S4, and the first and first 2 reactors Lu and Lw, first and second filter capacitors Cf1 and Cf2, first, second and third phase AC terminals 3u, 3v and 3w, a voltage reference value generator 51, and a sawtooth wave Generator 52 and first and second comparators 53, 54 And a switch control signal forming circuit 55.
The first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb are connected between the first and second DC terminals 1 and 2 and connected in series with each other. The second-phase AC terminal 3v is connected to an interconnection point between the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb.

電圧基準値発生器51は、図2(A)に示す正弦波から成る第1相電圧基準値Vruと第3相電圧基準値Vrwを発生する。第1相電圧基準値Vruと第3相電圧基準値Vrwは60度の位相差を有する。図2には交流電圧の1周期Tac分が示されているのみであるが、電圧基準値発生器51は図2の第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwを繰返して発生する。
鋸波発生器52は、正弦波の第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwの繰返し周波数よりも十分に高い周波数で図2(A)の鋸波電圧Vt を発生する。
第1及び第2の比較器53、54は、第1及び第3相電圧基準値Vru、Vrwと鋸波電圧Vt とを比較して図2(B)(C)に示す第1及び第3の主スイッチS1 、S3 のための第1及び第3の制御信号Vg1、Vg3を発生する。スイッチ制御信号形成回路55は、図2(B)(C)の第1及び第3のスイッチ制御信号Vg1、vg3を第1及び第3の主スイッチS1 、S3 の制御端子(ゲート)に送ると共に、第1及び第3のスイッチ制御信号Vg1、Vg3の位相反転信号から成る第2及び第4のスイッチ制御信号Vg2、Vg4を形成して第2及び第4の主スイッチS2 、S4 の制御端子に送る。
The voltage reference value generator 51 generates a first phase voltage reference value Vru and a third phase voltage reference value Vrw composed of a sine wave shown in FIG. The first phase voltage reference value Vru and the third phase voltage reference value Vrw have a phase difference of 60 degrees. Although only one period Tac of the AC voltage is shown in FIG. 2, the voltage reference value generator 51 repeatedly generates the first and third phase voltage reference values Vru and Vrw of FIG.
The sawtooth generator 52 generates the sawtooth voltage Vt shown in FIG. 2A at a frequency sufficiently higher than the repetition frequency of the first and third phase voltage reference values Vru and Vrw of the sine wave.
The first and second comparators 53 and 54 compare the first and third phase voltage reference values Vru and Vrw with the sawtooth voltage Vt and compare the first and third comparators 53 and 54 shown in FIGS. The first and third control signals Vg1 and Vg3 for the main switches S1 and S3 are generated. The switch control signal forming circuit 55 sends the first and third switch control signals Vg1 and vg3 of FIGS. 2B and 2C to the control terminals (gates) of the first and third main switches S1 and S3. The second and fourth switch control signals Vg2 and Vg4, which are phase inversion signals of the first and third switch control signals Vg1 and Vg3, are formed and used as the control terminals of the second and fourth main switches S2 and S4. send.

ところで、図1の第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 で電流が直接に遮断されると、ターンオフ時に主スイッチS1 〜S4 に電気的ストレスがかかり、スイッチングサージ、スイッチングノイズ、及びスイッチング損失が生じる。また、主スイッチS1 〜S4 のターンオン時においてもスイッチングサージ及びスイッチング損失が問題になる。   By the way, if the current is directly cut off by the first to fourth main switches S1 to S4 in FIG. 1, an electrical stress is applied to the main switches S1 to S4 at the time of turn-off, and switching surge, switching noise, and switching loss are caused. Arise. In addition, switching surge and switching loss become a problem even when the main switches S1 to S4 are turned on.

3相フルブリッジ型インバータにおいて変換用スイッチをソフトスイッチングさせてスイッチングサージ、スイッチングノイズ、スイッチング損失を低減することは前記特許文献1に開示されている。しかし、前記特許文献1のソフトスイッチング回路を図1のV結線構成のインバータにそのまま使用することはできない。また、3相フルブリッジ型インバータはV結線構成のインバータに比べて主スイッチの数が多くなり、必然的にコスト高及び大型になるという欠点を有する。
本件出願人は特願2003−46219号において、図1のV結線構成のインバータのためのソフトスイッチング回路を提案した。しかし、ここにはインバータの対のスイッチからなるアームの短絡等の異常からインバータを保護する手段が開示されていない。
特開2000−262066号公報
Patent Document 1 discloses that a switching switch is soft-switched in a three-phase full-bridge inverter to reduce switching surge, switching noise, and switching loss. However, the soft switching circuit of Patent Document 1 cannot be used as it is in the inverter having the V-connection configuration shown in FIG. Further, the three-phase full-bridge type inverter has a disadvantage that the number of main switches is larger than that of an inverter having a V-connection configuration, which inevitably increases in cost and size.
In Japanese Patent Application No. 2003-46219, the present applicant has proposed a soft switching circuit for the inverter having the V-connection configuration shown in FIG. However, there is no disclosure of means for protecting the inverter from an abnormality such as a short circuit of an arm composed of a pair of inverter pairs.
JP 2000-262066 A

そこで、本発明が解決しようとする課題は、小型化、低コスト化が可能であると共に、主スイッチの電気的ストレスを容易且つ良好に低減することができ且つ異常時の保護を容易に達成することができる直流―交流変換装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is possible to reduce the size and cost, and it is possible to easily and satisfactorily reduce the electrical stress of the main switch and easily achieve protection in case of abnormality. It is to provide a direct current to alternating current conversion device.

次に、本発明を図面の符号を参照して説明する。但し、特許請求の範囲及びここでの参照符号は本願発明の理解を助けるためのものであって、本願発明を限定するものではない。
本願発明は、第1及び第2の直流端子(1、2)と、
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記第1の直流端子(1)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2の直流端子(2)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の直流端子(1)と前記中継端子(4)との間に接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記第1の補助スイッチ(Q1)及びこれよりも出力側の回路の異常を検出する異常検出手段(70又は70a及び72、又は72a)と、
前記異常検出手段の異常を示す出力に応答して前記第1の補助スイッチ(Q1)をオフに制御するオフ制御手段(73又は73a)と
を有していることを特徴とする直流―交流変換装置に係わるものである。
Next, the present invention will be described with reference to the reference numerals of the drawings. However, the claims and the reference numerals used here are for helping the understanding of the present invention, and do not limit the present invention.
The present invention includes first and second DC terminals (1, 2),
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the first DC terminal (1) and the second phase AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second DC terminal (2) and the second phase AC terminal (3v);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) connected between the first DC terminal (1) and the relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a repetition frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
An abnormality detecting means (70 or 70a and 72, or 72a) for detecting an abnormality of the first auxiliary switch (Q1) and a circuit on the output side from the first auxiliary switch (Q1);
DC-AC conversion characterized by having off control means (73 or 73a) for controlling the first auxiliary switch (Q1) to be turned off in response to an output indicating an abnormality of the abnormality detecting means. It relates to the device.

なお、請求項2に示すように、更に、前記第1の補助スイッチ(Q1)に対して並列接続された電圧クランプ回路を有することが望ましい。
また、前記電圧クランプ回路は、極性を有する第1及び第2のクランプ用コンデンサ(C11、C12)と逆流阻止用ダイオード(D11)との直列回路から成ることが望ましい。
また、直流―交流変換装置は、更に、前記第1のクランプ用コンデンサ(C11)に並列接続され且つその一端が前記第1の直流端子(1)に接続された第1の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13)と、前記第2のクランプ用コンデンサ(C12)に並列接続され且つその一端が前記第1の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13)の他端に接続された第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C14)と、前記第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13、C14)の相互接続点と前記第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca、Cb)の相互接続点との間に接続された第1の抵抗(R1)と、前記第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C14)の他端と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の抵抗(R2)とを有していることが望ましい。
また、前記異常検出手段は、前記第1の補助スイッチ(Q1)の端子間電圧、又は前記第1の補助スイッチ(Q1)を通って流れる電流、又は前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1、S2、S3、S4)の制御信号の異常を検出するものであることが望ましい。
また、直流―交流変換装置は、更に、前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1のフィルタ用リアクトル(Lu )と、前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第2のフィルタ用リアクトル(Lw )とを有していることが望ましい。
また、直流―交流変換装置は、更に、前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )に対して逆方向並列に接続された第1、第2、第3及び第4の主ダイオード又は寄生ダイオード(D1 、D2 、D3 、D4 )を有していることが望ましい。
また、前記補助スイッチ制御回路(6)は、前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )の内の少なくとも1つのターンオン時点(t3 )よりも少し前の第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )よりも少し後の第2の時点(t6 )まで前記第1の補助スイッチ(Q1 )をオフ状態に制御し且つ前記第2の補助スイッチ(Q2 )をオン状態に制御する機能を有し、前記第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )までの第1の時間長(Ta )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記ターンオン時点までに前記中継端子(4)と前記第2の直流端子(2)との間の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされ、前記ターンオン時点(t3 )から前記第2の時点(t6 )までの第2の時間長(Tb )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記第2の時点(t6 )までに前記第1の補助スイッチ(Q1 )の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされていることが望ましい。
According to a second aspect of the present invention, it is desirable to further include a voltage clamp circuit connected in parallel to the first auxiliary switch (Q1).
Preferably, the voltage clamp circuit is composed of a series circuit of first and second clamping capacitors (C11, C12) having polarity and a backflow prevention diode (D11).
The DC-AC converter further includes a first transient surge absorbing capacitor connected in parallel to the first clamping capacitor (C11) and having one end connected to the first DC terminal (1). (C13) and a second transient surge absorbing capacitor connected in parallel to the second clamping capacitor (C12) and having one end connected to the other end of the first transient surge absorbing capacitor (C13) (C14) between the interconnection point of the first and second transient surge absorbing capacitors (C13, C14) and the interconnection point of the first and second voltage dividing capacitors (Ca, Cb) And a second resistor (R1) connected between the other end of the second transient surge absorbing capacitor (C14) and the second DC terminal (2). R2) is desirable.
In addition, the abnormality detecting means may be configured such that the voltage across the first auxiliary switch (Q1), the current flowing through the first auxiliary switch (Q1), or the first, second, third and second It is desirable to detect an abnormality in the control signals of the four main switches (S1, S2, S3, S4).
The DC-AC converter further includes a first filter reactor (Lu) connected between the first and second main switches (S1, S2) and the first phase AC terminal (3u). ) And a second filter reactor (Lw) connected between the third and fourth main switches (S3, S4) and the third-phase AC terminal (3w). Is desirable.
Further, the DC-AC converter further includes a first and a second connected in reverse parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4). It is desirable to have third and fourth main diodes or parasitic diodes (D1, D2, D3, D4).
The auxiliary switch control circuit (6) starts from a first time (t1) slightly before the turn-on time (t3) of at least one of the first to fourth main switches (S1 to S4). The first auxiliary switch (Q1) is controlled to be off and the second auxiliary switch (Q2) is controlled to be on until a second time (t6) slightly after the turn-on time (t3). The relay terminal (4) has a function, and the first time length (Ta) from the first time point (t1) to the turn-on time point (t3) is reduced to the turn-on time point by the action of the resonance reactor (Lr). ) And the second DC terminal (2) is set to a time length during which the voltage between the turn-on time (t3) and the second time point (t6) can be made zero. The time length (Tb) of the resonance reactor It is desirable that the time length is set so that the voltage of the first auxiliary switch (Q1) can be zero or almost zero by the second time point (t6) by the action of Torr (Lr).

各請求項の発明によれば、第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2) 及び第1及び第2の補助ダイオード(Da 、Db) 及び共振リアクトル(Lr) を本願発明で特定された状態に接続することによってV結線構成の第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4) の電気的ストレスを低減し、スイッチングサージ、スイッチングノイズ、及びスイッチング損失を低減することができる。
また、異常検出手段で異常を検出して第1の補助スイッチ(Q1)をオフに制御することにより、異常電流が遮断される。従って、第1の補助スイッチ(Q1)がソフトスイッチング用として機能すると共にヒューズ等の保護素子としても機能する。このため、ソフトスイッチング機能と保護機能とを有する直流―交流変換装置の小型化、低コスト化を図ることができ、且つ個別な保護素子が主電流通路に接続されないので、ここでの電力損失の低減が可能になり、更に、配線インピーダンスの増大を抑えてこれに基づく第1〜第4の主スイッチ(Q1〜Q4)のオン・オフに基づくサージ電圧の増大を抑制することができる。
また、請求項2及び3によれば、電圧クランプ回路を設けることによって、第1の補助スイッチ(Q1)をオフにした時に生じるサージ電圧を吸収することができる。
また、請求項4の発明によれば、第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13、C14)と第1及び第2の抵抗(R1、R2)とによって、過渡サージを低減することができると共に第1及び第2のクランプ用コンデンサ(C11、C12)の耐圧を第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca、Cb)の耐圧と同程度に低くすることができる。
According to the invention of each claim, the first and second auxiliary switches (Q1, Q2), the first and second auxiliary diodes (Da, Db), and the resonant reactor (Lr) are specified in the present invention. By connecting to, the electrical stress of the first to fourth main switches (S1 to S4) of the V connection configuration can be reduced, and switching surge, switching noise, and switching loss can be reduced.
Further, the abnormal current is interrupted by detecting the abnormality with the abnormality detecting means and controlling the first auxiliary switch (Q1) to be turned off. Therefore, the first auxiliary switch (Q1) functions for soft switching and also functions as a protective element such as a fuse. For this reason, it is possible to reduce the size and cost of a DC-AC converter having a soft switching function and a protection function, and the individual protection elements are not connected to the main current path. Further, the increase of the wiring impedance can be suppressed, and the increase of the surge voltage based on the on / off of the first to fourth main switches (Q1 to Q4) based on this can be suppressed.
According to the second and third aspects, the surge voltage generated when the first auxiliary switch (Q1) is turned off can be absorbed by providing the voltage clamp circuit.
According to the invention of claim 4, transient surges can be reduced by the first and second transient surge absorbing capacitors (C13, C14) and the first and second resistors (R1, R2). In addition, the breakdown voltage of the first and second clamping capacitors (C11, C12) can be reduced to the same level as the breakdown voltage of the first and second voltage dividing capacitors (Ca, Cb).

次に、図3〜図11を参照して本発明の実施形態を説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図3に示す実施例1の直流―交流変換装置即ちインバータ装置は、図1のインバータと同様に、太陽電池、昇圧チョッパ、整流器、電解コンデンサもしくはバッテリ等で構成される直流電源が接続される第1及び第2の直流端子1、2と、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb と、第1相(U相)スイッチング回路を構成する第1及び第2の主スイッチS1 、S2 と、第3相(W相)スイッチング回路を構成する第3及び第4の主スイッチS3 、S4 と、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列に接続された個別又は寄生(内蔵)ダイオードから成る第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 と、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw と、第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2と、第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wとを有する他に、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に並列接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサC1 、C2 、C3 、C4 と、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2と、第1及び第2の補助ダイオードDa 、Db と、共振リアクトルLrと、主スイッチ制御回路5と、補助スイッチ制御回路6と、第1及び第2の電流検出器CTu、CTwと、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12と、第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14と、第1及び第2の抵抗R1、R2と、電圧検出回路70とを有する。次に各部の構成を詳しく説明する。   The DC-AC converter or inverter device of Example 1 shown in FIG. 3 is connected to a DC power source composed of a solar cell, a boost chopper, a rectifier, an electrolytic capacitor, a battery, or the like, similarly to the inverter of FIG. 1 and second DC terminals 1 and 2, first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb, and first and second main switches S1 and S2 constituting a first phase (U phase) switching circuit. And the third and fourth main switches S3 and S4 constituting the third phase (W phase) switching circuit and the individual or parasitic (internal) connected in parallel to the first to fourth main switches S1 to S4 First to fourth main diodes D1 to D4 made of diodes, first and second reactors Lu and Lw, first and second filter capacitors Cf1 and Cf2, and first, second and third Phase AC terminals 3u, 3v, 3w and The first, second, third and fourth resonance capacitors C1, C2, C3, C4 and the first and second capacitors connected in parallel to the first to fourth main switches S1 to S4 are provided. Auxiliary switches Q1, Q2, first and second auxiliary diodes Da, Db, resonant reactor Lr, main switch control circuit 5, auxiliary switch control circuit 6, and first and second current detectors CTu. , CTw, first and second clamping capacitors C11, C12, first and second transient surge absorbing capacitors C13, C14, first and second resistors R1, R2, and a voltage detection circuit 70 And have. Next, the structure of each part is demonstrated in detail.

図3では第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 と第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 はIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)で示されているが、これ等をNPN型又はPNP型トランジスタ、電界効果トランジスタ等の別の制御可能な半導体スイッチ等とすることができる。   In FIG. 3, the first to fourth main switches S1 to S4 and the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 are shown as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). These are NPN type or PNP type. Another controllable semiconductor switch, such as a transistor, a field effect transistor, or the like can be used.

第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 に逆方向並列に接続された第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 は個別ダイオードであってもよいし、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 の半導体基体中に形成される周知の寄生即ち内蔵ダイオードであってもよい。また、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 に逆方向並列に接続された第1及び第2の補助ダイオードDa 、Db は個別ダイオードであってもよいし、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の半導体基体中に形成される周知の寄生即ち内蔵ダイオードであってもよい。第1〜第4の主ダイオードD1 〜D4 は第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wに接続された負荷の電力を直流側に回生する方向性を有する。第1及び第2の補助ダイオードDa 、Dbは第1及び第2の直流端子1,2間の電圧で逆バイアスされる方向性を有する。   The first to fourth main diodes D1 to D4 connected in reverse parallel to the first to fourth main switches S1 to S4 may be individual diodes, or the first to fourth main switches S1 to S4. It may be a known parasitic or built-in diode formed in the semiconductor substrate of S4. The first and second auxiliary diodes Da and Db connected in reverse parallel to the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 may be individual diodes, or the first and second auxiliary switches. It may be a known parasitic or built-in diode formed in the semiconductor substrate of Q1 and Q2. The first to fourth main diodes D1 to D4 have a direction to regenerate the power of the load connected to the first, second and third phase AC terminals 3u, 3v and 3w to the DC side. The first and second auxiliary diodes Da and Db have a direction that is reverse-biased by the voltage between the first and second DC terminals 1 and 2.

スナバコンデンサとも呼ぶことができる第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 は個別コンデンサであってもよいし、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 の主端子間(コレクタ・エミッタ間)の寄生容量であってもよい。図3では個別コンデンサの容量と寄生容量との和が第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 として示されている。   The first to fourth resonance capacitors C1 to C4, which can also be called snubber capacitors, may be individual capacitors, or between the main terminals of the first to fourth main switches S1 to S4 (between collector and emitter). May be a parasitic capacitance. In FIG. 3, the sum of the capacitance of the individual capacitors and the parasitic capacitance is shown as first to fourth resonance capacitors C1 to C4.

電解コンデンサから成る第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb は第1及び第2の直流端子1、2間に接続され且つ互いに直列に接続されている。第2相交流端子3vは第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。   The first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb made of electrolytic capacitors are connected between the first and second DC terminals 1 and 2 and are connected in series with each other. The second-phase AC terminal 3v is connected to an interconnection point between the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb.

図3のインバータ装置は中継端子4を有する。ここでの中継端子4は接続導体、又は電気回路の一部、又はソフトスイッチング回路とインバータ回路との境界点を意味する。   The inverter device of FIG. 3 has a relay terminal 4. The relay terminal 4 here means a connecting conductor, a part of an electric circuit, or a boundary point between a soft switching circuit and an inverter circuit.

第1の補助スイッチQ1 は、第1の直流端子1から中継端子4に向って電流を流す方向性を有して第1の直流端子1と中継端子4との間に接続されている。   The first auxiliary switch Q1 is connected between the first DC terminal 1 and the relay terminal 4 so as to flow current from the first DC terminal 1 toward the relay terminal 4.

第2の補助スイッチQ2 と共振リアクトルLrとの直列回路は、中継端子4と第2相交流端子3v及び第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の相互接続点に接続されている。第2の補助スイッチQ2 は中継端子4から第2の電圧分割用コンデンサCb に向って電流を流す方向性を有する。
インダクタとしての共振リアクトルLrは、第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 と共振するものであり、転流リアクトルと呼ぶこともできるものである。
The series circuit of the second auxiliary switch Q2 and the resonant reactor Lr is connected to the junction point of the relay terminal 4, the second phase AC terminal 3v, and the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb. The second auxiliary switch Q2 has a direction of flowing current from the relay terminal 4 to the second voltage dividing capacitor Cb.
The resonance reactor Lr as an inductor resonates with the first to fourth resonance capacitors C1 to C4 and can also be called a commutation reactor.

第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wは、互いに120度の位相差を有する第1、第2及び第3の線間電圧Vuv、Vvw、Vwuを出力するものであり、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 がインバータ動作している時には、第1、第2及び第3相出力交流端子として機能する。   The first, second, and third phase AC terminals 3u, 3v, 3w output the first, second, and third line voltages Vuv, Vvw, Vwu having a phase difference of 120 degrees from each other. When the first to fourth main switches S1 to S4 are operating as inverters, they function as first, second and third phase output AC terminals.

インバータ回路の第1の主スイッチS1 は、中継端子4と第1相交流端子3uとの間に第1のリアクトルLu を介して接続されている。第2の主スイッチS2 は、第1相交流端子3uと第2の直流端子2との間に第1のリアクトルLu を介して接続されている。第3の主スイッチS3 は中継端子4と第3相交流端子3wとの間に第2のリアクトルLw を介して接続されている。第4の主スイッチS4 は第3相交流端子3wと第2の直流端子2との間に第2のリアクトルLw を介して接続されている。従って、第1及び第2の主スイッチS1 、S2 は第1相(U相)ハーフブリッジ変換回路を構成し、第3及び第4の主スイッチS3 、S4 は第3相(W相)ハーフブリッジ変換回路を構成している。   The first main switch S1 of the inverter circuit is connected between the relay terminal 4 and the first phase AC terminal 3u via a first reactor Lu. The second main switch S2 is connected between the first phase AC terminal 3u and the second DC terminal 2 via the first reactor Lu. The third main switch S3 is connected between the relay terminal 4 and the third phase AC terminal 3w via a second reactor Lw. The fourth main switch S4 is connected between the third-phase AC terminal 3w and the second DC terminal 2 via the second reactor Lw. Accordingly, the first and second main switches S1 and S2 constitute a first-phase (U-phase) half-bridge conversion circuit, and the third and fourth main switches S3 and S4 are third-phase (W-phase) half-bridges. A conversion circuit is configured.

第1のリアクトルLu は第1及び第2の主スイッチS1 、S2 の相互接続点と第1相交流端子3uとの間に直列に接続されている。第2のリアクトルLw は第3及び第4の主スイッチS3 、S4 の相互接続点と第3相交流端子3wとの間に直列に接続されている。第1及び第2のリアクトルLu、Lwは第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のオン・オフによる高周波成分を除去するフィルタとして機能する。
第1のフィルタ用コンデンサCf1は第1及び第2相交流端子3u、3v間に接続されている。第2のフィルタ用コンデンサCf2は第2及び第3相交流端子3v、3w間に接続されている。第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2は第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のオン・オフによる高周波成分を除去するものである。
第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 の容量、及び第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1、Cf2の容量は、第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の容量よりも大幅に小さい。
The first reactor Lu is connected in series between the interconnection point of the first and second main switches S1, S2 and the first phase AC terminal 3u. The second reactor Lw is connected in series between the interconnection point of the third and fourth main switches S3 and S4 and the third phase AC terminal 3w. The first and second reactors Lu and Lw function as filters that remove high-frequency components due to on / off of the first to fourth main switches S1 to S4.
The first filter capacitor Cf1 is connected between the first and second phase AC terminals 3u, 3v. The second filter capacitor Cf2 is connected between the second and third phase AC terminals 3v and 3w. The first and second filter capacitors Cf1 and Cf2 are for removing high-frequency components due to on / off of the first to fourth main switches S1 to S4.
The capacities of the first to fourth resonance capacitors C1 to C4 and the capacities of the first and second filter capacitors Cf1 and Cf2 are much larger than the capacities of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb. Small.

電圧クランプ回路を構成するための第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12は逆流阻止用ダイオードD11を介して第1の補助スイッチQ1に並列に接続されている。即ち、第1のクランプ用コンデンサC11の一端が第1の補助スイッチQ1と第1の電圧分割用コンデンサCaとの相互接続点に接続されている。第2のクランプ用コンデンサC12の一端は第1のクランプ用コンデンサC11の他端に接続されている。逆流阻止用ダイオードD11は第2のクランプ用コンデンサC12の他端と第1の補助スイッチQ1のエミッタとの間に接続されている。第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12は例えば電解コンデンサ等の有極コンデンサであり、第1の補助スイッチQ1のターンオフ時点の直前に流れていた電流を吸収することが可能な比較的大きな容量を有し、第1の補助スイッチQ1のオフ期間にそれぞれの一端側が正電位になるように充電される。電解コンデンサは比較的小型であるにも拘らず比較的大きい容量を有するので、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12として適している。   First and second clamping capacitors C11 and C12 for constituting a voltage clamping circuit are connected in parallel to the first auxiliary switch Q1 via a backflow prevention diode D11. That is, one end of the first clamping capacitor C11 is connected to an interconnection point between the first auxiliary switch Q1 and the first voltage dividing capacitor Ca. One end of the second clamping capacitor C12 is connected to the other end of the first clamping capacitor C11. The reverse current blocking diode D11 is connected between the other end of the second clamping capacitor C12 and the emitter of the first auxiliary switch Q1. The first and second clamping capacitors C11 and C12 are polar capacitors such as electrolytic capacitors, for example, and are relatively large capable of absorbing the current flowing immediately before the first auxiliary switch Q1 is turned off. The first auxiliary switch Q1 has a capacity and is charged so that one end side of the first auxiliary switch Q1 has a positive potential. Since the electrolytic capacitor has a relatively large capacity despite being relatively small, it is suitable as the first and second clamping capacitors C11 and C12.

第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14は、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12よりも容量の小さい例えばフイルムコンデンサ等の無極コンデンサであって、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12に対してそれぞれ並列接続されている。即ち、第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14の一端は第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の一端にそれぞれ接続され、第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14の他端は第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の他端にそれぞれ接続されている。第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の耐圧を低減するために、第1のクランプ用コンデンサC11が第1の抵抗R1を介して第1の電圧分割用コンデンサCaに並列に接続され、また、第2のクランプ用コンデンサC12が第2の抵抗R2を介して第2の電圧分割用コンデンサCbに並列に接続されている。即ち、第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14の相互接続点が第1の抵抗R1を介して第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa、Cbの相互接続点に接続され、また、第2の過渡サージ吸収用コンデンサC14の他端が第2の抵抗R2を介して第2の直流端子2に接続されている。   The first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 are nonpolar capacitors such as film capacitors having a smaller capacity than the first and second clamping capacitors C11 and C12. The clamp capacitors C11 and C12 are respectively connected in parallel. That is, one end of each of the first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 is connected to one end of each of the first and second clamp capacitors C11 and C12, and the first and second transient surge absorbing capacitors C13. , C14 is connected to the other ends of the first and second clamping capacitors C11, C12, respectively. In order to reduce the withstand voltage of the first and second clamping capacitors C11 and C12, the first clamping capacitor C11 is connected in parallel to the first voltage dividing capacitor Ca through the first resistor R1, The second clamping capacitor C12 is connected in parallel to the second voltage dividing capacitor Cb via the second resistor R2. That is, the interconnection point between the first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 is connected to the interconnection point between the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb via the first resistor R1. The other end of the second transient surge absorbing capacitor C14 is connected to the second DC terminal 2 via the second resistor R2.

第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のための第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1、Vg2、Vg3、Vg4を形成するために、第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw と主スイッチ制御回路5とが設けられている。また、第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御信号Vq1、Vq2を形成するために補助スイッチ制御回路6が設けられている。第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw は、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw を流れる電流Iu 、Iw を検出し、ライン7、8によって主スイッチ制御回路5及び補助スイッチ制御回路6に送る。主スイッチ制御回路5は第1、第2、第3及び第4の出力ライン9、10、11、12は第1、第2、第3及び第4の主スイッチS1 、S2 、S3 、S4 の制御端子(ゲート)に駆動回路(図示せず)を介して接続される。主スイッチ制御回路5は第1、第2及び第3相交流端子3u、3v、3wに3相交流電圧を得ることができるように周知の方法で第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1〜Vg4を形成する。   In order to form the first to fourth main switch control signals Vg1, Vg2, Vg3, Vg4 for the first to fourth main switches S1 to S4, first and second current detectors CTu, CTw and A main switch control circuit 5 is provided. Further, an auxiliary switch control circuit 6 is provided to form control signals Vq1 and Vq2 for the first and second auxiliary switches Q1 and Q2. The first and second current detectors CTu and CTw detect the currents Iu and Iw flowing through the first and second reactors Lu and Lw, and the main switch control circuit 5 and the auxiliary switch control circuit 6 are detected by lines 7 and 8, respectively. Send to. The main switch control circuit 5 has first, second, third and fourth output lines 9, 10, 11 and 12 for the first, second, third and fourth main switches S1, S2, S3 and S4. The control terminal (gate) is connected via a drive circuit (not shown). The main switch control circuit 5 has a first to a fourth main switch control signals Vg1 to Vg1 in a well-known manner so that a three-phase AC voltage can be obtained at the first, second and third phase AC terminals 3u, 3v and 3w. Vg4 is formed.

補助スイッチ制御回路6は、電流Iu 、Iw を検出するライン7、8に接続されていると共にライン15によって主スイッチ制御回路5に接続され、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のターンオン時点以前に第1〜第4の共振用コンデンサC1 〜C4 の電圧及び中継端子4と第2の直流端子2との間の電圧を電源電圧よりも低い零又はほぼ零にするための第1及び第2の補助スイッチ制御信号Vq1、Vq2を形成してライン13、14に送出する。ライン13、14は第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御端子(ゲート)に駆動回路(図示せず)を介して接続される。
また、補助スイッチ制御回路6は、ライン71によって異常検出手段の一部としての電圧検出回路70に接続され、異常時に第1の補助スイッチQ1をオフにする機能を有する。電圧検出回路70は、第1の補助スイッチQ1の主端子間電圧即ちコレクタ・エミッタ間電圧Vceを検出し、この検出値をライン71によって補助スイッチ制御回路6に送る。なお、電圧検出回路70の代わりに図3において点線で示すように第1の補助スイッチQ1を通る電流が流れるラインにCT(カレントトランス)等の電流検出器70aを設け、これによって第1の補助スイッチQ1を通る電流を検出し、この検出値をライン71によって補助スイッチ制御回路6に送ることができる。また、個別の電流検出器70aを設ける代わりに、IGBT等から成る第1の補助スイッチQ1に一体的に電流検出手段を設けることができる。また、異常検出のために、IGBTから成る第1の補助スイッチQ1に内蔵された一般にRTC回路と呼ばれているものによってゲート電圧低下を検出し、これを異常検出に使用することができる。
The auxiliary switch control circuit 6 is connected to the lines 7 and 8 for detecting the currents Iu and Iw, and is connected to the main switch control circuit 5 by the line 15, and when the first to fourth main switches S1 to S4 are turned on. The first and second for previously setting the voltage of the first to fourth resonance capacitors C1 to C4 and the voltage between the relay terminal 4 and the second DC terminal 2 to zero or almost zero lower than the power supply voltage. Two auxiliary switch control signals Vq1 and Vq2 are formed and sent to lines 13 and 14, respectively. The lines 13 and 14 are connected to control terminals (gates) of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 through a drive circuit (not shown).
The auxiliary switch control circuit 6 is connected to a voltage detection circuit 70 as a part of the abnormality detection means by a line 71, and has a function of turning off the first auxiliary switch Q1 when an abnormality occurs. The voltage detection circuit 70 detects the voltage between the main terminals of the first auxiliary switch Q1, that is, the collector-emitter voltage Vce, and sends the detected value to the auxiliary switch control circuit 6 via the line 71. In place of the voltage detection circuit 70, a current detector 70a such as a CT (current transformer) is provided on a line through which a current passes through the first auxiliary switch Q1 as shown by a dotted line in FIG. The current through the switch Q1 can be detected and this detected value can be sent to the auxiliary switch control circuit 6 via the line 71. Further, instead of providing the individual current detector 70a, the current detecting means can be provided integrally with the first auxiliary switch Q1 made of IGBT or the like. Further, for abnormality detection, a gate voltage drop can be detected by a so-called RTC circuit incorporated in the first auxiliary switch Q1 made of IGBT, and this can be used for abnormality detection.

図4は図3の主スイッチ制御回路5及び補助スイッチ制御回路6を詳しく示す回路図である。主スイッチ制御回路5は、図1の従来のインバータの制御回路と同様に形成された電圧基準値発生器51、鋸波発生器52、第1及び第2の比較器53、54、主スイッチ制御信号形成回路55の他に、第1の補正回路としてのU相補正回路56及び第2の補正回路としてのW相補正回路57を有する。   FIG. 4 is a circuit diagram showing in detail the main switch control circuit 5 and the auxiliary switch control circuit 6 of FIG. The main switch control circuit 5 includes a voltage reference value generator 51, a sawtooth generator 52, first and second comparators 53 and 54, which are formed in the same manner as the conventional inverter control circuit of FIG. In addition to the signal forming circuit 55, a U-phase correction circuit 56 as a first correction circuit and a W-phase correction circuit 57 as a second correction circuit are provided.

電圧基準値発生器51は、図5(B)(C)に示す第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwを周期Tacを有して繰返して発生する。第1の電圧基準値Vruは3相正弦波交流電圧の第1相即ちU相と第2相即ちV相との間の線間電圧Vuvと同一の正弦波であり、第2の電圧基準値Vrwは第2相即ちV相と第3相即ちW相との間の線間電圧Vvwに対して180度の位相差を有する逆相線間電圧Vwvと同一の正弦波である。従って、図5(B)及び図5(C)に示すように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwは60度の位相差を有し、第2の電圧基準値Vrwは第1の電圧基準値Vruよりも60度進んでいる。なお、図5(B)及び図5(C)の第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwは図2(A)示す第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwと同一であり、第1の電圧基準値Vruを基準にすると第2の電圧基準値Vrwは第1の電圧基準値Vruよりも300度遅れている。   The voltage reference value generator 51 repeatedly generates the first and second voltage reference values Vru and Vrw shown in FIGS. 5B and 5C with a period Tac. The first voltage reference value Vru is the same sine wave as the line voltage Vuv between the first phase, that is, the U phase and the second phase, ie, the V phase, of the three-phase sine wave AC voltage, and the second voltage reference value. Vrw is the same sine wave as the negative phase line voltage Vwv having a phase difference of 180 degrees with respect to the line voltage Vvw between the second phase, ie, the V phase and the third phase, ie, the W phase. Accordingly, as shown in FIGS. 5B and 5C, the first and second voltage reference values Vru and Vrw have a phase difference of 60 degrees, and the second voltage reference value Vrw is the first voltage reference value Vrw. It is 60 degrees ahead of the voltage reference value Vru. Note that the first and second voltage reference values Vru and Vrw in FIGS. 5B and 5C are the same as the first and second voltage reference values Vru and Vrw shown in FIG. When the first voltage reference value Vru is used as a reference, the second voltage reference value Vrw is delayed by 300 degrees from the first voltage reference value Vru.

鋸波発生器52は第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwの周波数(例えば50Hz)よりも十分に高い周波数(例えば20kHz )で図5(A)に示す鋸波電圧Vt を発生する。この鋸波電圧Vt は傾斜して立上った後に垂直に立下っている。勿論、図5(A)の鋸波電圧Vt と傾きが逆の鋸波電圧とすることもできる。U相及びW相補正回路56、57は鋸波発生器52と第1及び第2の比較器53、54との間に接続され、第1及び第2の電流検出器CTu 、CTw の出力ライン7、8の信号に応答して鋸波電圧Vt の位相を制御する。即ち、U相補正回路56は、図5(B)に示すように、図5(E)に示すU相負荷電流Iu が正の半波の期間t0 〜t3 には図5(A)の鋸波電圧Vt と同一の正相鋸波電圧を出力し、U相負荷電流Iu が負の半波の期間t3 〜t6 には図5(A)の鋸波電圧Vt と逆相の鋸波電圧を出力する。図5(B)の正相鋸波電圧と逆相鋸波電圧との合成から成る第1の補正鋸波電圧Vtuは第1の比較器53に入力する。   The sawtooth generator 52 generates the sawtooth voltage Vt shown in FIG. 5A at a frequency (for example, 20 kHz) sufficiently higher than the frequency (for example, 50 Hz) of the first and second voltage reference values Vru and Vrw. The sawtooth voltage Vt rises at an inclination and then falls vertically. Of course, a sawtooth voltage having a slope opposite to that of the sawtooth voltage Vt in FIG. The U-phase and W-phase correction circuits 56 and 57 are connected between the sawtooth generator 52 and the first and second comparators 53 and 54, and output lines of the first and second current detectors CTu and CTw. The phase of the sawtooth voltage Vt is controlled in response to the signals 7 and 8. That is, as shown in FIG. 5B, the U-phase correction circuit 56 performs the saw operation shown in FIG. 5A during the period t0 to t3 when the U-phase load current Iu shown in FIG. The same phase sawtooth voltage as the wave voltage Vt is output, and the sawtooth voltage Vt of the phase opposite to that of the sawtooth voltage Vt in FIG. 5A is output during the period t3 to t6 when the U phase load current Iu is negative half wave. Output. A first corrected sawtooth voltage Vtu, which is a combination of the positive phase sawtooth voltage and the negative phase sawtooth voltage shown in FIG. 5B, is input to the first comparator 53.

W相補正回路57は、図5(C)に示すように、図5(E)に示すW相負荷電流Iw が正の半波の期間to 〜t1 及びt4 〜t6 で図5(A)の鋸波電圧Vt と同一の正相鋸波電圧を出力し、W相負荷電流Iw が負の半波の期間t1 〜t4 で逆相鋸波電圧を出力する。図5(C)に示す正相鋸波電圧と逆相鋸波電圧との合成から成る第2の鋸波電圧Vtwは第2の比較器54に入力する。なお、図5(B)(C)から明らかなように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwの正ピークと負ピークとの中間位置と第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwの正ピークと負ピークとの中間位置とが互いに一致するようにそれぞれのレベルが設定されている。   As shown in FIG. 5 (C), the W-phase correction circuit 57 is shown in FIG. 5 (A) in the periods to to t1 and t4 to t6 in which the W-phase load current Iw shown in FIG. A positive-phase sawtooth voltage equal to the sawtooth voltage Vt is output, and a negative-phase sawtooth voltage is output during a period t1 to t4 in which the W-phase load current Iw is negative half-wave. A second sawtooth voltage Vtw that is a combination of the positive-phase sawtooth voltage and the negative-phase sawtooth voltage shown in FIG. 5C is input to the second comparator 54. As is apparent from FIGS. 5B and 5C, the intermediate position between the positive and negative peaks of the first and second voltage reference values Vru and Vrw and the first and second corrected sawtooth voltages Vtu, The respective levels are set so that the intermediate positions of the positive and negative peaks of Vtw coincide with each other.

電圧基準値発生器51とU相及びW相補正回路56、57と主スイッチ制御信号形成回路55とに接続された第1及び第2の比較器53、54は、図5(B)(C)に示すように第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwと第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwとを比較し、図5(F)(G)に示す第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3を形成し、主スイッチ制御信号形成回路55に送る。なお、第1及び第2の比較器53、54は、第1及び第2の電圧基準値Vru、Vrwが第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwよりも大きい時に高レベル即ち論理の1を出力し、これ以外で低レベル即ち論理の0を出力する。   The first and second comparators 53 and 54 connected to the voltage reference value generator 51, the U-phase and W-phase correction circuits 56 and 57, and the main switch control signal forming circuit 55 are shown in FIG. ), The first and second voltage reference values Vru, Vrw are compared with the first and second corrected sawtooth voltages Vtu, Vtw, and the first and second voltage reference values Vru, Vtw shown in FIGS. 3 main switch control signals Vg1 and Vg3 are formed and sent to the main switch control signal forming circuit 55. The first and second comparators 53 and 54 have a high level, that is, a logic level when the first and second voltage reference values Vru and Vrw are larger than the first and second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw. 1 is output, and other than this, low level, that is, logic 0 is output.

主スイッチ制御信号形成回路55は、第1及び第2の比較器53、54で形成された第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3をライン9、11を介して図3の第1及び第3の主スイッチS1 、S3 の制御端子に送ると共に、第1及び第3の主スイッチ制御信号Vg1、Vg3の逆相信号から成る第2及び第4の主スイッチ制御信号Vg2、Vg4を形成し、ライン10、12を介して図3の第2及び第4の主スイッチS2 、S4 の制御端子に送る。なお、主スイッチ制御信号形成回路55は、周知のデッドタイム付与手段を含む。このデッドタイム付与手段によって、第1及び第2の主スイッチS1 、S2 が同時にオンになることを阻止する期間、及び第3及び第4の主スイッチS3 、S4 が同時にオンになることを阻止する期間が設けられる。   The main switch control signal forming circuit 55 receives the first and third main switch control signals Vg1 and Vg3 formed by the first and second comparators 53 and 54 via the lines 9 and 11 and the first switch shown in FIG. And second and fourth main switch control signals Vg2 and Vg4, which are made of opposite phase signals of the first and third main switch control signals Vg1 and Vg3, and are sent to the control terminals of the third main switches S1 and S3. Then, the signals are sent to the control terminals of the second and fourth main switches S2 and S4 in FIG. The main switch control signal forming circuit 55 includes a known dead time giving means. This dead time providing means prevents the first and second main switches S1, S2 from being turned on at the same time, and prevents the third and fourth main switches S3, S4 from being turned on at the same time. A period is provided.

図4の補助スイッチ制御回路6は、第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 をソフトスイッチングできるように第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 をオン・オフ制御する機能と、第1の補助スイッチQ1及びこれよりも出力側の回路の異常時に第1の補助スイッチQ1をオフにして回路を保護する機能とを得るために、第1の電圧レベルVtaを設定するためのVta設定回路58、第2の電圧レベルVtbを設定するためのVtb設定回路59、第3及び第4の比較器60、61、排他的OR回路62、NOT回路63、異常検出回路72、及びオフ制御スイッチ73を有する。 なお、鋸波発生器52を補助スイッチ制御回路6に含めることができる。   The auxiliary switch control circuit 6 shown in FIG. 4 has a function for controlling on / off of the first and second auxiliary switches Q1, Q2 so that the first to fourth main switches S1-S4 can be soft-switched, and a first function. A Vta setting circuit 58 for setting the first voltage level Vta in order to obtain a function of protecting the circuit by turning off the first auxiliary switch Q1 when the auxiliary switch Q1 and the circuit on the output side thereof are abnormal. A Vtb setting circuit 59 for setting the second voltage level Vtb, third and fourth comparators 60 and 61, an exclusive OR circuit 62, a NOT circuit 63, an abnormality detection circuit 72, and an off control switch 73. Have. Note that the sawtooth generator 52 can be included in the auxiliary switch control circuit 6.

Vta設定回路58は、図6(A)の上側に示す第1の電圧レベルVtaを設定し、これを第3の比較器60に供給するものである。Vtb設定回路59は、図6(A)の下側に示す第2の電圧レベルVtbを設定し、これを第4の比較器61に供給するものである。なお、Vta設定回路58及びVtb設定回路59は演算手段を含み、ライン7、8のU相及びW相負荷電流Iu 、Iw と図3の各部の定数とに基づいて図6及び図7のt1 〜t3 期間Ta 及びt3 〜t6 期間Tb が最適時間長になるように第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを決定する。この際、鋸波電圧Vt の振幅を考慮して第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを決定する。
第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbは第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 のオン・オフのタイミングを決定するので、第1及び第2のタイミング信号指令値と呼ぶこともできる。この第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを、鋸波電圧Vt を横切る一定値とすることも可能であるが、この実施形態では、U相負荷電流Iu 及びW相負荷電流Iw の変化に応じて切り換えている。このために、Vta設定回路58及びVtb設定回路59はU相及びW相負荷電流Iu 、Iw の検出ライン7、8に接続されている。
The Vta setting circuit 58 sets the first voltage level Vta shown on the upper side of FIG. 6A and supplies it to the third comparator 60. The Vtb setting circuit 59 sets a second voltage level Vtb shown on the lower side of FIG. 6A and supplies it to the fourth comparator 61. The Vta setting circuit 58 and the Vtb setting circuit 59 include calculation means, and are based on the U-phase and W-phase load currents Iu and Iw of the lines 7 and 8 and the constants of the respective parts in FIG. The first and second voltage levels Vta and Vtb are determined so that the .about.t3 period Ta and the t3 to t6 period Tb have the optimum time length. At this time, the first and second voltage levels Vta and Vtb are determined in consideration of the amplitude of the sawtooth voltage Vt.
Since the first and second voltage levels Vta and Vtb determine the on / off timings of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2, they can also be referred to as first and second timing signal command values. The first and second voltage levels Vta and Vtb can be set to constant values across the sawtooth voltage Vt. In this embodiment, the U-phase load current Iu and the W-phase load current Iw are changed. Switching is performed accordingly. For this purpose, the Vta setting circuit 58 and the Vtb setting circuit 59 are connected to the detection lines 7 and 8 for the U-phase and W-phase load currents Iu and Iw.

Vta設定回路58及びVtb設定回路59による第1及び第2の電圧レベルVta、Vtbを設定するための演算式の1例を次に示す。
Iu <0、Iw <0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iu ′+Iw ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iu ′+Iw ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu <0、Iw >0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iu ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iu ′+Iw ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu >0、Iw <0の時、
Vta=Vt ×[1−{(2xLr x(Iw ′))/Vdc+π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iw ′+Iu ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
Iu >0、Iw >0の時、
Vta=Vt ×[1−{π√(Lr xC)}/T]
Vtb=Vt ×[2xLr x{(Iw ′+Iu ′)}/Vdc+π√(Lr xC)]/T
ここで、Vt は図6の鋸波電圧、
Vdcは鋸波電圧Vt の最大振幅、
Tは鋸波電圧Vt の周期、
Lr は図3の共振リアクトルLr のインダクタ値、
Cは中継端子4と第2の直流端子2との間の容量即ち、C1 +C4 又はC2 +C3又はC1+C3又はC2+C4 、
Iu ′、Iw ′はU相及びW相負荷電流Iu 、Iw の絶対値である。
An example of an arithmetic expression for setting the first and second voltage levels Vta and Vtb by the Vta setting circuit 58 and the Vtb setting circuit 59 is shown below.
When Iu <0, Iw <0,
Vta = Vt.times. [1-{(2.times.Lr.times. (Iu '+ Iw')) / Vdc + .pi..sqroot. (Lr.times.C)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iu ′ + Iw ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu <0, Iw> 0,
Vta = Vt * [1-{(2xLr x (Iu ')) / Vdc + π√ (Lr xC)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iu ′ + Iw ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu> 0, Iw <0,
Vta = Vt * [1-{(2xLr x (Iw ')) / Vdc + π√ (Lr xC)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iw ′ + Iu ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
When Iu> 0 and Iw> 0,
Vta = Vt × [1- {π√ (Lr × C)} / T]
Vtb = Vt × [2 × Lr x {(Iw ′ + Iu ′)} / Vdc + π√ (Lr × C)] / T
Where Vt is the sawtooth voltage in FIG.
Vdc is the maximum amplitude of the sawtooth voltage Vt,
T is the period of the sawtooth voltage Vt,
Lr is the inductor value of the resonant reactor Lr in FIG.
C is a capacity between the relay terminal 4 and the second DC terminal 2, that is, C1 + C4 or C2 + C3 or C1 + C3 or C2 + C4,
Iu 'and Iw' are absolute values of U-phase and W-phase load currents Iu and Iw.

第3の比較器60はVta設定回路58とライン15とに接続されており、鋸波発生器52に接続されているライン15の鋸波電圧Vt と第1の電圧レベルVtaとを比較し、鋸波電圧Vt が第1の電圧レベルVtaよりも高い時に高レベル即ち論理の1となる図6(B)の信号Ptaを出力する。なお、第1の電圧レベルVtaは鋸波電圧Vt の最大値よりも少し低い値に設定されている。   The third comparator 60 is connected to the Vta setting circuit 58 and the line 15, and compares the sawtooth voltage Vt of the line 15 connected to the sawtooth generator 52 with the first voltage level Vta. When the sawtooth voltage Vt is higher than the first voltage level Vta, the signal Pta shown in FIG. The first voltage level Vta is set to a value slightly lower than the maximum value of the sawtooth voltage Vt.

第4の比較器61はVtb設定回路59とライン15に接続されており、ライン15の鋸波電圧Vt と第2の電圧レベルVtbとを比較し、第2の電圧レベルVtbが鋸波電圧Vt よりも高い時に低レベル即ち論理の0となる図6(C)の信号Ptbを出力する。   The fourth comparator 61 is connected to the Vtb setting circuit 59 and the line 15, compares the sawtooth voltage Vt of the line 15 with the second voltage level Vtb, and the second voltage level Vtb is the sawtooth voltage Vt. When it is higher than that, the signal Ptb of FIG.

排他的OR回路62は第3及び第4の比較器60、61に接続されており、第3及び第4の比較器60、61から出力された信号Pta、Ptbが互いに異なる電圧レベルの時に高レベルとなる信号を図6(E)に示すように発生する。この排他的OR回路62の出力は第1の補助スイッチQ1 を制御するための第1の補助スイッチ制御信号Vq1となる。排他的OR回路62に接続されたNOT回路63は排他的OR回路62の出力を位相反転し、図6(D)に示す第2の補助スイッチQ2 の制御のための第2の補助スイッチ制御信号Vq2を出力する。第1及び第2の補助スイッチ制御信号Vq1、Vq2はライン13、14によって図3の第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御端子に送られる。
なお、第3の比較器60の出力が鋸波電圧Vt が第1の電圧レベルVtaよりも高い時に低レベル即ち論理の0となるように第3の比較器60を変形し、且つ排他的OR回路62をANDゲートに変形することができる。また、排他的OR回路62と等価な別な論理回路を設けることができる。
The exclusive OR circuit 62 is connected to the third and fourth comparators 60 and 61, and is high when the signals Pta and Ptb output from the third and fourth comparators 60 and 61 are at different voltage levels. A level signal is generated as shown in FIG. The output of the exclusive OR circuit 62 becomes a first auxiliary switch control signal Vq1 for controlling the first auxiliary switch Q1. A NOT circuit 63 connected to the exclusive OR circuit 62 inverts the phase of the output of the exclusive OR circuit 62, and a second auxiliary switch control signal for controlling the second auxiliary switch Q2 shown in FIG. 6D. Vq2 is output. The first and second auxiliary switch control signals Vq1 and Vq2 are sent to the control terminals of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2 of FIG.
The third comparator 60 is modified so that the output of the third comparator 60 becomes a low level, that is, a logic 0 when the sawtooth voltage Vt is higher than the first voltage level Vta, and the exclusive OR is performed. The circuit 62 can be transformed into an AND gate. Further, another logic circuit equivalent to the exclusive OR circuit 62 can be provided.

オフ制御手段としてのオフ制御スイッチ73は、第1の補助スイッチQ1のゲートに至るライン13に直列に接続されている。このオフ制御スイッチ73は正常時に常にオン状態に保たれ、異常時にオフ状態に制御される。   An off control switch 73 serving as an off control means is connected in series to the line 13 leading to the gate of the first auxiliary switch Q1. The off control switch 73 is always kept on when normal, and is controlled off when abnormal.

電圧検出回路70又は電流検出器70aを伴って異常検出手段を構成するための異常検出回路72は、比較器74と基準電圧源75と保持回路76とから成る。比較器74の一方の入力端子はライン71に接続され、他方の入力端子は基準電圧源75に接続されている。比較器74の出力端子は例えばRSフリップフロップ又はタイマ等から成る保持回路76に接続されている。保持回路76はオフ制御スイッチ73の制御端子に接続されている。従って、図3の電圧検出回路70又は電流検出器70aから得られた信号のレベルが基準電圧源75の異常を示す基準値よりも高くなると、比較器74の出力が例えば低レベルから高レベルに転換し、異常が検出され、比較器74の異常を示す出力が保持回路76で保持され、保持回路76の出力でオフ制御スイッチ73がオフ制御される。   The abnormality detection circuit 72 for constituting the abnormality detection means with the voltage detection circuit 70 or the current detector 70a includes a comparator 74, a reference voltage source 75, and a holding circuit 76. One input terminal of the comparator 74 is connected to the line 71, and the other input terminal is connected to the reference voltage source 75. The output terminal of the comparator 74 is connected to a holding circuit 76 composed of, for example, an RS flip-flop or a timer. The holding circuit 76 is connected to the control terminal of the off control switch 73. Therefore, when the level of the signal obtained from the voltage detection circuit 70 or the current detector 70a in FIG. 3 becomes higher than the reference value indicating the abnormality of the reference voltage source 75, the output of the comparator 74 is changed from a low level to a high level, for example. Then, the abnormality is detected, the output indicating the abnormality of the comparator 74 is held by the holding circuit 76, and the off control switch 73 is turned off by the output of the holding circuit 76.

次に、図3のインバータ回路及びソフトスイッチング回路の動作を図7の波形図と図8及び図9の電流経路図を参照して説明する。なお、以下の説明において電流経路を回路要素の参照符号のみで示すこともある。
図7、図8及び図9は、U相負荷電流Iu が零よりも大きく、V相負荷電流Iv が零であり、W相負荷電流Iw が零よりも小さいタイミングにおける各部の状態を示す。また、図7のt1 、t3 、t6 時点は図6のt1 、t3 、t6 時点と同一時点を示す。図7のt1 〜t7 は鋸波電圧Vt の周期Tよりも十分に短い時間(例えばT/20〜T/10)である。また、図7(E)の電流ILrは共振リアクトルLr の電流を示す。また、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは図8(A)に示すように第1及び第2の主スイッチS1 、S2 の直列回路又は第3及び第4の主スイッチS3 、S4 の直列回路の両端間の電圧を示す。また、図7(G)のVs1は第1の主スイッチS1 の両端子間の電圧を示し、Is1は第1の主スイッチS1 と第1の主ダイオードD1 とを流れる電流を示す。なお、Vs1を第1の主スイッチ電圧、Is1を第1の主スイッチ電流と呼ぶことにする。
図8及び図9において、電流が流れる電流経路が太い線で示され、電流が実質的に流れない部分は細い線で示されている。また、第1及び第2の直流端子1、2は図8及び図9において省略されている。また、U相、V相及びW相交流端子3u、3v、3wに電流方向を示す矢印及び電流値の相対レベルを示す値が付されている。
Next, operations of the inverter circuit and the soft switching circuit of FIG. 3 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 7 and the current path diagrams of FIGS. In the following description, the current path may be indicated only by reference numerals of circuit elements.
7, 8 and 9 show the states of the respective parts at the timing when the U-phase load current Iu is larger than zero, the V-phase load current Iv is zero, and the W-phase load current Iw is smaller than zero. Further, the time points t1, t3, and t6 in FIG. 7 indicate the same time points as the time points t1, t3, and t6 in FIG. 7 is a time sufficiently shorter than the period T of the sawtooth voltage Vt (for example, T / 20 to T / 10). Further, the current I Lr in FIG. 7E indicates the current of the resonant reactor Lr. Further, the DC link voltage Vlink of FIG. 7 (F) is the series circuit of the first and second main switches S1, S2 or the series of the third and fourth main switches S3, S4 as shown in FIG. 8 (A). Indicates the voltage across the circuit. In FIG. 7G, Vs1 indicates a voltage between both terminals of the first main switch S1, and Is1 indicates a current flowing through the first main switch S1 and the first main diode D1. Vs1 is referred to as a first main switch voltage, and Is1 is referred to as a first main switch current.
8 and 9, a current path through which a current flows is indicated by a thick line, and a portion where the current does not substantially flow is indicated by a thin line. Further, the first and second DC terminals 1 and 2 are omitted in FIGS. Further, arrows indicating current directions and values indicating relative levels of current values are attached to the U-phase, V-phase, and W-phase AC terminals 3u, 3v, and 3w.

(t1 以前)
図7のt1 時点以前においては第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオフ制御され、第2及び第3の主スイッチS2 、S3 がオン制御され、第1の補助スイッチQ1 がオン制御、第2の補助スイッチQ2 がオフ制御されている。図6のt0 時点よりも前の期間に第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオンであるために第1のリアクトルLu に正方向のU相負荷電流Iu が流れ、第2のリアクトルLw に負方向のW相負荷電流Iw が流れ、第1及び第2のリアクトルLu 、Lw にエネルギが蓄積され、第1及び第4の主スイッチS1 、S4 のオフ期間に第1及び第2のリアクトルLu 、Lw の蓄積エネルギの放出が生じ、Lu −3u−3w−Lw−D3 −Da −Ca −Cb −D2 の経路に電流が流れる。この時、第1の主スイッチS1 の両端子間電圧Vs1は図7(G)に示すようにほぼ電源電圧Vdcに保たれている。電源電圧Vdcは第1及び第2の直流端子1、2間の電圧及び第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa 、Cb の電圧の和に相当する。この時、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは電源電圧Vdcにほぼ同一になる。
(Before t1)
Before the time t1 in FIG. 7, the first and fourth main switches S1 and S4 are turned off, the second and third main switches S2 and S3 are turned on, and the first auxiliary switch Q1 is turned on. The second auxiliary switch Q2 is off-controlled. Since the first and fourth main switches S1 and S4 are on during the period before the time t0 in FIG. 6, a positive U-phase load current Iu flows through the first reactor Lu, and the second reactor Lw. W-phase load current Iw flows in the negative direction, energy is accumulated in the first and second reactors Lu and Lw, and the first and second reactors are turned off during the off period of the first and fourth main switches S1 and S4. The stored energy of Lu and Lw is released, and a current flows through the path of Lu-3u-3w-Lw-D3-Da-Ca-Cb-D2. At this time, the voltage Vs1 between both terminals of the first main switch S1 is kept substantially at the power supply voltage Vdc as shown in FIG. The power supply voltage Vdc corresponds to the sum of the voltage between the first and second DC terminals 1 and 2 and the voltage of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb. At this time, the DC link voltage Vlink in FIG. 7F is substantially the same as the power supply voltage Vdc.

(t1 〜t2 )
図7のt1 時点で第1の補助スイッチQ1 がオフ、第2の補助スイッチQ2 がオンに制御されると、図8(A)の電流経路に追加して、Lu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路に図7(E)に示す共振リアクトルLr の電流ILrが流れ始める。この電流ILrは時間と共に増大する。即ち、図8(A)で第1の補助ダイオードDa を流れていた電流の一部が共振リアクトルLr に転流し、第1の補助ダイオードDa の電流が徐々に減少、逆に共振リアクトルLr の電流ILrが徐々に増大する。従って、第1の補助スイッチQ1のタ−ンオフは零電圧スイッチング(ZVS)となり、第2の補助スイッチQ2 のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)となる。
(T1 to t2)
When the first auxiliary switch Q1 is turned off and the second auxiliary switch Q2 is turned on at time t1 in FIG. 7, in addition to the current path of FIG. 8A, Lu-3u-3w-Lw- D3 -Q2 -lR the path of -Cb -D2 current I Lr in the resonant reactor Lr shown in FIG. 7 (E) starts to flow. This current I Lr increases with time. That is, a part of the current flowing through the first auxiliary diode Da in FIG. 8A is commutated to the resonant reactor Lr, and the current of the first auxiliary diode Da is gradually decreased, and conversely, the current of the resonant reactor Lr. I Lr gradually increases. Therefore, the turn-off of the first auxiliary switch Q1 is zero voltage switching (ZVS), and the turn-on of the second auxiliary switch Q2 is zero current switching (ZCS).

(t2 〜t3 )
図7のt2 時点で第1の補助ダイオードDa を通る電流が零になると、図8(B)と同様なLu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の電流の他に、C1 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の共振電流及びC4 −D3 −Q2 −Lr −Cb の経路の共振電流が流れ、第1及び第4の共振用コンデンサC1 、C4 の電圧が徐々に低下し、図7(F)に示す直流リンク電圧Vlink及び図7(G)に示す第1の主スイッチS1 の両端子間電圧Vs1及び図示されていない第4の主スイッチS4 の両端子間の電圧も徐々に低下し、t3 時点以前にほぼ零になる。なお、共振リアクトルLr を流れる電流ILrは図7のt2 時点で少しオーバシュートした後に徐々に低下する。
(T2 to t3)
When the current passing through the first auxiliary diode Da becomes zero at time t2 in FIG. 7, the current in the path of Lu-3u-3w-Lw-D3-Q2-Lr-Cb-D2 is the same as in FIG. In addition, a resonance current in the path C1-Q2-Lr-Cb-D2 and a resonance current in the path C4-D3-Q2-Lr-Cb flow, and the voltages of the first and fourth resonance capacitors C1, C4 The DC link voltage Vlink shown in FIG. 7 (F), the voltage Vs1 between both terminals of the first main switch S1 shown in FIG. 7 (G), and both terminals of the fourth main switch S4 not shown are gradually decreased. The voltage in between decreases gradually and becomes almost zero before time t3. The current I Lr flowing through the resonant reactor Lr gradually decreases after a slight overshoot at time t2 in FIG.

(t3 〜t4 )
t3 時点で第1及び第4の主スイッチS1 、S4 が同時にオン制御される。第1及び第4の主スイッチS1 、S4 の同時のオン制御及び第2及び第3の主スイッチS2 、S3 の同時のオン制御は、図5(B)(C)に示すように第1及び第2の補正鋸波電圧Vtu、Vtwを形成することによって達成されている。図7のt3 時点での第1及び第4の主スイッチS1 、S4 のターンオンは零電圧スイッチング(ZVS)になる。また、第1及び第4の主スイッチS1 、S4 の電流はt3 時点から傾斜を有して増大するので、これ等のターンオンは零電流スイッチング(ZCS)にもなる。t3 時点で第1及び第4の主スイッチS1 、S4 がオンになると、Lu −3u−3w−Lw −D3 −S1 の経路の電流、Lu −3u−3w−Lw −S4 −D2 の経路の電流が流れ、Lu −3u−3w−Lw −D3 −Q2 −Lr −Cb −D2 の経路の電流ILrは図7(E)に示すように零に向って低下する。
(T3 to t4)
At time t3, the first and fourth main switches S1 and S4 are simultaneously turned on. As shown in FIGS. 5B and 5C, the first and fourth main switches S1 and S4 are simultaneously turned on and the second and third main switches S2 and S3 are simultaneously turned on. This is achieved by forming the second corrected sawtooth voltages Vtu and Vtw. The turn-on of the first and fourth main switches S1 and S4 at time t3 in FIG. 7 is zero voltage switching (ZVS). In addition, since the currents of the first and fourth main switches S1 and S4 increase with a slope from the time point t3, these turn-ons also become zero current switching (ZCS). When the first and fourth main switches S1 and S4 are turned on at time t3, the current of the path Lu-3u-3w-Lw-D3-S1, the current of the path Lu-3u-3w-Lw-S4-D2 flow, current I Lr path Lu -3u-3w-Lw -D3 -Q2 -Lr -Cb -D2 decreases toward zero as shown in FIG. 7 (E).

(t4 〜t5 )
図7(E)のt4 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが零になった後には、この電流ILrは逆方向に流れる。即ち、t4 〜t5 期間には、図8(E)に示すように、Lu −3u−3w−Lw −S4 −Cb −Lr −Db −S1 の経路の電流ILrと、Lu −3u−3w−Lw −D3 −S1 の経路の電流と、Lu −3u−3w−Lw −S4 −D2 の経路の電流が流れる。共振リアクトルLr を逆方向に流れる電流ILrが第3の主ダイオードD3 を流れる電流よりも小さい間は、第2及び第3の共振用コンデンサC2 、C3 の充電が開始せず、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは零又はほぼ零に保たれる。
(T4 to t5)
After the current I Lr in the resonant reactor Lr becomes zero at the time t4 shown in FIG. 7 (E), the current I Lr flows in the opposite direction. That is, the t4 t5 period, as shown in FIG. 8 (E), the current I Lr path Lu -3u-3w-Lw -S4 -Cb -Lr -Db -S1, Lu -3u-3w- The current in the path Lw-D3-S1 and the current in the path Lu-3u-3w-Lw-S4-D2 flow. While the current I Lr flowing in the reverse direction through the resonant reactor Lr is smaller than the current flowing through the third main diode D3, charging of the second and third resonance capacitors C2 and C3 does not start, and FIG. The DC link voltage Vlink is maintained at zero or almost zero.

(t5 〜t6 )
図7のt5 時点で共振リアクトルLr の電流ILrが第2及び第3の主ダイオードD2 、D3 の電流よりも大きくなると、第2及び第3の主ダイオードD2 、D3 がオフになり、図9(A)に示すLr −Db −S1 −C2 −Cb の経路で第2の共振用コンデンサC2 が充電され、同時にLr −Db −C3 −S4 −Cb の経路で第3の共振用コンデンサC3 が充電され、図7(F)の直流リンク電圧Vlinkは徐々に増大し、t6 時点以前に電源電圧Vdcになる。
(T5 to t6)
When the current I Lr in the resonant reactor Lr in time t5 of FIG. 7 is greater than the current of the second and third main diodes D2, D3, now the second and third main diodes D2, D3 are turned off, Fig. 9 The second resonance capacitor C2 is charged through the path Lr-Db-S1-C2-Cb shown in FIG. 5A, and at the same time the third resonance capacitor C3 is charged through the path Lr-Db-C3-S4-Cb. Then, the DC link voltage Vlink in FIG. 7F gradually increases and becomes the power supply voltage Vdc before time t6.

(t6 〜t7 )
図7のt6 時点では直流リンク電圧Vlinkが電源電圧Vdcと同一又はほぼ同一であるので、第1の補助スイッチQ1 の両端子間電圧は零又はほぼ零である。従って、このt6 時点で第1の補助スイッチQ1 を図7(C)に示すようにターンオン制御すると、零電圧スイッチング(ZVS)が達成される。この実施例では第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 の制御信号Vq1、Vq2を容易に形成するために、第2の補助スイッチQ2 がt6 時点でターンオフ制御されている。しかし、t4 時点から第2の補助スイッチQ2 に電流が流れていないので、t4 時点又はこれよりも後にターンオフ制御することができる。なお、第2の補助スイッチQ2 のターンオフ制御は、零電圧スイッチング(ZVS)のために第2の補助ダイオードDb が流れているt4 〜t7 期間に行うのが望ましい。
t6 〜t7 期間には、Cb −Ca −Q1 −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 の経路に電流が流れると共に、Lr −Db −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 −Cb の経路で電流が流れ、共振リアクトルLr の残ったエネルギが負荷側に回生される。
(T6-t7)
Since the DC link voltage Vlink is the same or substantially the same as the power supply voltage Vdc at time t6 in FIG. 7, the voltage between both terminals of the first auxiliary switch Q1 is zero or almost zero. Therefore, when the first auxiliary switch Q1 is turned on at time t6 as shown in FIG. 7C, zero voltage switching (ZVS) is achieved. In this embodiment, the second auxiliary switch Q2 is turned off at time t6 in order to easily form the control signals Vq1 and Vq2 of the first and second auxiliary switches Q1 and Q2. However, since no current flows through the second auxiliary switch Q2 from the time point t4, the turn-off control can be performed at the time point t4 or later. The turn-off control of the second auxiliary switch Q2 is preferably performed during the period from t4 to t7 during which the second auxiliary diode Db flows for zero voltage switching (ZVS).
During the period from t6 to t7, a current flows through the path of Cb-Ca-Q1-S1-Lu-3u-3w-Lw-S4, and Lr-Db-S1-Lu-3u-3w-Lw-Sw-S4-Cb A current flows through the path, and the remaining energy of the resonant reactor Lr is regenerated to the load side.

(t7 以後)
t7 時点で共振リアクトルLr の蓄積エネルギの放出が終了すると、第2の補助ダイオードDb が逆バイアス状態となり、図9(C)に示すCb −Ca −Q1 −S1 −Lu −3u−3w−Lw −S4 の経路で電流が流れる。
(After t7)
When the release of the energy stored in the resonant reactor Lr is completed at time t7, the second auxiliary diode Db is in a reverse bias state, and Cb-Ca-Q1-S1-Lu-3u-3w-Lw- shown in FIG. Current flows through the path of S4.

図7のt7 以後において、第3の主スイッチS3 をターンオン制御し、第4の主スイッチS4 をターンオフ制御する時の前後においても、電流経路の相違を除いて図7〜図9と同様な動作が生じる。
また、U相、V相及びW相負荷電流Iu 、Iv 、Iw の大小関係が図7〜図9の状態と異なる場合においても、図7〜図9と実質的に同一の動作が生じる。
After t7 in FIG. 7, the same operation as that in FIGS. 7 to 9 is performed before and after the third main switch S3 is turned on and the fourth main switch S4 is turned off. Occurs.
Further, even when the U-phase, V-phase, and W-phase load currents Iu, Iv, and Iw are different in magnitude from the states shown in FIGS. 7 to 9, substantially the same operations as in FIGS. 7 to 9 occur.

次に、第1の補助スイッチQ1及びこれよりも出力側の回路の異常時の時の動作を図10を参照して説明する。
例えば、何らかの理由でインバータのアームの両端間、即ち中継端子4と第2の直流端子2との間が短絡状態となり、図10(B)に示すようにt0時点から第1の補助スイッチQ1を通る電流が増大し、この電流がt1時点で所定レベル(例えば2000A)に至ると、IGBTから成る第1の補助スイッチQ1のコレクタ・エミッタ間の電圧Vceも増大し、電圧検出回路70の出力が図4の基準電圧源75の基準電圧よりも高くなり、比較器74から異常を示す高レベル出力が発生し、これが保持回路76で保持される。従って、オフ制御スイッチ73は保持回路76の出力でオフ制御され、第1の補助スイッチQ1の制御信号Vq1の供給が遮断され、第1の補助スイッチQ1がオフ状態に転換する。第1の補助スイッチQ1に流れていた電流は、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12に転流し、ここで吸収される。なお、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の電流は、Ca−C11−C12 −D11−S1又はS3−S2又はS4−Cbの経路に流れる。
第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の容量は大きいので、図10(A)に示すように、第1及び第2のクランプ用コンデンサ C11、C12の端子電圧Vxは第1の補助スイッチQ1のターンオフ時点t1以後に僅かに上昇するのみであり、例えば400V以下に抑えられる。第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14は、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12よりも高い周波数に応答可能であり、第1の補助スイッチQ1のターンオフ時に発生する過渡サージを吸収する。第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14の端子電圧Vy の最大値は例えば480V程度であり、この端子電圧Vyは図10(A)に示すように例えば2μsec程度の周期で振動する。第1のクランプ用コンデンサC11及第1の過渡サージ吸収用コンデンサC13は第1の抵抗R1を介して第1のクランプ用コンデンサCaに並列に接続され、第2のクランプ用コンデンサC12及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC14は第2の抵抗R2を介して第2の電圧分割用コンデンサCbに並列に接続されている。従って、第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12の端子電圧Vx 及び第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサC13、C14の電圧Vy が過大になることが制限される。
Next, the operation at the time of abnormality of the first auxiliary switch Q1 and the output side circuit will be described with reference to FIG.
For example, for some reason, both ends of the arm of the inverter, that is, between the relay terminal 4 and the second DC terminal 2 are short-circuited, and the first auxiliary switch Q1 is turned on from time t0 as shown in FIG. When the passing current increases and this current reaches a predetermined level (for example, 2000 A) at time t1, the voltage Vce between the collector and the emitter of the first auxiliary switch Q1 made of IGBT also increases, and the output of the voltage detection circuit 70 is The reference voltage source 75 in FIG. 4 becomes higher than the reference voltage, and a high level output indicating abnormality is generated from the comparator 74, and this is held by the holding circuit 76. Accordingly, the off control switch 73 is off-controlled by the output of the holding circuit 76, the supply of the control signal Vq1 of the first auxiliary switch Q1 is cut off, and the first auxiliary switch Q1 is turned off. The current flowing through the first auxiliary switch Q1 is commutated to the first and second clamping capacitors C11 and C12 and absorbed therein. The currents of the first and second clamping capacitors C11 and C12 flow through a path of Ca-C11-C12-D11-S1, S3-S2, or S4-Cb.
Since the capacities of the first and second clamping capacitors C11 and C12 are large, the terminal voltage Vx of the first and second clamping capacitors C11 and C12 is the first auxiliary switch as shown in FIG. It only rises slightly after the turn-off time t1 of Q1, and can be suppressed to 400V or less, for example. The first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 are capable of responding to a higher frequency than the first and second clamping capacitors C11 and C12, and generate transients when the first auxiliary switch Q1 is turned off. Absorbs surge. The maximum value of the terminal voltage Vy of the first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 is about 480 V, for example, and this terminal voltage Vy oscillates at a period of about 2 μsec, for example, as shown in FIG. . The first clamp capacitor C11 and the first transient surge absorbing capacitor C13 are connected in parallel to the first clamp capacitor Ca via the first resistor R1, and the second clamp capacitor C12 and the second clamp capacitor C12 are connected to the first clamp capacitor Ca. The transient surge absorbing capacitor C14 is connected in parallel to the second voltage dividing capacitor Cb via the second resistor R2. Accordingly, the terminal voltage Vx of the first and second clamping capacitors C11 and C12 and the voltage Vy of the first and second transient surge absorbing capacitors C13 and C14 are limited to be excessive.

本実施例1によれば次の効果が得られる。
(1) 第1〜第4の主スイッチS1 〜S4 のソフトスイッチングを比較的簡単な回路で達成することができ、サージ、ノイズ、及びスイッチング損失の低減を図ることができる。
(2) 第1及び第2の補助スイッチQ1 、Q2 のソフトスイッチングも達成される。
(3) インバータ回路がV結線構成であるので、前記特許文献1の電力変換装置に比べて主スイッチの数を低減することができ、電力変換装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
(4)異常検出回路72で異常を検出して第1の補助スイッチQ1をオフに制御することにより、異常電流が遮断される。従って、第1の補助スイッチQ1がソフトスイッチング用として機能すると共にヒューズ等の保護素子としても機能する。このため、ソフトスイッチング機能と保護機能とを有する直流―交流変換装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
(5)個別な保護素子が主電流通路に接続されないので、ここでの電力損失の低減が可能になり、更に、配線インピーダンスの増大を抑えてこれに基づく第1〜第4の主スイッチQ1〜Q4のオン・オフに基づくサージ電圧の増大を抑制することができる。
(6) 第1及び第2のクランプ用コンデンサC11、C12を設けることによって、第1の補助スイッチQ1をオフにした時に生じるサージ電圧を吸収することができる。
(7) 第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13、C14)と第1及び第2の抵抗(R1、R2)とを設けることによって、過渡サージを低減することができると共に第1及び第2のクランプ用コンデンサ(C11、C12)の耐圧を第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca、Cb)の耐圧と同程度に低くすることができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Soft switching of the first to fourth main switches S1 to S4 can be achieved with a relatively simple circuit, and surge, noise, and switching loss can be reduced.
(2) Soft switching of the first and second auxiliary switches Q1, Q2 is also achieved.
(3) Since the inverter circuit has a V-connection configuration, the number of main switches can be reduced as compared with the power converter of Patent Document 1, and the power converter can be reduced in size and cost. .
(4) By detecting an abnormality with the abnormality detection circuit 72 and controlling the first auxiliary switch Q1 to be off, the abnormal current is interrupted. Therefore, the first auxiliary switch Q1 functions as soft switching and also functions as a protective element such as a fuse. For this reason, it is possible to reduce the size and cost of a DC-AC converter having a soft switching function and a protection function.
(5) Since the individual protection elements are not connected to the main current path, the power loss can be reduced here, and further, the first to fourth main switches Q1 to Q1 based on this can be suppressed by suppressing the increase of the wiring impedance. Increase in surge voltage due to on / off of Q4 can be suppressed.
(6) By providing the first and second clamping capacitors C11 and C12, the surge voltage generated when the first auxiliary switch Q1 is turned off can be absorbed.
(7) By providing the first and second transient surge absorbing capacitors (C13, C14) and the first and second resistors (R1, R2), the transient surge can be reduced and the first and second The breakdown voltage of the second clamping capacitors (C11, C12) can be made as low as the breakdown voltage of the first and second voltage dividing capacitors (Ca, Cb).

本発明は上記の実施例に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1)図4の異常検出回路72を図11の異常検出回路72aに変形できる。図11の異常検出回路72aは、第1及び第2のAND回路77、78とOR回路79と図4と同一の保持回路76とから成る。第1のAND回路77の入力ライン9a、10aは図3のライン9、10に接続され、第2のAND回路78の入力ライン11a、12aは、図3のライン11、12に接続される。従って、主スイッチ制御回路5の異常又は何らかの原因で第1及び第2の主スイッチS1、S2の制御信号Vg1、Vg2が同時に高レベルになった時には第1のAND回路77の出力が異常を示す高レベルになり、これがOR回路79及び保持回路76を介してオフ制御スイッチ73の制御端子に送られ、オフ制御スイッチ73がオフ制御される。同様に、第3及び第4の主スイッチS3、S4の制御信号Vg3、Vg4が同時に高レベルになった時にも第2のAND回路78の出力が高レベルになり、これがOR回路76を介してオフ制御スイッチ73の制御端子に送られ、オフ制御スイッチ73がオフ制御される。図11の異常検出回路72aによれば、図3の電圧検出回路70又は電流検出器70aが不要になる。
(2)同一容量の第1及び第2の電圧分割用コンデンサCa,Cbの代りに同
一電圧の第1及び第2の蓄電池を接続することができる。
(3) 第1相、第2相及び第3相交流端子3u,3v,3wに接続する負荷がフィルタ作用を有する場合には、第1及び第2のリアクトルLu,Lwと第1及び第2のフィルタ用コンデンサCf1,Cf2とのいずれか一方又は両方を省くことができる。
(4) 第1〜第4の主スイッチS1〜S4のための第1〜第4の主スイッチ制御信号Vg1〜Vg4を図1及び図2に示すように形成することもできる。
(5)オフ制御スイッチ73を図12に示す論理回路から成るオフ制御手段73aに変形できる。図12のオフ制御手段73aは、NOT回路81とAND回路82とから成る。NOT回路81は図4又は図11の保持回路76の出力端子に接続される。AND回路82の一方の入力端子はNOT回路81に接続され、他方の入力端子は例えば図4の排他的OR回路62に接続される。AND回路82の出力端子はライン13によって第1の補助スイッチQ1の制御端子に接続される。異常検出時にAND回路82の出力は第1の補助スイッチQ1をオフ制御する。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible.
(1) The abnormality detection circuit 72 of FIG. 4 can be modified to the abnormality detection circuit 72a of FIG. The abnormality detection circuit 72a shown in FIG. 11 includes first and second AND circuits 77 and 78, an OR circuit 79, and a holding circuit 76 that is the same as that shown in FIG. The input lines 9a and 10a of the first AND circuit 77 are connected to the lines 9 and 10 in FIG. 3, and the input lines 11a and 12a of the second AND circuit 78 are connected to the lines 11 and 12 in FIG. Therefore, when the control signals Vg1 and Vg2 of the first and second main switches S1 and S2 are simultaneously at a high level due to an abnormality of the main switch control circuit 5 or for some reason, the output of the first AND circuit 77 shows an abnormality. This becomes high level, and this is sent to the control terminal of the off control switch 73 via the OR circuit 79 and the holding circuit 76, and the off control switch 73 is controlled to be off. Similarly, when the control signals Vg3 and Vg4 of the third and fourth main switches S3 and S4 simultaneously become high level, the output of the second AND circuit 78 becomes high level, and this is output via the OR circuit 76. The control signal is sent to the control terminal of the off control switch 73, and the off control switch 73 is turned off. According to the abnormality detection circuit 72a of FIG. 11, the voltage detection circuit 70 or the current detector 70a of FIG. 3 becomes unnecessary.
(2) The first and second storage batteries having the same voltage can be connected in place of the first and second voltage dividing capacitors Ca and Cb having the same capacity.
(3) When the load connected to the first phase, second phase, and third phase AC terminals 3u, 3v, 3w has a filter action, the first and second reactors Lu, Lw and the first and second Any one or both of the filter capacitors Cf1, Cf2 can be omitted.
(4) The first to fourth main switch control signals Vg1 to Vg4 for the first to fourth main switches S1 to S4 can be formed as shown in FIGS.
(5) The off control switch 73 can be modified to an off control means 73a comprising a logic circuit shown in FIG. 12 includes a NOT circuit 81 and an AND circuit 82. The NOT circuit 81 is connected to the output terminal of the holding circuit 76 shown in FIG. One input terminal of the AND circuit 82 is connected to the NOT circuit 81, and the other input terminal is connected to, for example, the exclusive OR circuit 62 of FIG. The output terminal of the AND circuit 82 is connected by a line 13 to the control terminal of the first auxiliary switch Q1. When an abnormality is detected, the output of the AND circuit 82 controls the first auxiliary switch Q1 to be turned off.

本発明は、直流―交流変換装置即ちインバータ装置に利用可能である。   The present invention is applicable to a DC-AC converter, that is, an inverter device.

従来の直流―交流変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional DC-AC converter. 図1の各部の状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 本発明の実施例1の直流―交流変換装置を示す回路図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a DC-AC converter according to Embodiment 1 of the present invention. 図3の主スイッチ制御回路及び補助スイッチ制御回路を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a main switch control circuit and an auxiliary switch control circuit of FIG. 3. 図3及び図4の各部の状態を概略的に示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram schematically showing the state of each part in FIGS. 3 and 4. 図4の各部の状態を詳しく示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 4 in detail. 第1の主スイッチのターンオン時点及びその近傍における図3の各部の状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 3 in the time of the turn-on of a 1st main switch, and its vicinity. 図7の分割された複数の区間における電流経路を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing current paths in a plurality of divided sections in FIG. 7. 図7の分割された別の区間における電流経路を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a current path in another divided section of FIG. 7. 第1の補助スイッチをオフにした時の図3の各部の状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 3 when a 1st auxiliary switch is turned off. 変形された異常検出回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the deform | transformed abnormality detection circuit. 変形例のオフ制御手段を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the OFF control means of a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 第1及び第2の直流端子
3u,3v,3w 第1、第2及び第3相交流端子
4 中継端子
5 主スイッチ制御回路
6 補助スイッチ制御回路
72,72a 異常検出回路
S1〜S4 第1〜第4の主スイッチ
Q1,Q2 第1及び第2の補助スイッチ
C1〜C4 第1〜第4の共振用コンデンサ
Lr 共振リアクトル
C11,C12 第1及び第2のクランプ用コンデンサ
C13、C14 第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサ
D11 逆流阻止用ダイオード
R1、R2 第1及び第2の抵抗
1, 2 1st and 2nd DC terminal 3u, 3v, 3w 1st, 2nd and 3rd phase AC terminal 4 Relay terminal 5 Main switch control circuit 6 Auxiliary switch control circuit 72, 72a Abnormality detection circuit S1-S4 1st 1st to 4th main switches Q1 and Q2 1st and 2nd auxiliary switches C1 to C4 1st to 4th resonance capacitors Lr Resonance reactors C11 and C12 1st and 2nd clamp capacitors C13 and C14 1st And second transient surge absorbing capacitor D11 reverse current blocking diodes R1, R2 first and second resistors

Claims (8)

第1及び第2の直流端子(1、2)と、
第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)と、
中継端子(4)と、
前記第1の直流端子(1)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第1の電圧分割用コンデンサ(Ca )と、
前記第2の直流端子(2)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の電圧分割用コンデンサ(Cb )と、
前記中継端子(4)と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1の主スイッチ(S1 )と、
前記第1相交流端子(3u)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の主スイッチ(S2 )と、
前記中継端子(4)と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第3の主スイッチ(S3 )と、
前記第3相交流端子(3w)と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第4の主スイッチ(S4 )と、
前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )にそれぞれ並列に接続された第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )と、
前記第1の直流端子(1)と前記中継端子(4)との間に接続された第1の補助スイッチ(Q1 )と、
前記第1の補助スイッチ(Q1 )に逆方向並列に接続された第1の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Da )と、
前記中継端子(4)と前記第2相交流端子(3v)との間に接続された第2の補助スイッチ(Q2 )と共振リアクトル(Lr )との直列回路と、
前記第2の補助スイッチ(Q2 )に逆方向並列に接続された第2の補助ダイオード又は寄生ダイオード(Db )と、
前記第1、第2及び第3相交流端子(3u、3v、3w)に3相交流電圧(Vuv、Vvw、Vwu)を得ることができるように前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )を前記3相交流電圧の周波数よりも高い繰返し周波数でオン・オフ制御する主スイッチ制御回路(5)と、
前記第1、第2、第3及び第4の共振用コンデンサ又は寄生容量(C1 、C2 、C3 、C4 )の電圧を前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )のターンオン時点までに零又はほぼ零に低減することができるように前記第1及び第2の補助スイッチ(Q1 、Q2 )をオン・オフ制御する補助スイッチ制御回路(6)と、
前記第1の補助スイッチ(Q1)及びこれよりも出力側の回路の異常を検出する異常検出手段(70又は70a及び72、又は72a)と、
前記異常検出手段の異常を示す出力に応答して前記第1の補助スイッチ(Q1)をオフに制御するオフ制御手段(73又は73a)と
を有していることを特徴とする直流―交流変換装置。
First and second DC terminals (1, 2);
First, second and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w);
A relay terminal (4);
A first voltage dividing capacitor (Ca) connected between the first DC terminal (1) and the second phase AC terminal (3v);
A second voltage dividing capacitor (Cb) connected between the second DC terminal (2) and the second phase AC terminal (3v);
A first main switch (S1) connected between the relay terminal (4) and the first phase AC terminal (3u);
A second main switch (S2) connected between the first phase AC terminal (3u) and the second DC terminal (2);
A third main switch (S3) connected between the relay terminal (4) and the third phase AC terminal (3w);
A fourth main switch (S4) connected between the third phase AC terminal (3w) and the second DC terminal (2);
First, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances connected in parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4), respectively. C1, C2, C3, C4),
A first auxiliary switch (Q1) connected between the first DC terminal (1) and the relay terminal (4);
A first auxiliary diode or parasitic diode (Da) connected in reverse parallel to the first auxiliary switch (Q1);
A series circuit of a second auxiliary switch (Q2) and a resonant reactor (Lr) connected between the relay terminal (4) and the second phase AC terminal (3v);
A second auxiliary diode or parasitic diode (Db) connected in reverse parallel to the second auxiliary switch (Q2);
The first, second, third, and fourth so that a three-phase AC voltage (Vuv, Vvw, Vwu) can be obtained at the first, second, and third phase AC terminals (3u, 3v, 3w). A main switch control circuit (5) for controlling on / off of the main switches (S1, S2, S3, S4) at a repetition frequency higher than the frequency of the three-phase AC voltage;
The voltage of the first, second, third and fourth resonance capacitors or parasitic capacitances (C1, C2, C3, C4) is set to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2). , S3, S4), and an auxiliary switch control circuit (6) for controlling on / off of the first and second auxiliary switches (Q1, Q2) so that they can be reduced to zero or almost zero by the time of turn-on. ,
An abnormality detecting means (70 or 70a and 72, or 72a) for detecting an abnormality of the first auxiliary switch (Q1) and a circuit on the output side from the first auxiliary switch (Q1);
DC-AC conversion characterized by having off control means (73 or 73a) for controlling the first auxiliary switch (Q1) to be turned off in response to an output indicating an abnormality of the abnormality detecting means. apparatus.
更に、前記第1の補助スイッチ(Q1)に対して並列接続された電圧クランプ回路を有することを特徴とする請求項1記載の直流―交流変換装置。   2. The DC-AC converter according to claim 1, further comprising a voltage clamp circuit connected in parallel to the first auxiliary switch (Q1). 前記電圧クランプ回路は、極性を有する第1及び第2のクランプ用コンデンサ(C11、C12)と逆流阻止用ダイオード(D11)との直列回路から成ることを特徴とする請求項2記載の直流―交流変換装置。   3. The DC-AC circuit according to claim 2, wherein the voltage clamping circuit comprises a series circuit of first and second clamping capacitors (C11, C12) having polarity and a reverse current blocking diode (D11). Conversion device. 更に、前記第1のクランプ用コンデンサ(C11)に並列接続され且つその一端が前記第1の直流端子(1)に接続された第1の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13)と、
前記第2のクランプ用コンデンサ(C12)に並列接続され且つその一端が前記第1の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13)の他端に接続された第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C14)と、
前記第1及び第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C13、C14)の相互接続点と前記第1及び第2の電圧分割用コンデンサ(Ca、Cb)の相互接続点との間に接続された第1の抵抗(R1)と、
前記第2の過渡サージ吸収用コンデンサ(C14)の他端と前記第2の直流端子(2)との間に接続された第2の抵抗(R2)と
を有していることを特徴とする請求項3記載の直流―交流変換装置。
A first transient surge absorbing capacitor (C13) connected in parallel to the first clamping capacitor (C11) and having one end connected to the first DC terminal (1);
A second transient surge absorbing capacitor (C14) connected in parallel to the second clamp capacitor (C12) and having one end connected to the other end of the first transient surge absorbing capacitor (C13);
The first and second transient surge absorbing capacitors (C13, C14) are connected between the interconnection point and the first and second voltage dividing capacitors (Ca, Cb). 1 resistance (R1),
And a second resistor (R2) connected between the other end of the second transient surge absorbing capacitor (C14) and the second DC terminal (2). The DC-AC converter according to claim 3.
前記異常検出手段は、前記第1の補助スイッチ(Q1)の端子間電圧、又は前記第1の補助スイッチ(Q1)を通って流れる電流、又は前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1、S2、S3、S4)の制御信号の異常を検出するものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の直流―交流変換装置。   The abnormality detection means includes a voltage between terminals of the first auxiliary switch (Q1), a current flowing through the first auxiliary switch (Q1), or the first, second, third, and fourth. 5. The DC-AC converter according to claim 1, wherein an abnormality of a control signal of the main switch (S1, S2, S3, S4) is detected. 更に、前記第1及び第2の主スイッチ(S1 、S2 )と前記第1相交流端子(3u)との間に接続された第1のフィルタ用リアクトル(Lu )と、前記第3及び第4の主スイッチ(S3 、S4 )と前記第3相交流端子(3w)との間に接続された第2のフィルタ用リアクトル(Lw )とを有していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の直流―交流変換装置。   Furthermore, a first filter reactor (Lu) connected between the first and second main switches (S1, S2) and the first phase AC terminal (3u), the third and fourth 6. A second filter reactor (Lw) connected between the main switch (S3, S4) and the third-phase AC terminal (3w). The DC-AC converter according to any one of the above. 更に、前記第1、第2、第3及び第4の主スイッチ(S1 、S2 、S3 、S4 )に対して逆方向並列に接続された第1、第2、第3及び第4の主ダイオード又は寄生ダイオード(D1 、D2 、D3 、D4 )を有していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の直流―交流変換装置。   Further, first, second, third and fourth main diodes connected in reverse parallel to the first, second, third and fourth main switches (S1, S2, S3, S4). 7. The DC-AC converter according to claim 1, further comprising a parasitic diode (D1, D2, D3, D4). 前記補助スイッチ制御回路(6)は、前記第1〜第4の主スイッチ(S1 〜S4 )の内の少なくとも1つのターンオン時点(t3 )よりも少し前の第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )よりも少し後の第2の時点(t6 )まで前記第1の補助スイッチ(Q1 )をオフ状態に制御し且つ前記第2の補助スイッチ(Q2 )をオン状態に制御する機能を有し、前記第1の時点(t1 )から前記ターンオン時点(t3 )までの第1の時間長(Ta )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記ターンオン時点(t3)までに前記中継端子(4)と前記第2の直流端子(2)との間の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされ、前記ターンオン時点(t3 )から前記第2の時点(t6 )までの第2の時間長(Tb )が前記共振リアクトル(Lr)の働きによって前記第2の時点(t6 )までに前記第1の補助スイッチ(Q1 )の電圧を零又はほぼ零にすることができる時間長とされていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の直流―交流変換装置。   The auxiliary switch control circuit (6) is turned on from a first time (t1) slightly before a turn-on time (t3) of at least one of the first to fourth main switches (S1 to S4). The function of controlling the first auxiliary switch (Q1) to the off state and controlling the second auxiliary switch (Q2) to the on state until a second time point (t6) slightly after the time point (t3). A first time length (Ta) from the first time point (t1) to the turn-on time point (t3) by the action of the resonance reactor (Lr) until the turn-on time point (t3). 4) and a time length during which the voltage between the second DC terminal (2) and the second DC terminal (2) can be made zero or almost zero, and the time from the turn-on time (t3) to the second time (t6) The time length (Tb) of 2 is the resonance rear A time length that allows the voltage of the first auxiliary switch (Q1) to be zero or almost zero by the second time point (t6) by the action of Torr (Lr) is set. Item 8. The DC-AC converter according to any one of Items 1 to 7.
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