(57)【要約】【課題】ソフトスイッチング回路によってスイッチング損失を低減する。【解決手段】スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、リアクトルＬ１〜Ｌ３、コンデンサＣ１〜Ｃ５、ダイオードＤ１〜Ｄ８からなる整流回路を単相交流電源Ｖｉｎに接続してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン、オフにより直流出力端子Ｐ，Ｎから直流電圧を得る。交流入力電圧が正の期間はスイッチング素子Ｑ１を対象とし、交流入力電圧が負の期間はスイッチング素子Ｑ２を対象としてターンオン時、ターンオフ時におけるソフトスイッチングを可能にする。【選択図】　図１
2004088945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のダイオードと第２のリアクトルと前記第１のダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードと第３のリアクトルと前記第２のダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、
前記第１及び第２の直列回路を、第１及び第２のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第２のリアクトルとの接続点と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路を接続し、
順方向接続される第３，第４及び第５のダイオードの直列回路と、第１のダイオードと第２のリアクトルとの直列回路とを、第１及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続すると共に、順方向接続される第６，第７及び第８のダイオードの直列回路と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの直列回路とを、第２及び第８のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続し、
第３のダイオードと第１のスイッチング素子との直列回路に第２のコンデンサを並列接続し、第１及び第５のダイオードの各アノード間に第３のコンデンサを接続し、第６のダイオードと第２のスイッチング素子との直列回路に第４のコンデンサを並列接続し、第２及び第８のダイオードの各アノード間に第５のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【請求項２】
第１のダイオードと第２のリアクトルと前記第１のダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードと第３のリアクトルと前記第２のダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、
前記第１及び第２の直列回路を、第１及び第２のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路を接続し、
順方向接続される第３，第４及び第５のダイオードの直列回路と、第１のダイオードと第２のリアクトルとの直列回路とを、第１及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続すると共に、順方向接続される第６，第７及び第８のダイオードの直列回路と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの直列回路とを、第２及び第８のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続し、
第３のダイオードと第１のスイッチング素子との直列回路に第２のコンデンサを並列接続し、第１及び第５のダイオードの各アノード間に第３のコンデンサを接続し、第６のダイオードと第２のスイッチング素子との直列回路に第４のコンデンサを並列接続し、第２及び第８のダイオードの各アノード間に第５のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【請求項３】
第１のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、第５のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第３のスイッチング素子とを直列に接続して第３の直列回路を構成し、
前記第１，第２及び第３の直列回路を、第１，第２及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第１のスイッチング素子との接続点と、第２のダイオードと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路と第３及び第４のダイオードの逆直列回路とを接続し、
前記逆直列回路を構成する第３及び第４のダイオードのカソード同士の接続点と第３のスイッチング素子との間に第２のリアクトルを接続すると共に、第１のスイッチング素子に並列に第２のコンデンサを接続し、かつ、第２のスイッチング素子に並列に第３のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【請求項４】
第１のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、第５のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第３のスイッチング素子とを直列に接続して第３の直列回路を構成し、
前記第１，第２及び第３の直列回路を、第１，第２及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第１のスイッチング素子との接続点と、第２のダイオードと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路と第３及び第４のダイオードの逆直列回路とを接続し、
前記逆直列回路を構成する第３及び第４のダイオードのカソード同士の接続点と第３のスイッチング素子との間に第２のリアクトルを接続すると共に、第２のリアクトルと第３のスイッチング素子との直列回路に並列に第２のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【請求項５】
Ｎ相（Ｎは２以上の自然数）の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路であって、Ｎ相交流電源に接続された各相入力端子と直流出力端子との間に同一構成の各相整流ユニットが接続されてなる整流回路において、
前記各相整流ユニットは、
第１及び第２のダイオードを通流方向を一致させて直列に接続し、これらのダイオード同士の接続点と各相入力端子との間に第１のリアクトルを接続し、第２のリアクトルと、通流方向を互いに一致させた第１及び第２のスイッチング素子と、第３のリアクトルとを順次、直列に接続し、
第１及び第２のダイオードの直列回路と、第２のリアクトルと第１及び第２のスイッチング素子と第３のリアクトルとの直列回路とを、第１のダイオードのカソードが第２のリアクトルの一端に接続され、かつ第１及び第２のダイオードの直列回路と第１及び第２のスイッチング素子との通流方向が互いに逆になるように並列接続すると共に、この並列回路の両端を第１のダイオードに順方向接続される第３のダイオードと第２のダイオードに順方向接続される第４のダイオードをそれぞれ介して正側の直流出力端子と負側の直流出力端子とに接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１及び第２のコンデンサを直列接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と正側の直流出力端子との間に、第５，第６及び第７のダイオードの直列回路を第７のダイオードのカソードが正側の直流出力端子に接続されるように順方向接続すると共に、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点と負側の直流出力端子との間に、第８，第９及び第１０のダイオードの直列回路を第１０のダイオードのアノードが負側の直流出力端子に接続されるように順方向接続し、
第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と第１及び第２のコンデンサの相互接続点とを互いに接続し、この接続点を、第３のコンデンサを介して第５のダイオードのカソードに接続し、かつ、第５のコンデンサを介して第８のダイオードのアノードに接続し、
第３及び第７のダイオードの各アノード間に第４のコンデンサを接続し、第４及び第１０のダイオードの各カソード間に第６のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【請求項６】
Ｎ相（Ｎは２以上の自然数）の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路であって、Ｎ相交流電源に接続された各相入力端子と直流出力端子との間に同一構成の各相整流ユニットが接続されてなる整流回路において、
前記各相整流ユニットは、
第１及び第２のダイオードを通流方向を一致させて直列に接続し、これらのダイオード同士の接続点と各相入力端子との間に第１のリアクトルを接続し、第１及び第２のスイッチング素子を通流方向を一致させて直列に接続し、
第１及び第２のダイオードの直列回路と、第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを、通流方向が逆になるように並列に接続すると共に、この並列回路の一端を、第２のリアクトルと第１のダイオードに順方向接続される第３のダイオードとを介して正側の直流出力端子に接続すると共に、前記並列回路の他端を、第３のリアクトルと第２のダイオードに順方向接続される第４のダイオードとを介して負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１及び第２のコンデンサを直列接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と正側の直流出力端子との間に、第５，第６及び第７のダイオードの直列回路を第７のダイオードのカソードが正側の直流出力端子に接続されるように順方向接続すると共に、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点と負側の直流出力端子との間に、第８，第９及び第１０のダイオードの直列回路を第１０のダイオードのアノードが負側の直流出力端子に接続されるように順方向接続し、
第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と第１及び第２のコンデンサの相互接続点とを互いに接続し、この接続点を、第３のコンデンサを介して第５のダイオードのカソードに接続し、かつ、第５のコンデンサを介して第８のダイオードのアノードに接続し、
第３及び第７のダイオードの各アノード間に第４のコンデンサを接続し、第４及び第１０のダイオードの各カソード間に第６のコンデンサを接続したことを特徴とする整流回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路において、ソフトスイッチング回路によりスイッチング損失の低減を図った整流回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来技術として、請求項１〜４に関する従来技術を図７に示す。
図７において、Ｖｉｎは単相交流電源、Ｌ１はリアクトル、Ｑ１，Ｑ２はＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子、Ｄ１，Ｄ２はダイオード、Ｃ１は平滑コンデンサ、Ｐ，Ｎは直流出力端子である。この従来技術では、入力電流を高力率に制御しながら入力交流電圧を直流電圧に変換している。
【０００３】
その動作を説明すると、入力電圧Ｖｉｎが正の期間ではスイッチング素子Ｑ１をオンすることで、電流がＶｉｎ→Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２→Ｖｉｎの経路で電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１がオンしている期間は正側に入力電流が増加する。更に、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、リアクトルＬ１に流れている電流がＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。
一方、Ｖｉｎが負の期間ではスイッチング素子Ｑ２をオンすることで、電流がＶｉｎ→Ｑ２→Ｑ１→Ｌ１→Ｖｉｎの経路で流れ、スイッチング素子Ｑ２がオンしている期間は入力電流が負側に増加する。更に、スイッチング素子Ｑ２がオフするとＬ１に流れる電流はＬ１→Ｖｉｎ→Ｄ２→Ｃ１→Ｑ１→Ｌ１に転流する。
【０００４】
ここで、Ｖｉｎが正の場合には、スイッチング素子Ｑ２をオフするとその内蔵ダイオードに電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２にＭＯＳＦＥＴを使用している場合は、スイッチング素子Ｑ２をオンすることでＭＯＳＦＥＴに電流が流れる。また、Ｖｉｎが負の場合には、スイッチング素子Ｑ１をオフするとその内蔵ダイオードに電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１にＭＯＳＦＥＴを使用している場合は、スイッチング素子Ｑ１をオンすることでＭＯＳＦＥＴに電流が流れる。
このように、整流回路の入力電圧が正の期間にはスイッチング素子Ｑ１、入力電圧が負の期間にはスイッチング素子Ｑ２の制御パルス幅を制御することによって入力電流を高力率に制御することができ、出力端子Ｐ，Ｎ間には直流電圧が発生する。
【０００５】
次に、第２の従来技術として、請求項５，６に関する従来技術を図８に示す。ただし、ここでは三相入力の場合を例に挙げて説明する。
図８においてＶｉｎ’は三相交流電源、Ｒ，Ｓ，Ｔは交流入力端子、Ｌ１〜Ｌ３はリアクトル、Ｄ１〜Ｄ１２はダイオード、Ｑ１〜Ｑ６は半導体スイッチング素子、Ｃ１，Ｃ２は平滑コンデンサ、Ｐ，Ｎは直流出力端子である。
この従来技術においても、入力電流を高力率に制御しながら入力交流電圧を直流電圧に変換することができる。
【０００６】
その動作を説明すると、例えばＲ相電圧がＳ相電圧よりも高い場合には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオンすることで、Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｑ１→Ｑ４→Ｄ４→Ｌ２→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路で入力電流が増加する。ここで、スイッチング素子Ｑ４がオンの状態でスイッチング素子Ｑ１がオフした場合、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流は、Ｌ１→Ｄ１→Ｄ７→Ｃ１→Ｑ４→Ｄ４→Ｌ２→Ｓ→Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１の経路に転流する。また、スイッチング素子Ｑ１がオンの状態でスイッチング素子Ｑ４がオフすると、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流は、Ｌ１→Ｄ１→Ｑ１→Ｃ２→Ｄ１０→Ｄ４→Ｌ２→Ｓ→Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１の経路に転流する。
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４が両方ともオフした場合には、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れている電流がＬ１→Ｄ１→Ｄ７→Ｃ１→Ｃ２→Ｄ１０→Ｄ４→Ｌ２→Ｓ→Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１の経路に転流する。
【０００７】
一方、Ｒ相電圧よりもＳ相電圧の方が高い場合には、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンすることでＶｉｎ’→Ｓ→Ｌ２→Ｄ３→Ｑ３→Ｑ２→Ｄ２→Ｌ１→Ｒ→Ｖｉｎ’の経路で電流が増加する。ここで、スイッチング素子Ｑ２がオンの状態でスイッチング素子Ｑ３がオフすると、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流は、Ｌ２→Ｄ３→Ｄ９→Ｃ１→Ｑ２→Ｄ２→Ｌ１→Ｒ→Ｖｉｎ’→Ｓ→Ｌ２の経路に転流する。また、スイッチング素子Ｑ３がオンの状態でスイッチング素子Ｑ２がオフすると、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流はＬ２→Ｄ３→Ｑ３→Ｃ２→Ｄ８→Ｄ２→Ｌ１→Ｒ→Ｖｉｎ’→Ｓ→Ｌ２の経路に転流する。
スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が両方ともオフ状態になったら、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流は、Ｌ２→Ｄ３→Ｄ９→Ｃ１→Ｃ２→Ｄ８→Ｄ２→Ｌ１→Ｒ→Ｖｉｎ’→Ｓ→Ｌ２の経路に転流する。
【０００８】
よって、Ｒ相の入力電流はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によって制御することができ、Ｓ相の入力電流もスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４によって制御することができる。同様に、Ｔ相の入力電流もスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６により制御することができ、入力電流を高力率に制御しながら、入力交流電圧を直流電圧に変換して出力端子Ｐ，Ｎから出力することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図７及び図８に示す従来技術では、スイッチング素子は全てハードスイッチングすることになり、スイッチング損失が大きく、効率が低下する。また、スイッチング損失に伴って発生する熱を冷却するための冷却体や冷却ファンの質量・体積が大形化し、高コスト化する。
そこで本発明は、ソフトスイッチング回路によってスイッチング損失を低減するようにした整流回路を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、第１のダイオードと第２のリアクトルと前記第１のダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードと第３のリアクトルと前記第２のダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、
前記第１及び第２の直列回路を、第１及び第２のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第２のリアクトルとの接続点と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路を接続し、
順方向接続される第３，第４及び第５のダイオードの直列回路と、第１のダイオードと第２のリアクトルとの直列回路とを、第１及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続すると共に、順方向接続される第６，第７及び第８のダイオードの直列回路と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの直列回路とを、第２及び第８のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続し、
第３のダイオードと第１のスイッチング素子との直列回路に第２のコンデンサを並列接続し、第１及び第５のダイオードの各アノード間に第３のコンデンサを接続し、第６のダイオードと第２のスイッチング素子との直列回路に第４のコンデンサを並列接続し、第２及び第８のダイオードの各アノード間に第５のコンデンサを接続したものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、第１のダイオードと第２のリアクトルと前記第１のダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードと第３のリアクトルと前記第２のダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、
前記第１及び第２の直列回路を、第１及び第２のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路を接続し、
順方向接続される第３，第４及び第５のダイオードの直列回路と、第１のダイオードと第２のリアクトルとの直列回路とを、第１及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続すると共に、順方向接続される第６，第７及び第８のダイオードの直列回路と、第２のダイオードと第３のリアクトルとの直列回路とを、第２及び第８のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続し、
第３のダイオードと第１のスイッチング素子との直列回路に第２のコンデンサを並列接続し、第１及び第５のダイオードの各アノード間に第３のコンデンサを接続し、第６のダイオードと第２のスイッチング素子との直列回路に第４のコンデンサを並列接続し、第２及び第８のダイオードの各アノード間に第５のコンデンサを接続したものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、第１のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、第５のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第３のスイッチング素子とを直列に接続して第３の直列回路を構成し、
前記第１，第２及び第３の直列回路を、第１，第２及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第１のスイッチング素子との接続点と、第２のダイオードと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路と第３及び第４のダイオードの逆直列回路とを接続し、
前記逆直列回路を構成する第３及び第４のダイオードのカソード同士の接続点と第３のスイッチング素子との間に第２のリアクトルを接続すると共に、第１のスイッチング素子に並列に第２のコンデンサを接続し、かつ、第２のスイッチング素子に並列に第３のコンデンサを接続したものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、第１のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第１のスイッチング素子とを直列に接続して第１の直列回路を構成し、第２のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第２のスイッチング素子とを直列に接続して第２の直列回路を構成し、第５のダイオードとこのダイオードとは通流方向が異なる第３のスイッチング素子とを直列に接続して第３の直列回路を構成し、
前記第１，第２及び第３の直列回路を、第１，第２及び第５のダイオードのカソード同士が接続されるように並列接続してその並列回路の前記カソード側一端を正側の直流出力端子に接続すると共に前記並列回路の他端を負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１のコンデンサを接続し、
第１のダイオードと第１のスイッチング素子との接続点と、第２のダイオードと第２のスイッチング素子との接続点との間に、第１のリアクトルと単相交流電源との直列回路と第３及び第４のダイオードの逆直列回路とを接続し、
前記逆直列回路を構成する第３及び第４のダイオードのカソード同士の接続点と第３のスイッチング素子との間に第２のリアクトルを接続すると共に、第２のリアクトルと第３のスイッチング素子との直列回路に並列に第２のコンデンサを接続したものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、Ｎ相（Ｎは２以上の自然数）の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路であって、Ｎ相交流電源に接続された各相入力端子と直流出力端子との間に同一構成の各相整流ユニットが接続されてなる整流回路において、
前記各相整流ユニットは、
第１及び第２のダイオードを通流方向を一致させて直列に接続し、これらのダイオード同士の接続点と各相入力端子との間に第１のリアクトルを接続し、第２のリアクトルと、通流方向を互いに一致させた第１及び第２のスイッチング素子と、第３のリアクトルとを順次、直列に接続し、
第１及び第２のダイオードの直列回路と、第２のリアクトルと第１及び第２のスイッチング素子と第３のリアクトルとの直列回路とを、第１のダイオードのカソードが第２のリアクトルの一端に接続され、かつ第１及び第２のダイオードの直列回路と第１及び第２のスイッチング素子との通流方向が互いに逆になるように並列接続すると共に、この並列回路の両端を第１のダイオードに順方向接続される第３のダイオードと第２のダイオードに順方向接続される第４のダイオードをそれぞれ介して正側の直流出力端子と負側の直流出力端子とに接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１及び第２のコンデンサを直列接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と正側の直流出力端子との間に、第５，第６及び第７のダイオードの直列回路を第７のダイオードのカソードが正側の直流出力端子に接続されるように順方向接続すると共に、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点と負側の直流出力端子との間に、第８，第９及び第１０のダイオードの直列回路を第１０のダイオードのアノードが負側の直流出力端子に接続されるように順方向接続し、
第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と第１及び第２のコンデンサの相互接続点とを互いに接続し、この接続点を、第３のコンデンサを介して第５のダイオードのカソードに接続し、かつ、第５のコンデンサを介して第８のダイオードのアノードに接続し、
第３及び第７のダイオードの各アノード間に第４のコンデンサを接続し、第４及び第１０のダイオードの各カソード間に第６のコンデンサを接続したものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、Ｎ相（Ｎは２以上の自然数）の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路であって、Ｎ相交流電源に接続された各相入力端子と直流出力端子との間に同一構成の各相整流ユニットが接続されてなる整流回路において、
前記各相整流ユニットは、
第１及び第２のダイオードを通流方向を一致させて直列に接続し、これらのダイオード同士の接続点と各相入力端子との間に第１のリアクトルを接続し、第１及び第２のスイッチング素子を通流方向を一致させて直列に接続し、
第１及び第２のダイオードの直列回路と、第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを、通流方向が逆になるように並列に接続すると共に、この並列回路の一端を、第２のリアクトルと第１のダイオードに順方向接続される第３のダイオードとを介して正側の直流出力端子に接続すると共に、前記並列回路の他端を、第３のリアクトルと第２のダイオードに順方向接続される第４のダイオードとを介して負側の直流出力端子に接続し、かつ、正側及び負側の直流出力端子間に第１及び第２のコンデンサを直列接続し、
第２のリアクトルと第１のスイッチング素子との接続点と正側の直流出力端子との間に、第５，第６及び第７のダイオードの直列回路を第７のダイオードのカソードが正側の直流出力端子に接続されるように順方向接続すると共に、第３のリアクトルと第２のスイッチング素子との接続点と負側の直流出力端子との間に、第８，第９及び第１０のダイオードの直列回路を第１０のダイオードのアノードが負側の直流出力端子に接続されるように順方向接続し、
第１及び第２のスイッチング素子の相互接続点と第１及び第２のコンデンサの相互接続点とを互いに接続し、この接続点を、第３のコンデンサを介して第５のダイオードのカソードに接続し、かつ、第５のコンデンサを介して第８のダイオードのアノードに接続し、
第３及び第７のダイオードの各アノード間に第４のコンデンサを接続し、第４及び第１０のダイオードの各カソード間に第６のコンデンサを接続したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は請求項１に基づく第１実施形態を示すものである。図１において、単相交流電源Ｖｉｎの一端には第１のリアクトルＬ１が接続されている。また、第１のダイオードＤ１と第２のリアクトルＬ２とＭＯＳＦＥＴ等の第１の半導体スイッチング素子Ｑ１とが直列に接続されて第１の直列回路が構成され、第２のダイオードＤ２と第３のリアクトルＬ３とＭＯＳＦＥＴ等の第２の半導体スイッチング素子Ｑ２とが直列に接続されて第２の直列回路が構成されている。
ここで、第１のダイオードＤ１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ１の通流方向、及び、第２のダイオードＤ２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ２の通流方向は、何れも逆になっている。
また、第１のリアクトルＬ１と単相交流電源Ｖｉｎとの直列回路の一端は第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、他端は第２のダイオードＤ２のアノードに接続されている。
【００１７】
更に、第５のダイオードＤ５と第４のダイオードＤ４と第２コンデンサＣ２とが直列に接続されて第３の直列回路が構成され、、第８のダイオードＤ８と第７のダイオードＤ７と第４のコンデンサＣ４とが直列に接続されて第４の直列回路が構成されている。
【００１８】
上記第１〜第４の直列回路は、ダイオードＤ１，Ｄ５，Ｄ８，Ｄ２のカソードが一括接続されると共に正側の直流出力端子Ｐに接続され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のソース電極及びコンデンサＣ２，Ｃ４の一端は一括接続されると共に負側の直流出力端子Ｎに接続されている。
また、ダイオードＤ１，Ｄ５のアノード間には第３のコンデンサＣ３が接続され、ダイオードＤ８，Ｄ２のアノード間には第５のコンデンサＣ５が接続され、リアクトルＬ２の一端とダイオードＤ４のアノードとの間には第３のダイオードＤ３が図示の方向に接続され、ダイオードＤ７のアノードとリアクトルＬ３の一端との間には第６のダイオードＤ６が図示の方向に接続されている。
更に、直流出力端子Ｐ，Ｎ間には、第１のコンデンサ（平滑コンデンサ）Ｃ１が接続されている。
なお、前記コンデンサＣ２〜Ｃ５は、各部品の寄生容量で代用することも可能である。
【００１９】
次に、この実施形態の動作を説明する。
まず、入力電圧が正の期間においてスイッチング素子Ｑ１がオン状態ならば、Ｖｉｎ→Ｌ１→Ｌ２→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎの経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、リアクトルＬ１，Ｌ２及びＬ３に流れる電流はＬ１→Ｌ２→Ｄ３→Ｃ２→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎ→Ｌ１に転流する。よって、コンデンサＣ２の電圧は徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００２０】
同時に、リアクトルＬ２に蓄えられるエネルギーがコンデンサＣ２に吸収されるのでリアクトルＬ２に流れる電流が減少すると共に、Ｌ１→Ｃ３→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路でコンデンサＣ１に流れる電流が増加する。その後、コンデンサＣ２の電圧が出力電圧と同じになると共にリアクトルＬ２に流れる電流が零になり、コンデンサＣ３の電圧が零になると、リアクトルＬ１，Ｌ３に流れる電流はＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。
次に、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、Ｖｉｎ→Ｌ１→Ｌ２→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎの経路で電流が流れるが、リアクトルＬ２の電流は零から徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００２１】
更に、スイッチング素子Ｑ１がオンすることでＣ２→Ｄ４→Ｃ３→Ｌ２→Ｑ１→Ｃ２の経路で電流が流れ、コンデンサＣ２の電圧が零になるとコンデンサＣ２に流れていた電流はＬ２→Ｄ３→Ｄ４→Ｃ３→Ｌ２に転流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーはＬ２を介してコンデンサＣ３に蓄えられる。そこで、スイッチング素子Ｑ１がオフしたときにＬ１→Ｃ３→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が流れ、コンデンサＣ３のエネルギーは負荷（コンデンサＣ１）に回生される。
コンデンサＣ３の電圧が零になると、リアクトルＬ１，Ｌ３に流れる電流はＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｌ３→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。よって、入力電圧が正の期間では、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時とターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００２２】
一方、入力電圧が負の時にも、同様な動作でスイッチング素子Ｑ２のソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ２〜Ｃ５及びリアクトルＬ２，Ｌ３に蓄えられたエネルギーを負荷へ回生することができる。
【００２３】
次に、図２は請求項２に基づく第２実施形態を示すものである。この実施形態でも、コンデンサＣ２〜Ｃ６を各部品の寄生容量で代用することもできる。
図２に示した実施形態は、図１と比較してリアクトルＬ２，Ｌ３の接続位置が異なっており、リアクトルＬ２がリアクトルＬ１の一端とダイオードＤ１のアノードとの間に接続され、リアクトルＬ３が単相交流電源の一端とダイオードＤ２のアノードとの間に接続されているが、基本的な動作は図１と同様である。
【００２４】
すなわち、入力電圧が正の期間には、スイッチング素子Ｑ１がオン状態ならばＶｉｎ→Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎの経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、リアクトルＬ１に流れる電流はＬ１→Ｄ３→Ｃ２→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１に転流する。よって、コンデンサＣ２の電圧は徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００２５】
同時に、Ｌ１→Ｌ２→Ｃ３→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が増加し、コンデンサＣ３の電圧が零になると電流はＬ１→Ｌ２→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。
次に、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流はリアクトルＬ１に流れる電流とリアクトルＬ２に流れる電流との差分の電流となり、リアクトルＬ２に流れる電流が徐々に減少すると共にＬ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が徐々に増加する。よって、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は零から徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００２６】
更に、スイッチング素子Ｑ１がオンすることでＣ２→Ｄ４→Ｃ３→Ｌ２→Ｑ１→Ｃ２の経路で電流が流れ、コンデンサＣ２の電圧が零になるとＣ２に流れていた電流はＬ２→Ｄ３→Ｄ４→Ｃ３→Ｌ２の経路に転流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ２を介してコンデンサＣ３に蓄えられる。
そして、次にスイッチング素子Ｑ１がオフしたときにＬ１→Ｌ２→Ｃ３→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が流れ、コンデンサＣ３のエネルギーは負荷（コンデンサＣ１）に回生される。コンデンサＣ３の電圧が零になるとリアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流はＬ１→Ｌ２→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。よって、入力電圧が正の期間では、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時及びターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
一方、入力電圧が負の時にも同様な動作でスイッチング素子Ｑ２のソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ２〜Ｃ５及びリアクトルＬ２，Ｌ３に蓄えられたエネルギーを負荷へ回生することができる。
【００２７】
次に、図３は請求項３に基づく第３実施形態を示すものである。
図３において、単相交流電源Ｖｉｎの一端には第１のリアクトルＬ１が接続されている。また、第１のダイオードＤ１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ１とが直列に接続されて第１の直列回路が構成され、第２のダイオードＤ２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ２とが直列に接続されて第２の直列回路が構成されると共に、第５のダイオードＤ５と第３の半導体スイッチング素子Ｑ３とが直列に接続されて第３の直列回路が構成されている。
ここで、第１のダイオードＤ１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ１の通流方向、第２のダイオードＤ２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ２の通流方向、及び、第５のダイオードＤ５と第３の半導体スイッチング素子Ｑ３の通流方向は、何れも逆になっている。
また、第１のリアクトルＬ１と単相交流電源Ｖｉｎとの直列回路の一端は第１のダイオードＤ１のアノードに接続され、他端は第２のダイオードＤ２のアノードに接続されている。
【００２８】
更に、第１のダイオードＤ１のアノードと第２のダイオードＤ２のアノードとの間には、第３及び第４のダイオードＤ３，Ｄ４が図示の方向で接続され、両ダイオードＤ３，Ｄ４のカソードと第３のスイッチング素子Ｑ３のドレイン電極との間には第２のリアクトルＬ２が接続されている。
また、ダイオードＤ３のアノードとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３のソース電極との間には第２のコンデンサＣ２が接続され、ダイオードＤ４のアノードとスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のソース電極との間には第３のコンデンサＣ３が接続されている。
更に、直流出力端子Ｐ，Ｎ間には、第１のコンデンサ（平滑コンデンサ）Ｃ１が接続されている。
なお、本実施形態におけるコンデンサＣ２，Ｃ３はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２などの寄生容量で代用することもできる。
【００２９】
この実施形態の動作を説明すると、入力電圧が正の場合、スイッチング素子Ｑ１がオン状態ではＶｉｎ→Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎの経路で電流が流れる。そこでスイッチング素子Ｑ１がオフした場合、リアクトルＬ１に流れる電流はＬ１→Ｃ２→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流し、コンデンサＣ２の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時のソフトスイッチングが成立する。
【００３０】
コンデンサＣ２の電圧が出力電圧と同じになると、リアクトルＬ１に流れる電流はＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ３をオンすると、Ｌ１→Ｄ３→Ｌ２→Ｑ３→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路とＣ２→Ｄ３→Ｌ２→Ｑ３→Ｃ２の経路で、スイッチング素子Ｑ３及びリアクトルＬ２に流れる電流が零から徐々に上昇する。よって、スイッチング素子Ｑ３のターンオン時のソフトスイッチングが成立する。
【００３１】
また、スイッチング素子Ｑ３及びリアクトルＬ２に流れる電流が上昇すると共にＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に流れる電流が減少して零になる。ここで、コンデンサＣ２の電圧が減少して零になる。
そこで、スイッチング素子Ｑ３をオフすると、リアクトルＬ２に流れる電流はＬ２→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１→Ｄ３→Ｌ２の経路に転流する。そして、スイッチング素子Ｑ１をオンするとリアクトルＬ２の電流が徐々に減少すると共に、Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が零から上昇する。ターンオン時にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流はリアクトルＬ１に流れる電流とリアクトルＬ２に流れる電流の差分になるので、零から徐々に増加することとなり、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００３２】
一方、入力電圧が負の場合も、スイッチング素子Ｑ１と同様な動作でスイッチング素子Ｑ２のソフトスイッチングが成立する。よって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオン時とターンオフ時にソフトスイッチングが成立し、スイッチング素子Ｑ３のターンオン時にもソフトスイッチングが成立する。また、コンデンサＣ２，Ｃ３及びリアクトルＬ２に蓄えられるエネルギーは負荷（コンデンサＣ１）に回生される。
【００３３】
次いで、図４は請求項４に基づく第４実施形態を示している。この実施形態では、図３におけるコンデンサＣ２，Ｃ３の役割をコンデンサＣ２が果たすことでコンデンサの部品点数を削減しており、このコンデンサＣ２は、リアクトルＬ２やスイッチング素子Ｑ３等の寄生容量で代用することも可能である。
回路構成としては、ダイオードＤ３，Ｄ４のカソードとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のソース電極との間にコンデンサＣ２が接続されており、前述のごとく図３におけるコンデンサＣ３が除去されている。
【００３４】
その動作を説明すると、入力電圧が正の場合、スイッチング素子Ｑ１がオン状態ではＶｉｎ→Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎの経路で電流が流れる。そこで、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、リアクトルＬ１に流れる電流はＬ１→Ｄ３→Ｃ２→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流し、コンデンサＣ２の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００３５】
コンデンサＣ２の電圧が出力電圧と同じになると、リアクトルＬ１に流れる電流はＬ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ３をオンすると、Ｌ１→Ｄ３→Ｌ２→Ｑ３→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路とＣ２→Ｌ２→Ｑ３→Ｃ２の経路でスイッチング素子Ｑ３及びリアクトルＬ２に流れる電流が零から徐々に上昇する。よって、スイッチング素子Ｑ３のターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００３６】
そして、スイッチング素子Ｑ３及びリアクトルＬ２に流れる電流が増加すると共に、Ｌ１→Ｄ１→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路に流れる電流が減少して零になる。ここで、コンデンサＣ２の電圧が減少して零になる。スイッチング素子Ｑ３をオフすると、リアクトルＬ２に流れる電流はＬ２→Ｄ５→Ｃ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１→Ｄ３→Ｌ２の経路に転流する。ここで、スイッチング素子Ｑ１をオンするとリアクトルＬ２の電流が徐々に減少すると共に、Ｌ１→Ｑ１→Ｑ２の内蔵ダイオード→Ｖｉｎ→Ｌ１の経路で電流が零から上昇する。
ここで、ターンオン時にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流はリアクトルＬ１に流れる電流とリアクトルＬ２に流れる電流の差分になるので、零から徐々に増加することになり、ソフトスイッチングが成立する。
【００３７】
一方、入力電圧が負の場合も、スイッチング素子Ｑ１と同様な動作でスイッチング素子Ｑ２のソフトスイッチングが成立する。よって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のターンオン時とターンオフ時にソフトスイッチングが成立し、スイッチング素子Ｑ３のターンオン時にもソフトスイッチングが成立する。また、コンデンサＣ２及びリアクトルＬ２に蓄えられるエネルギーは、負荷（コンデンサＣ１）に回生されることになる。
【００３８】
次に、図５は請求項５に基づく第５実施形態を示している。この実施形態は、Ｎ相（Ｎは２以上の自然数）の交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路に関するもので、図５は交流入力が三相の場合である。
図５において、三相交流電源Ｖｉｎ’に接続された交流入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔには、いずれも同一構成のＲ相整流ユニット１１，Ｓ相整流ユニット１２，Ｔ相整流ユニット１３が接続されている。以下では、Ｒ相整流ユニット１１を挙げてその構成を説明する。
【００３９】
すなわち、交流入力端子Ｒには、第１のリアクトルＬ１を介して通流方向が同一である第１，第２のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路の内部接続点が接続されている。また、通流方向が同一である第１，第２の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と第２，第３のリアクトルＬ２，Ｌ３との直列回路が構成され、この直列回路は第１，第２のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路と並列に接続されている。更に、これらの直列回路の両端は、第３，第４のダイオードＤ３，Ｄ４を介して直流出力端子Ｐ，Ｎにそれぞれ接続されている。
【００４０】
リアクトルＬ２とスイッチング素子Ｑ１との接続点と直流出力端子Ｐとの間には、第５〜第７のダイオードＤ５〜Ｄ７の直列回路が接続されていると共に、リアクトルＬ３とスイッチング素子Ｑ２との接続点と直流出力端子Ｎとの間には、第８〜第１０のダイオードＤ８〜Ｄ１０の直列回路が接続されている。
また、直流出力端子Ｐ，Ｎ間には第１，第２のコンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路が接続されており、その内部接続点は第１，第２の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の相互接続点に接続されている。
【００４１】
更に、第１，第２の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の相互接続点は第３のコンデンサＣ３を介してダイオードＤ５のカソードに接続され、かつ、第５のコンデンサＣ５を介してダイオードＤ８のアノードに接続されている。
また、ダイオードＤ６のカソードは第４のコンデンサＣ４を介してダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ９のアノードは第６のコンデンサＣ６を介してダイオードＤ４のカソードに接続されている。
ここで、コンデンサＣ３〜Ｃ６は各部品の寄生容量によって代用することができる。
【００４２】
他のＳ相整流ユニット１２，Ｔ相整流ユニット１３も同一構成であるが、図５では、後述する動作説明の便宜上、Ｓ相整流ユニット１２の各素子の符号に「’」を付してある。
なお、すべての整流ユニット１１〜１３の直流出力側は、一括してコンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路の両端及び内部接続点にそれぞれ接続されている。
【００４３】
この動作を説明すると、例えば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２’がオンしている場合、Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２→Ｑ１→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２→Ｄ５→Ｃ３→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路に転流し、コンデンサＣ３の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００４４】
コンデンサＣ３の電圧がコンデンサＣ１の電圧と等しくなると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｄ３→Ｃ１→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２→Ｑ１→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路と、Ｃ３→Ｄ６→Ｃ４→Ｌ２→Ｑ１→Ｃ３の経路に電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１のターンオン時にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流は零から徐々に上昇するので、ターンオン時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００４５】
コンデンサＣ３の電圧が零になると、コンデンサＣ３に流れていた電流はＬ２→Ｄ５→Ｄ６→Ｃ４→Ｌ２の経路で環流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ２を介してコンデンサＣ４に蓄えられる。
次に、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｃ４→Ｄ７→Ｃ１→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路で流れてコンデンサＣ４のエネルギーを負荷（Ｃ１）に回生し、コンデンサＣ４の電圧が零になると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｄ３→Ｃ１→Ｑ２’→Ｌ３’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路に転流する。
【００４６】
よって、スイッチング素子Ｑ１はターンオン時及びターンオフ時にソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ３，Ｃ４及びリアクトルＬ２に蓄えられるエネルギーを負荷へ回生することができる。また、その他のスイッチング素子に関しても同様にソフトスイッチングが成立し、各コンデンサやリアクトルに蓄えられるエネルギーを負荷へ回生することができる。
【００４７】
図６は請求項６に基づく第６実施形態を示している。この実施形態と図５の実施形態との相違点は、例えば図５のＲ相整流ユニット１１においてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に直列接続されていたリアクトルＬ２，Ｌ３を、ダイオードＤ１とＤ３との間、ダイオードＤ２とＤ４との間にそれぞれ移した点であり、他の構成は図５と同一である。なお、図６において、２１はＲ相整流ユニット、２２はＳ相整流ユニット、２３はＴ相整流ユニットである。
【００４８】
本実施形態の基本的な動作は図５と同様であり、例えば、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２’がオンしている場合、Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｑ１→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１をオフすると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｄ５→Ｃ３→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路に転流し、コンデンサＣ３の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ１のターンオフ時におけるソフトスイッチングが成立する。
【００４９】
コンデンサＣ３の電圧がコンデンサＣ１の電圧と等しくなると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２→Ｄ３→Ｃ１→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、Ｖｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｑ１→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路と、Ｃ３→Ｄ６→Ｃ４→Ｌ２→Ｑ１→Ｃ３の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流は、リアクトルＬ１に流れる電流とリアクトルＬ２に流れる電流との差分になるので、リアクトルＬ２に流れる電流が減少すると共にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流が増加する。よって、ターンオン時にスイッチング素子Ｑ１に流れる電流は零から徐々に上昇するので、ターンオン時のソフトスイッチングが成立する。
【００５０】
コンデンサＣ３の電圧が零になると、コンデンサＣ３に流れていた電流はＬ２→Ｄ５→Ｄ６→Ｃ４→Ｌ２の経路で環流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ３に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ２を介してコンデンサＣ４に蓄えられる。
次に、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２→Ｃ４→Ｄ７→Ｃ１→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路で流れてコンデンサＣ４のエネルギーを負荷（Ｃ１）に回生し、コンデンサＣ４の電圧が零になると、電流はＶｉｎ’→Ｒ→Ｌ１→Ｄ１→Ｌ２’→Ｄ３→Ｃ１→Ｑ２’→Ｄ２’→Ｌ１’→Ｓ→Ｖｉｎ’の経路に転流する。
【００５１】
よって、スイッチング素子Ｑ１はターンオン時及びターンオフ時にソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ３，Ｃ４及びリアクトルＬ２に蓄えられるエネルギーを負荷へ回生することができる。また、その他のスイッチング素子に関しても同様にソフトスイッチングが成立し、各コンデンサやリアクトルに蓄えられるエネルギーは負荷へ回生されることになる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路においてソフトスイッチング回路を実現することができ、従来よりもスイッチング損失を低減することができる。また、スイッチング損失の低減によって変換装置の効率向上が可能であると共に、スイッチング損失に伴って発生する熱を冷却するための冷却体や冷却ファンの小容量化、小形化が可能になり、装置全体の体積・重量の低減、低コスト化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示す回路図である。
【図７】第１の従来技術を示す回路図である。
【図８】第２の従来技術を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｖｉｎ：単相交流電源
Ｖｉｎ’：三相交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔ：交流入力端子
Ｐ，Ｎ：直流出力端子
Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ１’〜Ｌ３’：リアクトル
Ｑ１〜Ｑ３，Ｑ１’〜Ｑ３’：半導体スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ１０，Ｄ１’〜Ｄ１０’：ダイオード
Ｃ１〜Ｃ６，Ｃ１’〜Ｃ６’：コンデンサ
１１，２１：Ｒ相整流ユニット
１２，２２：Ｓ相整流ユニット
１３，２３：Ｔ相整流ユニット
【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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【図７】
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【図８】
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