(57)【要約】【課題】整流用のダイオードに起因する高周波ノイズを除去するだけでなく簡易な構成、簡単な制御、高力率能な整流装置を提供する。【解決手段】交流入力（Ｅ１〜Ｅ３）を整流用ダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）により整流し、整流出力をダイオード（Ｄ７）を介して平滑用コンデンサ（Ｃ７）に接続し、スイッチ（Ｑ１）のオフ／オン動作により、この整流出力を平滑用コンデンサ（Ｃ７）に供給／短絡させるような整流装置の整流用ダイオード（Ｄ１〜Ｄ６）に、所定のリアクトル値をもつリアクトル（Ｌ１〜Ｌ６）を直列接続した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流入力を整流用ダイオードにより整流し、整流出力を所定のリアクトル値をもつリアクトルを直列接続しダイオードを介して平滑用コンデンサに接続し、スイッチのオフ／オン動作により、前記整流出力を前記平滑用コンデンサに供給する整流装置において、
前記整流用ダイオードに、所定のリアクトル値をもつリアクトルを前記整流用ダイオードの直流出力側に直列接続したことを特徴とする整流装置。
【請求項２】
全波整流用のダイオードである第１と第２のダイオードの直列接続点に三相交流電源を構成する第１乃至第３交流電圧源のうち前記第１交流電圧源が接続され、第３と第４のダイオードとの直列接続点に前記第２交流電圧源が接続され、第５と第６のダイオードの直列接続点に前記第３交流電圧源がそれぞれ接続され、前記第１と第２のダイオードのカソード側とアノード側には第１と第２のリアクトルの一端がそれぞれ接続され、第３と第４のダイオードのカソード側とアノード側には第３と第４のリアクトルＬ３とＬ４の一端がそれぞれ接続され、第５と第６のダイオードのカソード側とアノード側には第５と第６のリアクトルの一端がそれぞれ接続され、
前記第１、第３及び第５のリアクトルの他端側と、前記第２、第４及び第６のリアクトルの他端側との間にはスイッチが接続され、
平滑用コンデンサが、第７のダイオードを介した前記第１、第３及び第５のリアクトルの他端側と、前記第２、第４及び第６のリアクトルの他端側との間に接続され、
負荷が前記平滑用コンデンサの両端に接続されることを特徴とする整流装置。
【請求項３】
前記スイッチのスイッチング周波数は、前記交流入力周波数よりも高く設定され、スイッチングのオンとオフのデューティ比は５０％以下に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の整流装置。
【請求項４】
前記第１乃至第６のリアクトルは、そこに流れる電流が不連続となるような値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の整流装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧を直流に変換する整流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、三相交流電圧を直流に変換する回路としては、図３に示すような整流回路が用いられている。図３に示す整流回路は、交流入力力率が１であるＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）整流回路と称され、三相交流を１個のスイッチで制御するもので、単相交流入力の場合も同一の原理で行われる。
【０００３】
図３を参照すると、この種の従来の整流装置は、交流入力電圧源Ｅ１、Ｅ２及びＥ３が印加されている各入力線に昇圧チョークとしてのリアクトルＬ１、Ｌ２及びＬ３が挿入され、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６から成る全波整流回路と、スイッチ回路（トランジスタ）Ｑ１、ダイオードＤ７を備え、コンデンサＣ７の両端に生ずる電圧が負荷Ｒに供給される。
【０００４】
上記リアクトルＬ１、Ｌ２及びＬ３は同一リアクトル値を有する。ダイオードＤ１〜Ｄ６から成る全波整流回路の出力側に設けられたスイッチ回路Ｑ１をＯＮ動作させると、ダイオードＤ１〜Ｄ６による三相交流入力に対する各相毎の整流後の電流は、各相入力電圧に比例した線電流となる。ここで、スイッチＱ１のスイッチング周波数は、交流入力周波数よりも高く設定され、スイッチングのオンとオフのデューティ比は５０％以下に設定され、リアクトルＬ１〜Ｌ３に流れる電流が不連続となるような値にリアクトルＬ１〜Ｌ３のリアクトル値が選択される。
【０００５】
かかる構成を採用することにより、リアクトルＬ１〜Ｌ３に流れる電流ｉ１〜ｉ３は三相交流入力電圧と同相になり、入力力率１が得られる。スイッチＱ１をＯＮ動作させると、三相交流入力電圧がダイオードＤ１〜Ｄ６を通して短絡される。
【０００６】
スイッチＱ１がオン動作すると、各相電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を各リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３が負担する。リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の電圧をｅ１、ｅ２、ｅ３とすると、
ｅ１＝Ｌ１（ｄｉ１／ｄｔ），        ｅ１＝√２×Ｅ１×ｓｉｎθ１
ｅ２＝Ｌ２（ｄｉ２／ｄｔ），          ｅ２＝√２×Ｅ２×ｓｉｎθ２
ｅ３＝Ｌ３（ｄｉ３／ｄｔ），          ｅ３＝√２×Ｅ３×ｓｉｎθ３    となる。
また、各リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３に流れる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、
Ｉ１＝（１／Ｌ１）・∫ｅ１ｄｔ
Ｉ２＝（１／Ｌ２）・∫ｅ２ｄｔ
Ｉ３＝（１／Ｌ３）・∫ｅ３ｄｔ    で表される。
ここで、入力交流各線に設けられた各リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は同一値のため、三相ダイオード全波整流出力端にあるスイッチＱ１で短絡すると、各リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３に流れる電流は，各相電圧Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に比例した瞬間値となる。スイッチＱ１がオン動作すると、各リアクトルＬ１、Ｌ２、Ｌ３には各々、（１／２）・Ｌ１・（Ｉ１）２・、（１／２）・Ｌ２・（Ｉ２）２、  （１／２）・Ｌ３・（Ｉ３）２のエネルギーが貯えられる。各リアクトルに貯えられたエネルギーの合計値、（１／２）・Ｌ１・（Ｉ１）２＋（１／２）・Ｌ２・（Ｉ２）２＋（１／２）・Ｌ３・（Ｉ３）２はスイッチＱ１がオフすると、コンデンサＣ７へ放出される。
【０００７】
コンデンサＣ７は三相ダイオード全波整流出力値、１．３５×√３×Ｅ１より高くなり昇圧動作となる。スイッチＱ１のオン動作とオフ動作が順次繰り返され，各入力線電流は高次の高調波を含む正弦波となる。この高次の高調波は、スイッチＱ１のキャリア周波数から発生するもので、回路には記載されていない高調波除去フィルタによって高次高調波は除去され正弦波形とすることが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く構成により三相交流電圧が昇圧された直流電圧を得ることができる。ところで、全波整流用の各ダイオードＤ１〜Ｄ６のアノードとカソード間には浮遊キャパシタンスＣ１〜Ｃ６が存在し、各キャパシタンスには電荷が充電されている。その結果、スイッチＱ１がＯＮ動作すると、これらのキャパシタンスＣ１〜Ｃ６に充電されている電荷が短絡により放電されるため、出力には高周波ノイズが発生するという問題が生ずる。この問題は、上述の三相用だけでなく、リアクトルと整流用のダイオードを用いる整流回路に共通して存在する問題である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、整流用のダイオードに起因する高周波ノイズを除去可能な整流装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、簡易な構成、簡単な制御、高力率で高周波ノイズを除去可能な整流装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明による整流装置は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１２】
（１）交流入力を整流用ダイオードにより整流し、整流出力をダイオードを介して平滑用コンデンサに接続し、スイッチのオフ／オン動作により、前記整流出力を前記平滑用コンデンサに供給する整流装置において、
前記整流用ダイオードに、所定のリアクトル値をもつリアクトルを前記整流用ダイオードの直流出力側に直列接続した整流装置。
【００１３】
（２）全波整流用のダイオードである第１と第２のダイオードの直列接続点に三相交流電源を構成する第１乃至第３交流電圧源のうち前記第１交流電圧源が接続され、第３と第４のダイオードとの直列接続点に前記第２交流電圧源が接続され、第５と第６のダイオードの直列接続点に前記第３交流電圧源がそれぞれ接続され、
前記第１と第２のダイオードのカソード側とアノード側には第１と第２のリアクトルの一端がそれぞれ接続され、第３と第４のダイオードのカソード側とアノード側には第３と第４のリアクトルＬ３とＬ４の一端がそれぞれ接続され、第５と第６のダイオードのカソード側とアノード側には第５と第６のリアクトルの一端がそれぞれ接続され、
前記第１、第３及び第５のリアクトルの他端側と、前記第２、第４及び第６のリアクトルの他端側との間にはスイッチが接続され、
平滑用コンデンサが、第７のダイオードを介した前記第１、第３及び第５のリアクトルの他端側と、前記第２、第４及び第６のリアクトルの他端側との間に接続され、
負荷が前記平滑用コンデンサの両端に接続される整流装置。
【００１４】
（３）前記スイッチのスイッチング周波数は、前記交流入力周波数よりも高く設定され、スイッチングのオンとオフのデューティ比は５０％以下に設定されている上記（１）又は（２）の整流装置。
【００１５】
（４）前記第１乃至第６のリアクトルは、そこに流れる電流が不連続となるような値に設定されている上記（１）乃至（３）のいずれかの整流装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による整流装置の好適実施形態例を添付図を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明による整流装置の一実施形態の回路図である。図３に示す従来の整流装置と同様に、全波整流用のダイオードＤ１〜Ｄ６が図示の如く接続されている。ダイオードＤ１とＤ２の直列接続点に交流電圧源Ｅ１が接続され、ダイオードＤ３とＤ４の直列接続点に交流電圧源Ｅ２が接続され、ダイオードＤ５とＤ６の直列接続点に交流電圧源Ｅ３がそれぞれ接続されている。
【００１８】
リアクトルＬ１〜Ｌ６が次のように接続される。すなわち、ダイオードＤ１とＤ２のカソード側とアノード側にはリアクトルＬ１とＬ２の一端がそれぞれ接続され、ダイオードＤ３とＤ４のカソード側とアノード側にはリアクトルＬ３とＬ４の一端がそれぞれ接続され、ダイオードＤ５とＤ６のカソード側とアノード側にはリアクトルＬ５とＬ６の一端がそれぞれ接続されている。
【００１９】
リアクトルＬ１、Ｌ３及びＬ５の他端側と、リアクトルＬ２、Ｌ４及びＬ６の他端側との間にはスイッチＱ１が接続されている。平滑用コンデンサＣ７は、ダイオードＤ７を介したリアクトルＬ１、Ｌ３及びＬ５の他端側と、リアクトルＬ２、Ｌ４及びＬ６の他端側との間に接続され、負荷Ｒが平滑用コンデンサＣ７の両端に接続されている。
【００２０】
スイッチＱ１のスイッチング周波数は、交流入力周波数よりも高く設定され、スイッチングのオンとオフのデューティ比は５０％以下に設定され、リアクトルＬ１〜Ｌ３に流れる電流が不連続となるような値にリアクトルＬ１〜Ｌ３のリアクトル値が設定されている。
【００２１】
こうして、三相交流入力は、ダイオードＤ１〜Ｄ６から成る全波整流回路で全波整流され、スイッチＱ１をオン動作させて三相交流入力電圧をダイオードＤ１〜Ｄ６を通して短絡させ、充電されている平滑用コンデンサＣ７の充電電荷を放電する動作が繰り返される。
【００２２】
ここで、各交流源Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれからの電流経路、すなわち、電流経路：リアクトルＬ２−ダイオードＤ２−ダイオードＤ１−リアクトルＬ１を第１アーム、電流経路：リアクトルＬ４−ダイオードＤ４−ダイオードＤ３−リアクトルＬ３を第２アーム、電流経路：リアクトルＬ６−ダイオードＤ６−ダイオードＤ５−リアクトルＬ５を第３アームと称する。
【００２３】
スイッチＱ１がオン動作すると、各相の交流電圧は、各アームに分担され、入力交流電圧に比例した電流が流れ、各アームの正極側（ダイオードのカソード側）と負極側（ダイオードのアノード側）には、交流入力線電流のベクトル合成値が流れる。したがって、リアクトルを片極のみに設けると、交流入力電圧に見合った分担を行うことができない。リアクトルを各アームの正極側と負極側に設けることによって、各相の交流入力電圧に見合った電圧をアームの正極側と負極側に設けたリアクトルで分担することができる。
【００２４】
図２には、スイッチＱ１のオン・オフ動作と各アームに流れる電流の波形図が示されている。
【００２５】
スイッチＱ１としては、トランジスタが用いられ、そのベースに供給されるゲートパルスによってオン動作される。このゲートパルスの周波数は、交流入力の周波数よりも高く設定され、そのデユーティ比は５０％以下に設定される。５０％以下に設定されるのは、スイッチＱ１のオフ・オン動作によりコンデンサＣ７の充電が適切に行われるようにするためである。
【００２６】
図２を参照すると、ゲートパルス（Ａ）の供給に応答して、スイッチＱ１がオン動作し、各相の交流入力Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の線電流（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）が流れる。その結果、スイッチＱ１のオン動作したときにリアクトルに流れる電流は、各相交流電圧源と同相の（Ｂ）に示すような三角波となる。
【００２７】
各アームに印加される電圧は、等価的に交流入力相電圧と同一となり、この電圧に見合ったリアクトル電流が流れるため、各アームに流れる電流は入力電圧に比例したスイッチング周波数による高調波を含む基本波電流となる。
【００２８】
ところで、図３に示す整流装置と同様に、各ダイオードＤ１〜Ｄ６には浮遊キャパシタンスＣ１〜Ｃ６が存在するが、スイッチＱ１がオンするときには、整流用ダイオードの浮遊キャパシタンスには直列接続されたリアクトルを介して電流が流れるため、スイッチＱ１のスイッチングによるサージ電流が抑制され、スイッチングノイズが低減される。
【００２９】
上述のように、本発明では、図３に示す従来の整流装置における交流側に設けたリアクトルを直流部側に振り分けることによって、交流入力の正弦波化と浮遊キャパシタンスの短絡電流制御を行っている。
【００３０】
以上の実施形態は、三相交流入力に限らず、単相交流入力にも適用することができることは明らかである。
【００３１】
以上、本発明の整流装置の好適実施形態例を説明したが、これは単なる例示にすぎず、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の整流装置によれば、次のような格別顕著な効果が得られる。すなわち、整流用ダイオードの浮遊キャパシタの短絡電流に起因するノイズの発生を抑制し、交流入力の正弦波化を単一スイッチングデバイスで実施することができる。また、本発明では、スイッチは１個で良く、単純な主回路構成で制御が簡単で、三相交流入力の高効率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による整流装置の回路図である。
【図２】図１に示す整流装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】従来の整流装置の回路図である。
【符号の説明】
Ｅ１〜Ｅ３        三相交流電圧源
Ｄ１〜Ｄ７        ダイオード
Ｌ１〜Ｌ６        リアクトル
Ｃ１〜Ｃ６        浮遊キャパシタ
Ｃ７              平滑用キャパシタ
Ｑ１              スイッチ
Ｒ                負荷
【図１】
2004328882.tif 000003
【図２】
2004328882.tif 000004
【図３】
2004328882.tif 000005