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公開番号2025101225
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023217907
出願日2023-12-25
発明の名称電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250630BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】並列接続された複数の整流素子に流れる電流のアンバランスを抑制する。
【解決手段】電力変換装置3Aは、三相の交流電圧が入力される交流ノード4u,4v,4wと、N個(Nは2以上の整数)の三相整流器21,23と、複数のチョッパ回路31,32とを含む。N個の三相整流器21,23の各々は、中間ノードの各々22または24と対応する交流ノード4との間に接続された正極側整流素子SCRと、交流ノード4u,4v,4wの各々と負極直流ノード8との間に接続された負極側整流素子SCRとを含む。中間ノードの各々22,24は複数のチョッパ回路31,32の少なくとも1つに接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流電圧の第１相の交流電圧が入力される第１の交流ノードと、
前記三相交流電圧の第２相の交流電圧が入力される第２の交流ノードと、
前記三相交流電圧の第３相の交流電圧が入力される第３の交流ノードと、
直流電圧を出力するための正極直流ノードおよび負極直流ノードと、
Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の三相整流器と、
複数のチョッパ回路とを備え、
前記Ｎ個の三相整流器の各々は、
前記第１の交流ノードに対応する第１の中間ノードと、
前記第２の交流ノードに対応する第２の中間ノードと、
前記第３の交流ノードに対応する第３の中間ノードと、
前記第１の中間ノードから前記第１の交流ノードの方向の電流を阻止する第１の正極側整流素子と、
前記第２の中間ノードから前記第２の交流ノードの方向の電流を阻止する第２の正極側整流素子と、
前記第３の中間ノードから前記第３の交流ノードの方向の電流を阻止する第３の正極側整流素子と、
前記第１の交流ノードから前記負極直流ノードの方向の電流を阻止する第１の負極側整流素子と、
前記第２の交流ノードから前記負極直流ノードの方向の電流を阻止する第２の負極側整流素子と、
前記第３の交流ノードから前記負極直流ノードの方向の電流を阻止する第３の負極側整流素子とを含み、
前記Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた前記第１の中間ノード、前記第２の中間ノード、および前記第３の中間ノードは、他の三相整流器の前記第１の中間ノード、前記第２の中間ノード、および前記第３の中間ノードと分離されており、
前記Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた前記第１の中間ノード、前記第２の中間ノード、および前記第３の中間ノードの各々は、前記複数のチョッパ回路の少なくとも１つのチョッパ回路に対応し、
前記複数のチョッパ回路の各々は、対応する中間ノードから入力された電圧を昇圧または降圧して前記正極直流ノードと前記負極直流ノードとの間に接続された容量素子に出力する、電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた前記第１の正極側整流素子、前記第２の正極側整流素子、および前記第３の正極側整流素子の各々は、サイリスタによって構成される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた前記第１の正極側整流素子、前記第２の正極側整流素子、および前記第３の正極側整流素子の各々を構成するサイリスタの通電角を制御する第１の制御部をさらに備える、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１の制御部は、前記第１の交流ノード、前記第２の交流ノード、および前記第３の交流ノードのうち同じ交流ノードに接続されたＮ個の前記正極側整流素子としてのサイリスタを同時にオンするように制御する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１の制御部は、前記電力変換装置の起動時に３×Ｎ個の前記正極側整流素子としてのサイリスタの通電開始タイミングを、前記起動時以外の通常時よりも遅らせる、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１の制御部は、前記電力変換装置の起動時に前記容量素子の電圧に応じて、３×Ｎ個の前記正極側整流素子としてのサイリスタの通電時間を変更する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた前記第１の中間ノード、前記第２の中間ノード、および前記第３の中間ノードの各々には、Ｌ個（Ｌは１以上の整数）の前記チョッパ回路が接続される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数のチョッパ回路の各々は、昇圧チョッパ回路であり、
対応する中間ノードに第１端が接続されたリアクトルと、
前記リアクトルの第２端と前記正極直流ノードとの間に接続され前記リアクトルの前記第２端から前記正極直流ノードの方向の電流を阻止する第４の整流素子と、
前記リアクトルの前記第２端と前記負極直流ノードとの間に接続されたスイッチング素子とを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記複数のチョッパ回路の各々の前記スイッチング素子のオンオフを制御する第２の制御部をさらに備える、請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第２の制御部は、前記第１の交流ノード、前記第２の交流ノード、および前記第３の交流ノードのうち同じ交流ノードに接続された複数のチョッパ回路の各々が有する前記スイッチング素子を同時にオンするように制御する、請求項９に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関し、より特定的には高力率コンバータに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
入力交流電流の高調波を抑制できる整流回路として高力率（ＰＦＣ：Power Factor Correction）コンバータが知られている。高力率コンバータは、全波整流回路とチョッパ回路とを組み合わせた回路構成を有している。
【０００３】
特開２０２２－１２２７５９号公報は、高力率コンバータの起動時において、出力側の容量素子が充電されていないことにより発生する突入電流を抑制する技術を開示する。具体的には、サイリスタを用いてブリッジ整流回路が構成される。高力率コンバータの起動時においてサイリスタは、入力交流電圧の絶対値が閾値以下の期間だけオン状態に制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１２２７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、電流定格が比較的小さい複数の素子を並列に接続することにより、大電力用高力率コンバータを全体として低価格化かつ小型化することを検討している。ところが、サイリスタを複数個並列に接続すると、並列接続された複数のサイリスタのうち１つのサイリスタだけに電流が集中して流れるという問題がある。この理由は、サイリスタのオンタイミングのばらつきのせいで１つのサイリスタだけが先にオンすると、並列接続された他のサイリスタがオンするのに必要な電位差がなくなるからである。
【０００６】
本開示は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、全波整流回路を構成する整流素子を並列接続した場合であっても、並列接続された複数の整流素子に流れる電流のアンバランスを抑制可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態の電力変換装置は、三相交流電圧の第１相の交流電圧が入力される第１の交流ノードと、上記三相交流電圧の第２相の交流電圧が入力される第２の交流ノードと、上記三相交流電圧の第３相の交流電圧が入力される第３の交流ノードと、直流電圧を出力するための正極直流ノードおよび負極直流ノードと、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の三相整流器と、複数のチョッパ回路とを備える。Ｎ個の三相整流器の各々は、第１の交流ノードに対応する第１の中間ノードと、第２の交流ノードに対応する第２の中間ノードと、第３の交流ノードに対応する第３の中間ノードと、第１の正極側整流素子と、第２の正極側整流素子と、第３の正極側整流素子と、第１の負極側整流素子と、第２の負極側整流素子と、第３の負極側整流素子とを含む。第１の正極側整流素子は、第１の中間ノードから第１の交流ノードの方向の電流を阻止する。第２の正極側整流素子は、第２の中間ノードから第２の交流ノードの方向の電流を阻止する。第３の正極側整流素子は、第３の中間ノードから第３の交流ノードの方向の電流を阻止する。第１の負極側整流素子は、第１の交流ノードから負極直流ノードの方向の電流を阻止する。第２の負極側整流素子は、第２の交流ノードから負極直流ノードの方向の電流を阻止する。第３の負極側整流素子は、第３の交流ノードから負極直流ノードの方向の電流を阻止する。Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた第１の中間ノード、第２の中間ノード、および第３の中間ノードは、他の三相整流器の第１の中間ノード、第２の中間ノード、および第３の中間ノードと分離されている。Ｎ個の三相整流器の各々に設けられた第１の中間ノード、第２の中間ノード、および第３の中間ノードの各々は、複数のチョッパ回路のいずれかに対応する。複数のチョッパ回路の各々は、対応する中間ノードから入力された電圧を昇圧または降圧して正極直流ノードと負極直流ノードとの間に接続された容量素子に出力する。
【発明の効果】
【０００８】
上記の実施形態によれば、共通の交流ノードに接続されたＮ個の正極側整流素子に別々のチョッパ回路が接続されることによって、上記のＮ個の正極側整流素子に流れる電流のアンバランスを抑制可能な電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１による電力変換装置の構成例を示す回路図である。
図１の電力変換器の回路構成を簡略化して示す図である。
図２の各部の信号波形を概念的に示す図である。
実施の形態２による電力変換装置の構成を示す図である。
実施の形態３による電力変換装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
（【００１１】以降は省略されています）

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