(57)【要約】  【課題】リアクタを介して三相交流電源をスイッチングする直流電源装置において、２つのスイッチング素子を用いた双方向スイッチ回路で使用する電源を非絶縁電源で構成して直流電源装置全体のコストダウンを図る。  【解決手段】三相交流電源１の各相間をリアクタ２、３、４を介してオン／オフするスイッチ回路１１、１２、１３を設ける。各スイッチ回路は、ＩＧＢＴ１１ｃと駆動回路１１ｅとＩＧＢＴ１１ｈと駆動回路１１ｉとを備えている。整流器３０の負極端の出力には非絶縁の直流電源４３の負極端が、また、直流電源４３の正極端はダイオード２１とダイオード２３とダイオード２５の各アノード端子にそれぞれ接続され、各ダイオードのアノード端と各相ライン間にはコンデンサ２２、２４、２６が接続されており、これらのコンデンサに蓄積された電荷で各駆動回路を駆動する。【選択図】図１
2014011823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの組合せのうち２つの相ラインを短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側をコレクタ端子、出力電流側をエミッタ端子と呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記整流器の負極出力端に負極を接続した非絶縁直流電源を設け、同非絶縁直流電源の正極にアノード端が接続された第３ダイオードと第４ダイオードと第５ダイオードと、前記Ａ相ラインと前記Ｂ相ラインと前記Ｃ相ラインに負極がそれぞれ接続された第１コンデンサと第２コンデンサと第３コンデンサとを設け、それぞれの前記第３から第５ダイオードの各カソード端子が、前記第１から第３コンデンサの正極にそれぞれ接続され、
前記第１スイッチ回路の第１接続端がＡ相ラインに、前記第１スイッチ回路の第２接続端がＢ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端がＢ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第２接続端がＣ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端がＣ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第２接続端がＡ相ラインに、前記第１スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第３ダイオードのカソード端子に、前記第１スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第４ダイオードのカソード端子に、前記第２スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第４ダイオードのカソード端子に、前記第２スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第５ダイオードのカソード端子に、前記第３スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第５ダイオードのカソード端子に、前記第３スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第３ダイオードのカソード端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、互いに異なる極性の一端が接続され、それぞれの他端が前記平滑コンデンサと同極性に接続された第１コンデンサと第２コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの各相と前記接続点Ｃとの間をそれぞれ短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側と出力電流側とをそれぞれコレクタ端子とエミッタ端子と、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続点を接続点Ｃと、それぞれ呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記第１スイッチング素子のエミッタ端子に負極が接続された第３コンデンサと、同第３コンデンサの正極と前記第１駆動回路の第１正極電源入力端とにカソード端が接続され、アノード端を電源端とする第３ダイオードとを備え、
前記第１スイッチ回路の第１接続端をＡ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端をＢ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端をＣ相ラインに、各前記スイッチ回路の第２接続端を前記接続点Ｃにそれぞれ接続し、
前記整流器の負出力端に負極を接続した第１非絶縁直流電源を設け、同第１非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の前記電源端を接続し、前記接続点Ｃに負極を接続した第２非絶縁直流電源を設け、同第２非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の第２正極電源入力端を接続することを特徴とする直流電源装置。
【請求項３】
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの各相と前記平滑コンデンサの負極との間を短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側をコレクタ端子、出力電流側をエミッタ端子と呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードと、第１コンデンサとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が前記第１コンデンサを介して直列に接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記第１スイッチング素子のエミッタ端子に負極が接続された第２コンデンサと、同第２コンデンサの正極と前記第１駆動回路の第１正極電源入力端とにカソード端が接続され、アノード端を電源端とする第３ダイオードとを備え、
前記第１スイッチ回路の第１接続端をＡ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端をＢ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端をＣ相ラインに、各前記スイッチ回路の第２接続端を前記平滑コンデンサの負極にそれぞれ接続し、
前記整流器の負出力端に負極が接続された非絶縁直流電源を設け、同非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の前記電源端と前記第２正極電源入力端とを接続することを特徴とする直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源装置に係わり、より詳細には、力率を改善するためにリアクタを介して交流電源をスイッチングするスイッチング素子の制御に用いる電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リアクタを介して交流電源をスイッチングする三相交流電源用の直流電源装置は図４〜図６に示すものがある。
図４（１）は一般的に使用される直流電源装置のブロック図であり、三相交流電源１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相は、各相にそれぞれ直列に接続されたリアクタ４、リアクタ３、リアクタ２を介して整流器（ダイオードブリッジ）３０の入力端に接続されている。この整流器３０と各リアクタとを接続するラインを三相交流電源１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相と対応させて、Ａ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインと呼称する。そして整流器３０の出力端には平滑コンデンサ４１が接続されて、この両端電圧が直流電源装置の出力端に出力され、ここに負荷４２が接続されている。
【０００３】
また、Ａ相ラインとＢ相ラインとを短絡／開放（オン／オフ）するスイッチ回路６１と、Ｂ相ラインとＣ相ラインとを短絡／開放するスイッチ回路６２と、Ａ相ラインとＣ相ラインとを短絡／開放するスイッチ回路６３とが設けられている。そして、図示しない制御部の指示により各スイッチ回路をオン／オフすることで力率を改善するようになっている。この各スイッチ回路にはスイッチング素子が用いられている。
【０００４】
図４（２）と図４（３）はそれぞれスイッチ回路の一例を示すブロック図である。
図４（２）において、スイッチングされるラインとして例えばＡ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインにそれぞれ接続する接続端６４ａ、６４ｂとは６４ｃ〜６４ｆのダイオードで構成されたダイオードブリッジに入力され、このダイオードブリッジの出力端はスイッチング素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）６４ｇのコレクタ端子とエミッタ端子とに接続されている。
【０００５】
ＩＧＢＴ６４ｇのゲート端子は駆動回路６４ｈの出力端６４ｌに接続され、駆動回路６４ｈの入力端６４ｉと６４ｊとは図示しない制御回路によりオン／オフ信号が印加される。  駆動回路６４ｈにはＩＧＢＴ駆動用のフォトカプラが設けられており、入力端６４ｉから入力端６４ｊへ流れる電流をオン／オフすることで、制御回路とＩＧＢＴ６４ｇとを絶縁して駆動できるようになっている。このため、直流電源６４ｋの正極は駆動回路６４ｈの正極電源入力端６４ｍに接続されており、この電源によってフォトカプラのフォトトランジスタを動作させ、ＩＧＢＴ６４ｇのゲートを制御するようになっている。なお、直流電源６４ｋの負極はＩＧＢＴ６４ｇのエミッタ端子と駆動回路６４ｈの負極電源入力端６４ｎにそれぞれ接続されている。
【０００６】
例えば接続端６４ａがＡ相ラインに接続された場合、このＡ相ラインを基準とした電位にはダイオード６４ｆの順方向電圧だけ高い電位にＩＧＢＴ６４ｇのエミッタ端子と駆動回路６４ｈの負極電源入力端６４ｎとがあるため、Ａ相ラインの電位が正弦波状に変化するとこれに対応して直流電源６４ｋの正極も正弦波状に変化する。Ａ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインは１２０度ずつ位相がずれているため、スイッチ回路６１〜６３に備えられている直流電源６４ｋを共通化することができず、それぞれ絶縁された直流電源６４ｋが必要になる。
【０００７】
一方、図４（３）は他のスイッチ回路を示すブロック図である。このスイッチ回路は、スイッチングされるラインとして例えばＡ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインにそれぞれ接続する接続端６５ａと６５ｂとの間に、ＩＧＢＴ６５ｅとＩＧＢＴ６５ｆとが直列に配置されている。ＩＧＢＴ６５ｅのコレクタ端子は接続端６５ｂに、また、ＩＧＢＴ６５ｅのエミッタ端子はＩＧＢＴ６５ｆのエミッタ端子に、また、ＩＧＢＴ６５ｆのコレクタ端子は接続端６５ａに、それぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ６５ｅのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ６５ｅのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード６５ｃが備えられている。同様にＩＧＢＴ６５ｆのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ６５ｆのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード６５ｄが備えられている。
【０００８】
ＩＧＢＴ６５ｅとＩＧＢＴ６５ｆとのゲート端子とが接続されて駆動回路６５ｇの出力端に接続されており、駆動回路６５ｇの入力端６５ｈと６５ｉとは図示しない制御回路によりオン／オフ信号が印加される。この駆動回路６５ｇは図４（２）で説明した駆動回路６４ｈと同じ構成であるため説明を省略する。この構成の場合も絶縁された直流電源６５ｊを駆動回路６５ｇに供給する必要がある。
【０００９】
この直流電源６５ｊの正極は駆動回路６５ｇの正極電源入力端に供給されており、この電源によってフォトカプラのフォトトランジスタを動作させ、ＩＧＢＴ６５ｅとＩＧＢＴ６５ｆのゲートを制御するようになっている。なお、直流電源６５ｊの負極はＩＧＢＴ６５ｅのエミッタ端子と駆動回路６５ｇの負極電源入力端にそれぞれ接続されている。
【００１０】
図４（２）や図４（３）で説明したスイッチ回路を図４（１）で説明した直流電源装置に適用した場合、各スイッチ回路毎に絶縁された直流電源６４ｋや６５ｊが必要となる。従来の構成ではこの絶縁電源をスイッチングトランスで絶縁されたＤＣ−ＤＣコンバータで構成していた。このスイッチングトランスは交流電源の一次側と制御用の直流電源の二次側とを絶縁しなければならないため、機器の安全規格における所定の絶縁耐圧を満足させるため大型であり、また、高価であった。
【００１１】
一方、リアクタを介して交流電源をスイッチングする直流電源装置の他の構成として、図５や図６に示すものがある。
図５の直流電源装置は、ｕ相とｖ相とｗ相とからなる３相交流電源１の各相に第１リアクトル２ｕ、２ｖ、２ｗを介してダイオードブリッジからなる３相整流回路３の各相入力端子を接続している。なお、この接続されたラインを３相交流電源１のｕ相とｖ相とｗ相と対応させて、ｕ相ラインとｖ相ラインとｗ相ラインと呼称する。
【００１２】
そして、３相整流回路３の出力端子間に、互いに等しい容量の１対のコンデンサ４ａ、４ｂを直列接続しているとともに、１対のコンデンサ４ａ、４ｂの直列回路と並列に負荷を接続し、１対のコンデンサ４ａ、４ｂの中点と３相整流回路３の各相入力端子との間に、制御部７によって、それぞれ電源の半周期に複数回、かつ奇数回のスイッチングを行うスイッチ５ｕ、５ｖ、５ｗを備えている。
そして、これらのスイッチは、電源の半周期におけるスイッチング波形を、最初のスイッチング動作と最後のスイッチング動作との中間点を基準として対称となるようにスイッチングするようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
図６の直流電源装置は、ブリッジ整流回路３と、平滑コンデンサ４と、三相交流電源１に直列に接続されたリアクタ２ｕ、２ｖ、２ｗと、ブリッジ整流回路３の各相の交流入力端子と直流出力端子との間に双方向スイッチ６ｕ、６ｖ、６ｗを介してそれぞれ接続されたコンデンサ７ｕ、７ｖ、７ｗと、三相交流電源１の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段８と、平滑コンデンサ４の両端の直流電圧を検出する直流電圧検出手段９と、三相交流電源１の各相の電圧値を検出する相電圧検出手段１１と、相電圧検出手段１１の出力に基づき制御信号を調整する制御信号補正手段１２と、双方向スイッチ６を駆動する双方向性スイッチ制御手段１０とを備え、三相交流電源１の電圧値を相電圧検出手段１１で検出し、その値に応じて最適な制御信号を制御信号補正手段１２によって決定するものである（例えば、特許文献２参照。）。
【００１４】
一方、直流を交流に変換するインバータにおいては、直流の正極と負極との間に直列に接続された上アームのスイッチング素子と、下アームのスイッチング素子を設けた構成になっており、上下アームの接続点が交流の出力端となっている。それぞれのスイッチング素子にはオン／オフ制御するための駆動回路が設けられている。下アーム用の駆動回路は直流の負極を基準とした電位で動作するため、この基準の電位を負極とする駆動用電源で動作できるため問題ないが、上アームの駆動回路はこの負極を基準とした基準電位と直接接続されていないために駆動用電源を用いることができない。
【００１５】
このため、ブートストラップ回路を用いて、上アームの駆動回路に駆動用電源を供給するようになっている。このブートストラップ回路は、上アームの駆動回路の負極と正極との電源入手端に並列に接続されたコンデンサと、前述した駆動用電源の正極にアノード端子を、カソード端子をこのコンデンサの正極にそれぞれ接続したダイオードで構成されている。なお、上アームの駆動回路の負極の電源入力端は上下アームの接続点、つまり、交流の出力端に接続されている。
【００１６】
このインバータの動作の開始時には上アームの駆動回路のコンデンサの電荷は空であるため、まず最初に下アームのスイッチング素子をオンにして、上アームの駆動回路の負極の電源入力端を基準電位にする。このため、上アームのコンデンサに駆動用電源から電荷がチャージされる。そして、下アームのスイッチング素子をオフにしてからインバータの動作を開始する。上アームのコンデンサの電荷はダイオードで逆方向へは流れないため、電荷を保持した状態を一定期間（コンデンサの電荷が放電するまで）維持できる。なお、インバータ制御の特性により、下アームのスイッチング素子はオン／オフを繰り返すため、これ以降は自動的にコンデンサへ電荷が供給される。
【００１７】
しかしながら、インバータ回路では、回路の構成上、上アームから下アームに電流を流すことができる回路になっており、下アームをオンすることで上アームの駆動回路を基準の電位に固定してコンデンサに電荷をチャージ可能であるが、三相交流電源における各スイッチング素子は双方向スイッチとするために上アームと下アームとの電流方向が逆になるように接続されている。このため、単純に下アームのスイッチング素子をオンにしてもコンデンサに電荷をチャージすることができず、やむなく絶縁電源を用いていた。
このため、図４〜図６で説明した三相交流電源用の直流電源装置では各スイッチを双方向で短絡／開放するため、スイッチ回路の駆動回路に使用する絶縁された電源が各相毎に必要となる。前述したように絶縁電源はトランスを使用するため、非絶縁電源と比較して一般的に高価であり、直流電源装置がコストアップとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００３−１７４７７９号公報（第６頁、図１）
【特許文献１】特開２００６−２６２６６２号公報（第５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は以上述べた問題点を解決し、リアクタを介して三相交流電源をスイッチングする直流電源装置において、２つのスイッチング素子を用いた双方向スイッチ回路で使用する電源を非絶縁電源で構成して直流電源装置全体のコストダウンを図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの組合せのうち２つの相ラインを短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側をコレクタ端子、出力電流側をエミッタ端子と呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記整流器の負極出力端に負極を接続した非絶縁直流電源を設け、同非絶縁直流電源の正極にアノード端が接続された第３ダイオードと第４ダイオードと第５ダイオードと、前記Ａ相ラインと前記Ｂ相ラインと前記Ｃ相ラインに負極がそれぞれ接続された第１コンデンサと第２コンデンサと第３コンデンサとを設け、それぞれの前記第３から第５ダイオードの各カソード端子が、前記第１から第３コンデンサの正極にそれぞれ接続され、
前記第１スイッチ回路の第１接続端がＡ相ラインに、前記第１スイッチ回路の第２接続端がＢ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端がＢ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第２接続端がＣ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端がＣ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第２接続端がＡ相ラインに、前記第１スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第３ダイオードのカソード端子に、前記第１スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第４ダイオードのカソード端子に、前記第２スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第４ダイオードのカソード端子に、前記第２スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第５ダイオードのカソード端子に、前記第３スイッチ回路の第１正極電源入力端が前記第５ダイオードのカソード端子に、前記第３スイッチ回路の第２正極電源入力端が前記第３ダイオードのカソード端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、互いに異なる極性の一端が接続され、それぞれの他端が前記平滑コンデンサと同極性に接続された第１コンデンサと第２コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの各相と前記接続点Ｃとの間をそれぞれ短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側と出力電流側とをそれぞれコレクタ端子とエミッタ端子と、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続点を接続点Ｃと、それぞれ呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記第１スイッチング素子のエミッタ端子に負極が接続された第３コンデンサと、同第３コンデンサの正極と前記第１駆動回路の第１正極電源入力端とにカソード端が接続され、アノード端を電源端とする第３ダイオードとを備え、
前記第１スイッチ回路の第１接続端をＡ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端をＢ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端をＣ相ラインに、各前記スイッチ回路の第２接続端を前記接続点Ｃにそれぞれ接続し、
前記整流器の負出力端に負極を接続した第１非絶縁直流電源を設け、同第１非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の前記電源端を接続し、前記接続点Ｃに負極を接続した第２非絶縁直流電源を設け、同第２非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の第２正極電源入力端を接続することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、
Ａ相とＢ相とＣ相とからなる三相交流電源に接続され、同三相交流電源を整流する整流器と、同整流器と前記三相交流電源との間の各相ごとに直列に接続されたリアクタと、前記整流器から出力された電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記リアクタと前記整流器とを接続するＡ相ラインとＢ相ラインとＣ相ラインの各相と前記平滑コンデンサの負極との間を短絡／開放する第１スイッチ回路と第２スイッチ回路と第３スイッチ回路とを備えた直流電源装置であって、
各前記スイッチ回路に備えられたスイッチング素子の入力電流側をコレクタ端子、出力電流側をエミッタ端子と呼称した時、
各前記スイッチ回路は、駆動用電源が供給される第１正極電源入力端と第１負極電源入力端とを有する第１駆動回路と、同第１駆動回路で駆動される第１スイッチング素子と、同第１スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第１ダイオードと、駆動用電源が供給される第２正極電源入力端と第２負極電源入力端とを有する第２駆動回路と、同第２駆動回路で駆動される第２スイッチング素子と、同第２スイッチング素子のコレクタ端子にカソード端子が、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続された第２ダイオードと、第１コンデンサとを備えており、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とのコレクタ端子が前記第１コンデンサを介して直列に接続され、前記第１スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第１接続端に接続され、前記第２スイッチング素子のエミッタ端子が前記スイッチ回路における第２接続端に接続され、前記第１負極電源入力端が前記第１ダイオードのアノード端子に、また、前記第２負極電源入力端が前記第２ダイオードのアノード端子にそれぞれ接続されており、
前記第１スイッチング素子のエミッタ端子に負極が接続された第２コンデンサと、同第２コンデンサの正極と前記第１駆動回路の第１正極電源入力端とにカソード端が接続され、アノード端を電源端とする第３ダイオードとを備え、
前記第１スイッチ回路の第１接続端をＡ相ラインに、前記第２スイッチ回路の第１接続端をＢ相ラインに、前記第３スイッチ回路の第１接続端をＣ相ラインに、各前記スイッチ回路の第２接続端を前記平滑コンデンサの負極にそれぞれ接続し、
前記整流器の負出力端に負極が接続された非絶縁直流電源を設け、同非絶縁直流電源の正極に各前記スイッチ回路の前記電源端と前記第２正極電源入力端とを接続することを特徴とする。                            
【発明の効果】
【００２３】
以上の手段を用いることにより、本発明による直流電源装置によれば、Ａ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインをスイッチングするスイッチ回路の駆動用の直流電源として非絶縁直流電源が使用可能である。このため直流電源を絶縁しなくてよいので直流電源装置を安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による直流電源装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明による他の直流電源装置の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明による別の直流電源装置の実施例を示すブロック図である。
【図４】従来の直流電源装置を示すブロック図である。
【図５】従来の他の直流電源装置を示すブロック図である。
【図６】従来の別の直流電源装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１（１）は直流電源装置の実施例を示すブロック図であり、背景技術の項で説明した図４（１）と対応するものである。
図１において、三相交流電源１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相は、各相にそれぞれ直列に接続されたリアクタ４、リアクタ３、リアクタ２を介して整流器（ダイオードブリッジ）３０の入力端に接続されている。そして整流器３０の出力端には平滑コンデンサ４１が接続されて、この両端電圧が直流電源装置の出力端に出力され、ここに負荷４２が接続されている。
【００２７】
なお、整流器３０は内部のダイオード３１、３２、３３のカソード端子が平滑コンデンサ４１のプラス端子に、また、ダイオード３４、３５、３６のアノード端子が平滑コンデンサ４１のマイナス端子にそれぞれ接続されている。そして、ダイオード３１のアノード端子とダイオード３４のカソード端子とが接続されリアクタ４に接続されている。この接続ラインをＡ相ラインと呼称する。
【００２８】
さらに、ダイオード３２のアノード端子とダイオード３５のカソード端子とが接続されリアクタ３に接続されている。この接続ラインをＢ相ラインと呼称する。さらに、ダイオード３３のアノード端子とダイオード３６のカソード端子とが接続されリアクタ２に接続されている。この接続ラインをＣ相ラインと呼称する。
【００２９】
そして、三相交流電源１のＡ相ラインとＢ相ラインの間に接続され、短絡／開放（オン／オフ）するスイッチ回路１１と、Ｂ相ラインとＣ相ラインの間に接続され、短絡／開放するスイッチ回路１２と、Ａ相ラインとＣ相ラインの間に接続され、短絡／開放するスイッチ回路１３とが設けられている。そして、図示しない制御部の指示により各スイッチ回路をオン／オフするスイッチング動作により力率を改善するようになっている。
【００３０】
図１（２）に示すようにスイッチ回路１１は、スイッチングする各相ラインに接続する接続端１１ａ（第１接続端）と接続端１１ｆ（第２接続端）との間に、ＩＧＢＴ１１ｃ（第１スイッチング素子）とＩＧＢＴ１１ｈ（第２スイッチング素子）とが直列に配置されている。ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ端子は接続端１１ａに、また、ＩＧＢＴ１１ｃのコレクタ端子はＩＧＢＴ１１ｈのコレクタ端子に、また、ＩＧＢＴ１１ｈのエミッタ端子は接続端１１ｆに、それぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１１ｃのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１１ｄ（第１ダイオード）が備えられている。同様にＩＧＢＴ１１ｈのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１１ｈのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１１ｊ（第２ダイオード）が備えられている。
【００３１】
ＩＧＢＴ１１ｃのゲート端子は駆動回路１１ｅ（第１駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１１ｅには図４で説明したように図示しない制御回路によりオン／オフ信号が印加される。同様にＩＧＢＴ１１ｈのゲート端子は駆動回路１１ｉ（第２駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１１ｉには制御回路によりオン／オフ信号が印加される。なお、駆動回路１１ｅと駆動回路１１ｉとには制御回路より同じオン／オフ信号が印加される。また、駆動回路１１ｅには動作用電源が供給される正極電源入力端１１ｂ（第１正極電源入力端）と負極電源入力端１１ｌ（第１負極電源入力端）とが備えられており、負極電源入力端１１ｌはＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ端子に接続されている。同様に駆動回路１１ｉには、動作用の電圧が供給される正極電源入力端１１ｇ（第２正極電源入力端）と負極電源入力端１１ｋ（第２負極電源入力端）とが備えられており、負極電源入力端１１ｋはＩＧＢＴ１１ｈのエミッタ端子に接続されている。
【００３２】
なお、各スイッチ回路は全て同じ構成であるため、スイッチ回路１２とスイッチ回路１３との説明を省略する。そして、スイッチ回路１１の接続端１１ａはＡ相ラインに、また、接続端１１ｆはＢ相ラインにそれぞれ、接続されている。同様にスイッチ回路１２の接続端１１ａはＢ相ラインに、また、接続端１１ｆはＣ相ラインに、また、スイッチ回路１３の接続端１１ａはＣ相ラインに、また、接続端１１ｆはＡ相ラインにそれぞれ、接続されている。
【００３３】
一方、整流器３０の負極端の出力には非絶縁の直流電源４３の負極端が、また、直流電源４３の正極端はダイオード２１（第３ダイオード）とダイオード２３（第４ダイオード）とダイオード２５（第５ダイオード）の各アノード端子にそれぞれ接続されている。そして、ダイオード２１のカソード端子はスイッチ回路１１の正極電源入力端１１ｂとスイッチ回路１３の正極電源入力端１１ｇに、また、ダイオード２３のカソード端子はスイッチ回路１１の正極電源入力端１１ｇとスイッチ回路１２の正極電源入力端１１ｂに、さらに、ダイオード２５のカソード端子はスイッチ回路１２の正極電源入力端１１ｇとスイッチ回路１３の正極電源入力端１１ｂにそれぞれ接続されている。
【００３４】
また、ダイオード２１のカソード端子はコンデンサ２２（第１コンデンサ）の正極に接続され、コンデンサ２２の負極はＡ相ラインに接続されている。同様に、ダイオード２３のカソード端子はコンデンサ２４（第２コンデンサ）の正極に接続され、コンデンサ２４の負極はＢ相ラインに、ダイオード２５のカソード端子はコンデンサ２６（第３コンデンサ）の正極に接続され、コンデンサ２６の負極はＣ相ラインにそれぞれ接続されている。
【００３５】
ダイオード２１とコンデンサ２２、ダイオード２３とコンデンサ２４、ダイオード２５とコンデンサ２６とはそれぞれチャージポンプ回路を形成しており、交流電源１の電圧波形の半波ごとに直流電源４３から供給される電荷を一時的に各コンデンサで蓄積する。そして、次の半波の期間にこの蓄積された電荷を用いて各スイッチ回路の各駆動回路を動作させている。各相ライン間の電圧と極性は周期的に変化するが、平滑コンデンサ４１の負極を基準として各相の半波がプラス電位となり、この電位が直流電源４３よりも各ダイオードでの電圧降下分を含めて低い期間に各コンデンサにチャージされ、各相の半波がマイナス電位の期間にチャージされた電荷で各駆動回路が動作する。
【００３６】
以上説明したように、Ａ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインを基準とする電位に対して、チャージポンプ用のコンデンサをそれぞれ設け、整流器３０の負極の出力端を負極とする直流電源４３を設け、この直流電源４３の正極からダイオード２１、２３、２５を介して各チャージポンプ用のコンデンサを周期的に充電するように構成したので、Ａ相ライン、Ｂ相ライン、Ｃ相ラインをスイッチングするスイッチ回路の駆動用の直流電源として非絶縁直流電源が使用可能である。
なお、直流電源４３は平滑コンデンサ４１の両端電圧を分圧することで簡単に得ることができるため非常に安価である。
本実施例のスイッチ回路は、図４（３）のスイッチ回路を用いた図４（１）の回路に対して駆動回路が３つ増えることになるが、駆動回路の主要部品であるフォトカプラは、絶縁トランスや電源用の集積回路を用いる絶縁電源よりもはるかに安価であるため、直流電源装置全体としてコストダウンすることができる。
【実施例２】
【００３７】
図２は直流電源装置の他の実施例を示すブロック図であり、背景技術の項で説明した図５と対応するものである。
図２において、三相交流電源１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相は、各相にそれぞれ直列に接続されたリアクタ４、リアクタ３、リアクタ２を介して整流器（ダイオードブリッジ）３０の入力端に接続されている。そして整流器３０の出力端には平滑コンデンサ４１が接続されて、この両端電圧が直流電源装置の出力端に出力され、ここに負荷４２が接続されている。
【００３８】
一方、コンデンサ４６（第１コンデンサ）とコンデンサ４７（第２コンデンサ）を直列に接続して、コンデンサ４６の正極が平滑コンデンサ４１の正極に、また、コンデンサ４７の負極が平滑コンデンサ４１の負極にそれぞれ接続されている。なお、コンデンサ４６とコンデンサ４７とが接続された点を接続点Ｃと呼称する。
【００３９】
なお、整流器３０は内部のダイオード３１、３２、３３のカソード端子が平滑コンデンサ４１のプラス端子に、また、ダイオード３４、３５、３６のアノード端子が平滑コンデンサ４１のマイナス端子にそれぞれ接続されている。そして、ダイオード３１のアノード端子とダイオード３４のカソード端子とが接続されリアクタ４に接続されている。この接続ラインをＡ相ラインと呼称する。
【００４０】
さらに、ダイオード３２のアノード端子とダイオード３５のカソード端子とが接続されリアクタ３に接続されている。この接続ラインをＢ相ラインと呼称する。さらに、ダイオード３３のアノード端子とダイオード３６のカソード端子とが接続されリアクタ２に接続されている。この接続ラインをＣ相ラインと呼称する。
【００４１】
Ａ相ラインと接続点Ｃとの間にはスイッチ回路１４が、また、Ｂ相ラインと接続点Ｃとの間にはスイッチ回路１５が、Ｃ相ラインと接続点Ｃとの間にはスイッチ回路１６が、それぞれ接続されている。
【００４２】
スイッチ回路１４は、スイッチングする各相ラインに接続する接続端１４ｂ（第１接続端）と接続端１４ｄ（第２接続端）との間に、ＩＧＢＴ１４ｈ（第１スイッチング素子）とＩＧＢＴ１４ｊ（第２スイッチング素子）とが直列に配置されている。ＩＧＢＴ１４ｈのエミッタ端子は接続端１４ｂに、また、ＩＧＢＴ１４ｈのコレクタ端子はＩＧＢＴ１４ｊのコレクタ端子に、また、ＩＧＢＴ１４ｊのエミッタ端子は接続端１４ｄに、それぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１４ｈのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１４ｈのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１４ｉ（第１ダイオード）が備えられている。同様にＩＧＢＴ１４ｊのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１４ｊのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１４ｌ（第２ダイオード）が備えられている。
【００４３】
また、ＩＧＢＴ１４ｈのゲート端子は駆動回路１４ｇ（第１駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１４ｇには図４で説明したように図示しない制御回路によりオン／オフ信号が印加される。同様にＩＧＢＴ１４ｊのゲート端子は駆動回路１４ｋ（第２駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１４ｋには制御回路によりオン／オフ信号が印加される。なお、駆動回路１４ｇと駆動回路１４ｋとには制御回路より同じオン／オフ信号が印加される。また、駆動回路１４ｇには動作用の電圧が供給される正極電源入力端１４ｍ（第１正極電源入力端）と負極電源入力端１４ｈ（第１負極電源入力端）とが備えられており、同様に、駆動回路１４ｋには、動作用の電圧が供給される正極電源入力端１４ｃ（第２正極電源入力端）と負極電源入力端１４ｏ（第２負極電源入力端）とが備えられている。また、電源端１４ａにアノード端子が、駆動回路１４ｇの正極電源入力端１４ｍにカソード端子がそれぞれ接続されたダイオード１４ｅ（第３ダイオード）が設けられている。さらに、駆動回路１４ｇの負極電源入力端１４ｎは接続端１４ｂに接続されている。そして、ダイオード１４ｅのカソード端子と接続端１４ｂとの間にコンデンサ１４ｆ（第３コンデンサ）が設けられており、コンデンサ１４ｆの正極がダイオード１４ｅのカソード端子に接続されている。なお、ダイオード１４ｅとコンデンサ１４ｆとでチャージポンプ回路を構成している。一方、駆動回路１４ｋの負極電源入力端１４ｏは接続端１４ｄに接続されている。
なお、スイッチ回路１４とスイッチ回路１５とスイッチ回路１６とは同じ回路である。
【００４４】
スイッチ回路１４の接続端１４ｂはＡ相ラインに、また、スイッチ回路１４の接続端１４ｄは接続点Ｃにそれぞれ接続されている。同様にスイッチ回路１５の接続端１４ｂはＢ相ラインに、また、スイッチ回路１４の接続端１４ｄは接続点Ｃにそれぞれ接続されている。さらに、スイッチ回路１６の接続端１４ｂはＣ相ラインに、また、スイッチ回路１６の接続端１４ｄは接続点Ｃにそれぞれ接続されている。
【００４５】
そして、各スイッチ回路の電源端１４ａは非絶縁の直流電源４４（第１非絶縁直流電源）の正極に接続され、この直流電源４４の負極は平滑コンデンサ４１の負極に接続されている。一方、各スイッチ回路の正極電源入力端１４ｃは非絶縁の直流電源４５（第２非絶縁直流電源）の正極に接続され、この直流電源４５の負極は接続点Ｃに接続されている。なお、直流電源４４は平滑コンデンサ４１の両端電圧を分圧することで、また、直流電源４５はコンデンサ４６の両端電圧を分圧することで、それぞれ簡単に得ることができるため非常に安価である。
【００４６】
前述したように、ダイオード１４ｅとコンデンサ１４ｆとでチャージポンプ回路を構成しており、交流電源１の電圧波形の半波ごとに直流電源４４から供給される電荷を一時的にコンデンサ１４ｆに蓄積する。そして、次の半波の期間にこの蓄積された電荷を用いて駆動回路１４ｇを動作させている。Ａ相ラインの電圧と極性は周期的に変化するが、平滑コンデンサ４１の負極を基準としてＡ相ラインの半波がプラス電位となり、この電位が直流電源４４よりもダイオード１４ｅでの電圧降下分を含めて低い期間にコンデンサ１４ｆにチャージされ、Ａ相ラインの半波がマイナス電位の期間にチャージされた電荷で駆動回路１４ｇが動作する。なお、スイッチ回路１５、１５も各相ラインが異なるが同様の動作となる。
一方、駆動回路１４ｋは接続点Ｃを負極電圧として動作するため、接続点Ｃを負極電圧とする直流電源４５の供給により、チャージポンプ回路がなくても動作する。
本実施例のスイッチ回路は、図４（３）のスイッチ回路を用いた図４（１）の回路に対して駆動回路が３つ増えることになるが、駆動回路の主要部品であるフォトカプラは、絶縁トランスや電源用の集積回路を用いる絶縁電源よりもはるかに安価であるため、直流電源装置全体としてコストダウンすることができる。
【実施例３】
【００４７】
図３は直流電源装置の他の実施例を示すブロック図であり、背景技術の項で説明した図６と対応するものである。
図３において、三相交流電源１のＡ相、Ｂ相、Ｃ相は、各相にそれぞれ直列に接続されたリアクタ４、リアクタ３、リアクタ２を介して整流器（ダイオードブリッジ）３０の入力端に接続されている。そして整流器３０の出力端には平滑コンデンサ４１が接続されて、この両端電圧が直流電源装置の出力端に出力され、ここに負荷４２が接続されている。
【００４８】
整流器３０は内部のダイオード３１、３２、３３のカソード端子が平滑コンデンサ４１のプラス端子に、また、ダイオード３４、３５、３６のアノード端子が平滑コンデンサ４１のマイナス端子にそれぞれ接続されている。そして、ダイオード３１のアノード端子とダイオード３４のカソード端子とが接続されリアクタ４に接続されている。この接続ラインをＡ相ラインと呼称する。
【００４９】
さらに、ダイオード３２のアノード端子とダイオード３５のカソード端子とが接続されリアクタ３に接続されている。この接続ラインをＢ相ラインと呼称する。さらに、ダイオード３３のアノード端子とダイオード３６のカソード端子とが接続されリアクタ２に接続されている。この接続ラインをＣ相ラインと呼称する。
【００５０】
Ａ相ラインと平滑コンデンサ４１の負極との間にはスイッチ回路１７が、また、Ｂ相ラインと平滑コンデンサ４１の負極との間にはスイッチ回路１８が、Ｃ相ラインと平滑コンデンサ４１の負極との間にはスイッチ回路１９が、それぞれ接続されている。
【００５１】
スイッチ回路１７は、スイッチングされるラインを接続する接続端１７ｂ（第１接続端）と接続端１７ｄ（第２接続端）との間に、ＩＧＢＴ１７ｉ（第１スイッチング素子）とＩＧＢＴ１７ｋ（第２スイッチング素子）とが直列に配置されている。ＩＧＢＴ１７ｉのエミッタ端子は接続端１７ｂに、また、ＩＧＢＴ１７ｉのコレクタ端子はコンデンサ１７ｊ（第１コンデンサ）の一端に接続され、コンデンサ１７ｊの他端はＩＧＢＴ１７ｋのコレクタ端子に、また、ＩＧＢＴ１７ｋのエミッタ端子は接続端１７ｄに、それぞれ接続されている。さらに、ＩＧＢＴ１７ｉのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１７ｉのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１７ｈ（第１ダイオード）が備えられている。同様にＩＧＢＴ１７ｋのコレクタ端子にカソード端子が、ＩＧＢＴ１７ｋのエミッタ端子にアノード端子がそれぞれ接続されたダイオード１７ｌ（第２ダイオード）が備えられている。
【００５２】
また、ＩＧＢＴ１７ｉのゲート端子は駆動回路１７ｇ（第１駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１７ｇには図４で説明したように図示しない制御回路によりオン／オフ信号が印加される。同様にＩＧＢＴ１７ｋのゲート端子は駆動回路１７ｍ（第２駆動回路）の出力端に接続されており、駆動回路１７ｍには制御回路によりオン／オフ信号が印加される。なお、駆動回路１７ｇと駆動回路１７ｍとには制御回路より同じオン／オフ信号が印加される。また、駆動回路１７ｇには動作用の電圧が供給される正極電源入力端１７ｎと負極電源入力端１７ｏとが備えられており、同様に、駆動回路１７ｍには、動作用の電圧が供給される正極電源入力端１７ｃ（第２正極電源入力端）と負極電源入力端１７ｐ（第２負極電源入力端）とが備えられている。また、電源端１７ａにアノード端子が、駆動回路１７ｇの正極電源入力端１７ｎにカソード端子がそれぞれ接続されたダイオード１７ｅ（第３ダイオード）が設けられている。さらに、駆動回路１７ｇの負極電源入力端１７ｏは接続端１７ｂに接続されている。そして、ダイオード１７ｅのカソード端子と接続端１７ｂとの間にコンデンサ１７ｆ（第２コンデンサ）が設けられており、コンデンサ１７ｆの正極がダイオード１７ｅのカソード端子に接続されている。なお、ダイオード１７ｅとコンデンサ１７ｆとでチャージポンプ回路を構成している。一方、駆動回路１７ｍの負極電源入力端１７ｐは接続端１７ｄに接続されている。
なお、スイッチ回路１７とスイッチ回路１８とスイッチ回路１９とは同じ回路である。
【００５３】
スイッチ回路１７の接続端１７ｂはＡ相ラインに、また、スイッチ回路１７の接続端１７ｄは平滑コンデンサ４１の負極にそれぞれ接続されている。同様にスイッチ回路１８の接続端１７ｂはＢ相ラインに、また、スイッチ回路１８の接続端１７ｄは平滑コンデンサ４１の負極にそれぞれ接続されている。さらに、スイッチ回路１９の接続端１７ｂはＣ相ラインに、また、スイッチ回路１９の接続端１７ｄは平滑コンデンサ４１の負極にそれぞれ接続されている。
そして、各スイッチ回路の電源端１７ａと正極電源入力端１７ｃとは非絶縁の直流電源４３の正極に接続され、この直流電源４３の負極は平滑コンデンサ４１の負極に接続されている。
【００５４】
前述したように、ダイオード１７ｅとコンデンサ１７ｆとでチャージポンプ回路を構成しており、交流電源１の電圧波形の半波ごとに直流電源４３から供給される電荷を一時的にコンデンサ１７ｆに蓄積する。そして、次の半波の期間にこの蓄積された電荷を用いて駆動回路１７ｇを動作させている。Ａ相ラインの電圧と極性は周期的に変化するが、平滑コンデンサ４１の負極を基準としてＡ相ラインの半波がプラス電位となり、この電位が直流電源４３よりもダイオード１７ｅでの電圧降下分を含めて低い期間にコンデンサ１７ｆにチャージされ、Ａ相ラインの半波がマイナス電位の期間にチャージされた電荷で駆動回路１７ｇが動作する。なお、スイッチ回路１８、１９も各相ラインが異なるが同様の動作となる。
一方、駆動回路１７ｍは平滑コンデンサ４１の負極が電源負極入力端に接続されているため、同様に平滑コンデンサ４１の負極を負極電圧とする直流電源４３の供給により、チャージポンプ回路がなくても動作する。なお、直流電源４３は平滑コンデンサ４１の両端電圧を分圧することで簡単に得ることができるため非常に安価である。
【００５５】
本実施例のスイッチ回路は、図４（３）のスイッチ回路を用いた図４（１）の回路に対して駆動回路が３つ増えることになるが、駆動回路の主要部品であるフォトカプラは、絶縁トランスや電源用の集積回路を用いる絶縁電源よりもはるかに安価であるため、直流電源装置全体としてコストダウンすることができる。
【００５６】
なお、以上説明した３つの実施例ではスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、これに限るものでなく、トランジスタやＦＥＴを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  三相交流電源
２、３、４  リアクタ
１１  スイッチ回路
１１ａ  接続端（第１接続端）
１１ｂ  正極電源入力端（第１正極電源入力端）
１１ｃ  ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）
１１ｄ  ダイオード（第１ダイオード）
１１ｅ  駆動回路（第１駆動回路）
１１ｆ  接続端（第２接続端）
１１ｇ  正極電源入力端（第２正極電源入力端）
１１ｈ  ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）
１１ｉ  駆動回路（第２駆動回路）
１１ｊ  ダイオード（第２ダイオード）
１１ｋ  負極電源入力端（第２負極電源入力端）
１１ｌ  負極電源入力端（第１負極電源入力端）
１２、１３、１４  スイッチ回路
１４ａ  電源端
１４ｂ  接続端（第１接続端）
１４ｃ  正極電源入力端（第２正極電源入力端）
１４ｄ  接続端（第２接続端）
１４ｅ  ダイオード（第３ダイオード）
１４ｆ  コンデンサ（第３コンデンサ）
１４ｇ  駆動回路（第１駆動回路）
１４ｈ  ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）
１４ｉ  ダイオード（第１ダイオード）
１４ｊ  ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）
１４ｋ  駆動回路（第２駆動回路）
１４ｌ  ダイオード（第２ダイオード）
１４ｍ  正極電源入力端（第１正極電源入力端）
１４ｎ  負極電源入力端（第１負極電源入力端）
１４ｏ  負極電源入力端（第２負極電源入力端）
１５、１６、１７  スイッチ回路
１７ａ  電源端
１７ｂ  接続端（第１接続端）
１７ｃ  正極電源入力端（第２正極電源入力端）
１７ｄ  接続端（第２接続端）
１７ｅ  ダイオード（第３ダイオード）
１７ｆ  コンデンサ（第２コンデンサ）
１７ｇ  駆動回路（第１駆動回路）
１７ｈ  ダイオード（第１ダイオード）
１７ｉ  ＩＧＢＴ（第１スイッチング素子）
１７ｊ  コンデンサ（第１コンデンサ）
１７ｋ  ＩＧＢＴ（第２スイッチング素子）
１７ｌ  ダイオード（第２ダイオード）
１７ｍ  駆動回路（第２駆動回路）
１７ｎ  正極電源入力端（第１正極電源入力端）
１７ｏ  負極電源入力端（第１負極電源入力端）
１７ｐ  負極電源入力端（第２負極電源入力端）
１８、１９  スイッチ回路
２１  ダイオード  （第３ダイオード）
２２  コンデンサ  （第１コンデンサ）
２３  ダイオード  （第４ダイオード）
２４  コンデンサ  （第２コンデンサ）
２５  ダイオード  （第５ダイオード）
２６  コンデンサ  （第３コンデンサ）
３０  整流器
３１、３２、３３、３４、３５、３６  ダイオード
４１  平滑コンデンサ
４２  負荷
４３、４４、４５  直流電源
４６、４７  コンデンサ（第１コンデンサ、第２コンデンサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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