(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第６のダイオードからなり、三相交流電源に接続されてその整流出力を得る三相ダイオードブリッジ回路と、
この三相ダイオードブリッジ回路における正極性出力側の第１〜第３のダイオードにそれぞれ並列に接続された第１〜第３のコンデンサと、
前記三相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記三相交流電源との間にそれぞれ直列に介挿されて前記第１〜第３のコンデンサとの間で前記三相交流電源の周波数に等しい共振周波数の共振回路を形成する第１〜第３のインダクタンスと
を具備したことを特徴とするダイオード整流回路。
【請求項２】
請求項１に記載のダイオード整流回路において、
更に前記三相ダイオードブリッジ回路における負極性出力側の第４〜第６のダイオードにそれぞれ並列に接続された第４〜第６のコンデンサを備えたことを特徴とするダイオード整流回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載のダイオード整流回路において、
前記三相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記第１〜第３のインダクタンスとの間にそれぞれ直列に介挿されて、前記三相ダイオードブリッジ回路の交流入力を位相制御する第１〜第３のスイッチング素子を備えることを特徴とするダイオード整流回路。
【請求項４】
第１〜第４のダイオードからなり、単相交流電源に接続されてその整流出力を得る単相ダイオードブリッジ回路と、
この単相ダイオードブリッジ回路における正極性出力側の第１および第２のダイオードにそれぞれ並列に接続された第１および第２のコンデンサと、
前記単相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記単相交流電源との間にそれぞれ直列に介挿されて前記第１および第２のコンデンサとの間で前記単相交流電源の周波数に等しい共振周波数の共振回路を形成する第１および第２のインダクタンスと
を具備したことを特徴とするダイオード整流回路。
【請求項５】
請求項４に記載のダイオード整流回路において、
更に前記単相ダイオードブリッジ回路における負極性出力側の第３および第４のダイオードにそれぞれ並列に接続された第３および第４のコンデンサを備えることを特徴とするダイオード整流回路。
【請求項６】
請求項４または５に記載のダイオード整流回路において、
前記単相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記第１および第２のインダクタンスとの間にそれぞれ直列に介挿されて、前記単相ダイオードブリッジ回路の交流入力を位相制御する第１および第２のスイッチング素子を備えることを特徴とするダイオード整流回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力交流電源周波数の高調波電流の発生を低減したダイオード整流回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路は各種電気機器・電子機器で使用されるが、ダイオード整流回路は、電力源である電力系統に高調波電流を発生するため、電力系統の波形歪を生じさせると共に、その力率を低下させたりする。この高調波電流は整流素子であるダイオードの整流作用に起因して発生する。換言すると、ダイオードに流れる電流は、交流電源波形（正弦波）の全位相範囲である３６０度よりも狭い位相範囲でしか流れないので、ダイオード整流回路の交流入力電流が正弦波でなくなり、高調波電流が発生するからである。
【０００３】
そのため、交流入力電流を正弦波化して高調波電流の発生を低減するスイッチング電源が使用されている。スイッチング電源は、交流電源の周波数よりはるかに高い周波数（例えば数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ、以下、「高周波」）で交流電圧（または交流電流）をスイッチングしたのちに整流することで、スイッチング電源の交流入力電流を近似的に正弦波とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スイッチング電源は、トランジスタ等の高周波スイッチング素子を使用すること、および高周波スイッチング素子を駆動する回路が複雑であることに加え、回路の複雑化に伴うコストアップが否めない。またスイッチングに伴い高周波スイッチング素子であるトランジスタ等でロスが発生すること、及びスイッチング周波数とその高調波のノイズ（以下、「スイッチングノイズ」）が発生するといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高周波スイッチング素子を使用せず簡易な回路構成の受動素子だけで、従って低コスト且つスイッチングノイズが発生することなくダイオード整流回路の交流入力電流を正弦波化し、入力交流電源周波数の高調波電流（以下、「高調波電流」）の発生を低減したダイオード整流回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明によれば、請求項１では、第１〜第６のダイオードからなり、三相交流電源に接続されてその整流出力を得る三相ダイオードブリッジ回路と、この三相ダイオードブリッジ回路における正極性出力側の第１〜第３のダイオードにそれぞれ並列に接続された第１〜第３のコンデンサと、前記三相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記三相交流電源との間にそれぞれ直列に介挿されて前記第１〜第３のコンデンサとの間で前記三相交流電源の周波数に等しい共振周波数の共振回路を形成する第１〜第３のインダクタンスとを具備したダイオード整流回路が提供される。
【０００７】
このような構成を有するダイオード整流回路では、各コンデンサと各インダクタンスが三相交流電源の周波数で共振するため、ダイオードの整流作用にもかかわらず、三相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端には電源周波数の正弦波電流が流れるので、高調波電流の発生が低減される。従って電力系統の波形歪が低減され、力率低下が防止される。
【０００８】
請求項２では、正極性出力側の第１〜第３のダイオードだけでなく負極性出力側の第４〜第６のダイオードにも共振用のコンデンサを接続したので、三相ダイオードブリッジ回路の対称性が向上し、偶数次の高調波電流の発生が更に低減される。また正極性出力側と負極性出力側のダイオードに並列接続されたコンデンサは、平滑コンデンサとしても動作するので、平滑回路を省略することができる。
【０００９】
請求項３では、前記三相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記第１〜第３のインダクタンスとの間にそれぞれ直列に介挿されて、前記三相ダイオードブリッジ回路の交流入力を位相制御する第１〜第３のスイッチング素子を備えており、これら第１〜第３のスイッチング素子の導通角を制御することで、ダイオード整流回路の整流出力（直流出力）電圧を制御することができ、また第１〜第３のスイッチング素子を遮断状態に制御することでダイオード整流回路を保護することができる。
【００１０】
請求項４では、第１〜第４のダイオードからなり、単相交流電源に接続されてその整流出力を得る単相ダイオードブリッジ回路と、この単相ダイオードブリッジ回路における正極性出力側の第１および第２のダイオードにそれぞれ並列に接続された第１および第２のコンデンサと、前記単相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記単相交流電源との間にそれぞれ直列に介挿されて前記第１および第２のコンデンサとの間で前記単相交流電源の周波数に等しい共振周波数の共振回路を形成する第１および第２のインダクタンスとを具備したダイオード整流回路が提供される。
【００１１】
このような構成を有するダイオード整流回路では、各コンデンサと各インダクタンスが単相交流電源の周波数で共振するため、ダイオードの整流作用にもかかわらず、単相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端には正弦波電流が流れるので、高調波電流の発生が低減される。従って電力系統の波形歪が低減され、力率低下が防止される。
【００１２】
請求項５では、正極性出力側の第１および第２のダイオードだけでなく負極性出力側の第３および第４のダイオードにも共振用のコンデンサを接続したので、単相ダイオードブリッジ回路の対称性が向上し、偶数次の高調波電流の発生が更に低減される。また正極性出力側と負極性出力側のダイオードに並列接続されたコンデンサは平滑コンデンサとしても動作するので、平滑回路を省略することができる。
【００１３】
請求項６では、前記単相ダイオードブリッジ回路の各電源入力端と前記第１および第２のインダクタンスとの間にそれぞれ直列に介挿されて、前記単相ダイオードブリッジ回路の交流入力を位相制御する第１および第２のスイッチング素子を備えており、これら第１および第２のスイッチング素子の導通角を制御することで、ダイオード整流回路の整流出力電圧を制御することができ、また第１及び第２のスイッチング素子を遮断状態に制御することでダイオード整流回路を保護することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るダイオード整流回路を説明する。図１は、本発明に係るダイオード整流回路の第一の実施の形態を示す構成図であり、三相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路である。このダイオード整流回路１０の三相ダイオードブリッジ回路は正極性出力側の第１〜第３のダイオードＤ１〜Ｄ３と負極性出力側の第４〜第６のダイオードＤ４〜Ｄ６からなる。そして正極性出力側の各ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３にはコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ並列接続されている。
【００１５】
Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相交流電源のＵ相電源Ｕｇと三相ダイオードブリッジ回路の第１の電源入力端１（第１のダイオードのアノードと第４のダイオードのカソード）との間には第１のインダクタンスＬ１が直列に介挿され、また同様にＶ相電源Ｖｇと第２の電源入力端２（第２のダイオードのアノードと第５のダイオードのカソード）との間には第２のインダクタンスＬ２が介挿され、Ｗ相電源Ｗｇと第３の電源入力端３（第３のダイオードのアノードと第６のダイオードのカソード）との間には第３のインダクタンスＬ３が介挿されている。
【００１６】
三相ダイオードブリッジ回路の正極性出力側は出力端ＯＵＴ１に接続され、負極性出力側は出力端ＯＵＴ２に接続されている。なお出力端ＯＵＴ２を接地するとダイオード整流回路１０の整流出力電圧は正電圧となる。なお、ダイオード整流回路１０の整流出力電圧は、例えばインダクタンスＬｆとコンデンサＣｆからなる平滑回路で平滑され負荷抵抗ＲＬに供給される。
【００１７】
以上のように構成されたダイオード整流回路１０においては、各相電源Ｕｇ、Ｖｇ、Ｗｇによって、電源入力端１、２、３に流れる各相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、ダイオードＤ１〜Ｄ６の整流作用にもかかわらず正弦波化される。この電流の正弦波化についてＵ相を例に説明する。
図２はＵ相電源Ｕｇによって、三相ダイオードブリッジ回路の第１の電源入力端１、ダイオードＤ１、Ｄ４およびコンデンサＣ１に流れる電流と、三相交流電源の電源波形を説明するための波形図である。また、図３はＵ相電源ＵｇによるＵ相電流ｉｕを説明するための図である。ここで前記各相電源Ｕｇ、Ｖｇ、Ｗｇの各出力電圧（以下、「Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧」）ｅｕ、ｅｖ、ｅｗをｅｕ＝Ｅｍ×ｓｉｎωｔ
ｅｖ＝Ｅｍ×ｓｉｎ（ωｔ−２π／３）
ｅｗ＝Ｅｍ×ｓｉｎ（ωｔ−４π／３）
とする。なおＥｍは各相電圧の最大値であり、角度の単位はラジアンであり、ωは三相交流電源の角周波数であり、ｔは時刻である。
【００１８】
図２に示すように、Ｕ相電圧ｅｕは負、Ｖ相電圧ｅｖは正、Ｗ相電圧ｅｗは正の関係にあり、Ｕ相電圧ｅｕは略負の最大値となる時を時刻ｔ０とする。従って図３（ａ）に示すように、ダイオードＤ４は導通して負極性出力側から電流ｉd4が流れている。ダイオードＤ４の順方向電圧降下Ｖｆは略０ボルトとみなしている。
【００１９】
一方ダイオードＤ１は遮断して、コンデンサＣ１には、正極性出力側から電流ｉｃの絶対値電流Ｉｃ（以下、電流Ｉｃは電流ｉｃの絶対値を表すものとする）が充電電流として流れて、コンデンサＣ１は正極性出力側に接続された端子を正電圧として充電される。従って、電流ｉd4と電流ｉｃとは電源入力端１からインダクタンスＬ１を介してＵ相電源Ｕｇへと流れるＵ相電流ｉｕとなり、Ｕ相電流ｉｕの絶対値Ｉｕは（以下、Ｕ相電流ＩｕはＵ相電流ｉｕの絶対値を表すものとする）、
Ｉｕ＝ｉd4＋Ｉｃ・・（１）
である。なお電流の流れる方向を明確にするため、Ｕ相電流ｉｕとコンデンサＣ１の電流ｉｃは絶対値で表示している。またＵ相電圧ｅｕの絶対値電圧を電圧Ｅｕとする。以下、絶対値で表示した電流等は電流の流れる方向等を明確にするためである。
【００２０】
またコンデンサＣ１の充電電圧を電圧Ｖｃとする。後述するように時刻ｔ０以前に、コンデンサＣ１は既に充電状態にあるが、時刻ｔ０以降、コンデンサＣ１は電流Ｉｃによって更に充電され、電圧Ｖｃはその最大値まで上昇する。その後にＵ相電圧ｅｕは正となると、図３（ｂ）に示すように電流Ｉｃはコンデンサの充電電流から放電電流へと変わる。このときＵ相電流Ｉｕは、
Ｉｕ＝Ｉｃ−ｉd4・・（２）
である。
【００２１】
電流Ｉｃが充電電流から放電電流へと変わった時（この時刻をｔｃとする）には、図２に示すようにＶ相電圧ｅｖはＵ相電圧ｅｕに比べて低電圧となっているので、Ｖ相電圧ｅｖが印加されているダイオードＤ５がやがて導通し、ダイオードＤ４に流れていた電流ｉd4は、ダイオードＤ５へ流れるようになり、ダイオードＤ４が遮断する。このようにしてダイオードＤ４が遮断する時刻はｔ１であり、このときダイオードＤ４のアノード・カソード間電圧は逆方向電圧となる。この逆方向電圧をＶｒとすると、Ｖｒは負である。
【００２２】
かくして、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間では、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１で構成される共振回路に電源周波数に共振した共振電流が流れることになる（以下、電源周波数に共振した共振回路を「共振回路」と表示する）。
時刻ｔ１を経過すると、上述したように、ダイオードＤ４が遮断し且つ電流Ｉｃは既にコンデンサＣ１の電圧Ｖｃの放電電流となっている。ここで、コンデンサＣ１が放電し尽くすまでの期間、図３（ｃ）に示すように、コンデンサＣ１に並列接続されたダイオードＤ１は、カソード側が正電圧であり遮断している。従って、この期間では、Ｕ相電流Ｉｕと電流Ｉｃとは等しくなり、
Ｉｕ＝Ｉｃ・・（３）
となる。やがてコンデンサＣ１が放電し尽くすと、ダイオードＤ１は導通して電流ｉd1が流れる。このようにしてダイオードＤ１が導通する時刻はｔ２である。
【００２３】
一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る期間では、ダイオードＤ４の逆方向電圧Ｖｒは、コンデンサＣ１の放電による電圧Ｖｃの減少に伴い、０Ｖから次第に上昇している。
かくして、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の共振回路に共振電流が流れることになる。
【００２４】
上述のようにコンデンサＣ１が放電し尽くして、電流ｉd1がダイオードＤ１に流れると（時刻ｔ２を経過すると）、電圧Ｖｃ（ダイオードＤ１の順方向電圧降下Ｖｆと同一電圧）は略０ボルトになる。このときＵ相電流Ｉｕと電流の絶対値Ｉd1とは等しくなり（以下、電流Ｉd1はＵ相電流ｉd1の絶対値を表すものとする）、
Ｉｕ＝Ｉd1・・（４）
となって、Ｕ相電流ｉｕ（電流ｉd1）が出力端ＯＵＴ１から負荷へ供給される。やがてＵ相電流ｉｕの極性は反転するが、この反転時刻を時刻ｔ３とする。
【００２５】
上述したように時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、インダクタンスＬ１はコンデンサＣ１と共振回路を構成しない。しかし、ダイオード整流回路１０としては、図４に示すように、Ｖ相ではインダクタンスＬ２とコンデンサＣ２が、Ｗ相ではインダクタンスＬ３とコンデンサＣ３が共振回路として作用するので、Ｖ、Ｗ各相の共振電流（入力電源端２、３から流出する電流）がインダクタンスＬ１を介して電源入力端１に流れることになる。
【００２６】
かくして、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間、インダクタンスＬ１には共振電流が流れることになる。
なお図４は、遮断しているダイオードは図示を省略し、導通しているダイオードのみを示している。またダイオード１が導通しているので、コンデンサＣ１はコンデンサとして作用しないため、図示を省略している。
【００２７】
時刻ｔ３でＵ相電流ｉｕの極性が反転してダイオードＤ１が遮断し、更に時刻ｔ３を経過しても、ダイオードＤ４は未だ導通していないため、コンデンサＣ１には、電源入力端１に向かって（充電）電流ｉｃが流れ、電圧Ｖｃが上昇する。この電流はＵ相電流ｉｕとなる。従って、この期間では、Ｕ相電流Ｉｕと電流Ｉｃとは等しくなり、
Ｉｕ＝Ｉｃ・・（５）
となる。
【００２８】
一方、ダイオードＤ４には、時刻ｔ１以降、逆方向電圧Ｖｒが印加されているが、出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２に発生する整流出力電圧をＶ１０とすると、
Ｖ１０＝Ｖｃ＋Ｖｒ
である。ここで整流出力電圧Ｖ１０は、Ｕ相電圧ｅｕ、Ｖ相電圧ｅｖおよびＷ相電圧ｅｗによって電源入力端１〜２に発生する各瞬時電圧の絶対値の最も高い電圧を出力したものである。従って、整流出力電圧Ｖ１０は、Ｕ相電圧ｅｕのみならずＶ相電圧ｅｖおよびＷ相電圧ｅｗにリンク（関連）した電圧となる。
【００２９】
そうすると、ダイオードＤ４を遮断している逆方向電圧Ｖｒも、一時、Ｖ相電圧ｅｖおよびＷ相電圧ｅｗにリンクして上昇するが、やがて電圧Ｖｃの上昇と整流出力電圧Ｖ１０の低下に伴い、やがてダイオードＤ４の逆方向電圧Ｖｒは０ボルトに低下し、ダイオードＤ４のアノード・カソード間電圧の極性が反転してダイオードＤ４は導通する。ダイオードＤ４が導通する時刻を時刻ｔ４とする。このときコンデンサＣ１は電流ｉｃで引き続き充電されている。
【００３０】
かくして、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の共振回路に共振電流が流れることになる。
ここで時刻ｔ４におけるダイオード整流回路１０の動作状態は時刻ｔ０におけるダイオード整流回路１０の動作状態と同一であり、前述したように時刻ｔ０においてコンデンサＣ１は既に充電状態にあることになる。こうしてダイオード整流回路１０は上述した時刻ｔ０から時刻ｔ４の期間の動作を繰り返す。
【００３１】
以上、各期間毎に説明したダイオード整流回路１０の連続動作を図２に示す。図２の電流ｉｃは、時刻ｔ０において負（正極性出力側から電流ｉｃが電源入力端１へ流れる）であるが、時刻ｔ１に至る前に正に変化している。これは図３（ａ）および（ｂ）に対応している。図２では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間、電流ｉｃに略矩形波状の電流が重畳されているが、これは同期間中、ダイオードＤ４が導通して電流ｉd4が流れ、電流ｉｃがコンデンサＣ１を充電しているときには、電流ｉd4は電流ｉｃの絶対値を減少させ、電流ｉｃがコンデンサＣ１の放電電流となったときには、電流ｉd4は電流ｉｃの絶対値を増加させるためである。そして電流ｉｃは前述したように放電電流として時刻ｔ２まで流れつづけ、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間では流れなくなり、時刻ｔ３から時刻ｔ４までコンデンサＣ１の充電電流として再び流れる。
【００３２】
図２に示した電流ｉd4およびｉd1については、上述したように時刻ｔ０から時刻ｔ１まで略矩形波状の電流ｉd4がダイオードＤ４に流れる。この期間では共振電流はインダクタンスＬ１とコンデンサＣ１とに流れ、ダイオードＤ４には共振電流が流れないため、電流ｉd4は略矩形波となる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では前述したように、ダイオードＤ１にＶ相・Ｗ相の共振回路による電流が流れ、電流ｉd1の波形は略正弦波の一部の波形となる。時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、および時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、前述したようにダイオードＤ１およびＤ４はいずれも遮断している。
【００３３】
図２の電圧Ｖｃ（コンデンサＣ１の電圧）は、上述の電流ｉｃで充電される様子を示したものである。電圧Ｖｃは、時刻ｔ３から電流ｉｃで充電され、電流ｉｃの極性が反転すると放電に転じ、前述のように時刻ｔ２で放電し尽くす。
図２の逆方向電圧Ｖｒは、Ｖ相電圧ｅｖおよびＷ相電圧ｅｗがリンクすることによって生ずるダイオードＤ４の逆方向電圧を示している。時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間ではダイオードＤ４が遮断している。
【００３４】
時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間でＵ相電流ｉｕが電源入力端１から流出しているときは、前述のように（１）式、Ｉｕ＝ｉd4＋Ｉｃの関係が成立し、図２の電流ｉｃと電流ｉd4の和の電流波形がインダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の共振回路によって略正弦波となる。そしてＵ相電流ｉｕの向きが反転すると、前述のように（２）式、Ｉｕ＝Ｉｃ−ｉd4の関係が成立し、図２の電流ｉｃから電流ｉd4を減じた電流波形が共振回路によって略正弦波となる。
【００３５】
同様に時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、図２の電流ｉｃと前述（３）式、Ｉｕ＝Ｉｃから、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、図２の電流ｉd1と前述（４）式、Ｉｕ＝Ｉd1から、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、図２の電流ｉｃと前述（５）式、Ｉｕ＝Ｉｃから、Ｕ相電流ｉｕが同様に共振化回路によって略正弦波となる。
かくして、Ｕ相電源Ｕｇによって流れるＵ相電流ｉｕは、時刻ｔ０からｔ４に亘って（三相交流電源の１周期に亘り）、共振回路によって正弦波化される。
【００３６】
同様に、Ｖ相電源Ｖｇによって流れるＶ相電流ｉｖおよびＷ相電源Ｗｇによって流れるＷ相電流ｉｗも共振回路によって正弦波化される。
上述したダイオード整流回路１０において、三相交流電源のうちのＵ相電流ｉｕの高調波電流について実測したところ、高調波電流は改善されて、若干（約３％程度）の偶数次高調波電流が含まれるにすぎなかった。このＵ相電流ｉｕの波形を図６（ａ）に示す。なお図６（ｂ）はダイオード整流回路１０の整流出力電圧Ｖ１０を示す。
【００３７】
図５は、本発明に係るダイオード整流回路の第二の実施の形態を示す構成図であり、三相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路である。このダイオード整流回路２０は第一の実施形態のダイオード整流回路より更に偶数次高調波電流を改善することを目的としたものである。なお第一の実施形態と同様な機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
【００３８】
このダイオード整流回路２０は、ダイオード整流回路１０に比べ、ダイオードＤ４にコンデンサＣ４を、ダイオードＤ５にコンデンサＣ５を、ダイオードＤ６にコンデンサＣ６を、それぞれ並列に接続している。これらコンデンサはコンデンサＣ１〜Ｃ３と同様にインダクタンスＬ１〜Ｌ３と共振回路を形成する。
前述したダイオード整流回路１０では、正極性出力側のダイオードＤ１〜Ｄ３にコンデンサＣ１〜Ｃ３を並列接続したので、三相ダイオードブリッジ回路の正極性出力側と負極性出力側とが非対称な回路構成となって、偶数次高調波電流が若干（約３％程度）含まれていた。ダイオード整流回路２０では、上述した構成で回路の対称性を改善した。
【００３９】
ダイオード整流回路２０において、Ｕ相電流ｉｕの高調波電流について実測したところ、ダイオード整流回路１０に約３％程度含まれていた偶数次高調波電流は低減されて殆ど含まれなくなった。このＵ相電流ｉｕの波形を図７（ａ）に示す。なお図７（ｂ）はダイオード整流回路２０の整流出力電圧Ｖ２０を示す。
ここで、負極性出力側のダイオードＤ４〜Ｄ６にコンデンサＣ４〜Ｃ６が並列接続されたので、コンデンサＣ１とＣ４、コンデンサＣ２とＣ５、コンデンサＣ３とＣ６が夫々直列接続されて、更にこの直列接続されたコンデンサが並列接続され、出力端ＯＵＴ１およびＯＵＴ２間の平滑コンデンサとして作用する。従ってダイオード整流回路２０の整流出力電圧Ｖ２０は、図７（ｂ）に示したようにダイオード整流回路１０の整流出力電圧Ｖ１０（図６（ｂ））よりも、より平滑された電圧波形となっている。
【００４０】
このようにして第二の実施形態のダイオード整流回路は、第一の実施形態におけるインダクタンスＬｆおよびコンデンサＣｆからなる平滑回路を省略することができる。
図８は、本発明に係るダイオード整流回路の第三の実施の形態を示す構成図であり、三相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路である。なお第一の実施形態と同様な機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
【００４１】
ダイオード整流回路３０は、図８に示すように、ダイオード整流回路１０に更に、トライアックＤ３１〜Ｄ３３（スイッチング素子）が追加されている。トライアックＤ３１はインダクタンスＬ１と直列に接続され、Ｕ相電源Ｖｇと電源入力端１との間に介挿されている。トライアックＤ３２もインダクタンスＬ２と、トライアックＤ３３もインダクタンスＬ３と夫々直列接続され、同様に介挿されている。
【００４２】
ダイオード整流回路３０は、ダイオード整流回路１０と同様に交流入力電流を正弦波化することに加え、トライアック制御回路３４は、トライアックＤ３１〜Ｄ３３のゲートを制御線３４ａ〜３４ｃを介して位相制御して、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗの導通角を制御する。この導通角の位相制御によって、ダイオード整流回路３０の整流出力電圧Ｖ３０が制御される。またダイオード整流回路３０や負荷抵抗ＲＬ等に障害が生じた場合、Ｕ相電流ｉｕ〜Ｗ相電流ｉｗの導通角をゼロとすることで、トライアックＤ３１〜Ｄ３３は保護回路としても作用する。
【００４３】
なおトライアックＤ３１〜Ｄ３３の介挿は、整流回路２０でも同様に行えることは言うまでもない。
図９は、本発明に係るダイオード整流回路の第四の実施の形態を示す構成図であり、単相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路４０である。このダイオード整流回路４０の単相ダイオードブリッジ回路は正極性出力側のダイオードＤ１およびＤ２と負極性出力側のダイオードＤ３およびＤ４からなり、正極性出力側のダイオードＤ１およびＤ２にはそれぞれ並列コンデンサＣ１およびＣ２が並列接続されている。
【００４４】
単相交流電源Ｅは、その一端Ｅａが第１のインダクタンスＬ１を介して単相ダイオードブリッジ回路の第１の電源入力端１（第１のダイオードのアノードと第３のダイオードのカソード）に接続され、その他端Ｅｂが第２のインダクタンスＬ２を介して第２の電源入力端２（第２のダイオードのアノードと第４のダイオードのカソード）に接続されている。ダイオード整流回路４０の整流出力電圧は、インダクタンスＬｆとコンデンサＣｆからなる平滑回路で平滑され負荷抵抗ＲＬに供給される。
【００４５】
このように構成されるダイオード整流回路４０では、電源入力端１に流入する電流は、インダクタンスＬ１とコンデンサＣ１の共振回路によって、単相交流電源Ｅの共振電流となり、電源入力端２に流入する電流は、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ２の共振回路によって同様な共振電流となる。
かくしてダイオード整流回路４０は、電源入力端１および２に流入する電流を正弦波化することができ、高調波電流の発生を低減する。
【００４６】
図１０は、本発明に係るダイオード整流回路の第五の実施の形態を示す構成図であり、単相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路５０である。なお第四の実施形態と同様な機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
このダイオード整流回路５０は、前述のダイオード整流回路４０において、更に負極性出力側のダイオードＤ３およびＤ４に、それぞれ並列コンデンサＣ３およびＣ４が並列接続され、これらコンデンサはコンデンサＣ１およびＣ２と同様にインダクタンスＬ１およびＬ２と共振回路を形成する。
【００４７】
このように構成されるダイオード整流回路５０は、単相ダイオードブリッジ回路が対称な回路構成となって、第二の実施形態と同様に、偶数次高調波電流の発生を更に低減することができる。
また、負極性出力側のダイオードＤ３およびＤ４にコンデンサＣ３およびＣ４を並列接続したので、コンデンサＣ１〜Ｃ４は平滑コンデンサとして作用するので、第四の実施形態におけるインダクタンスＬｆおよびコンデンサＣｆからなる平滑回路を省略することができる。
【００４８】
図１１は、本発明に係るダイオード整流回路の第六の実施の形態を示す構成図であり、単相交流電源から直流電力を得るダイオード整流回路７０である。なお第四の実施形態と同様な機能を有する構成要素については、同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
ダイオード整流回路７０は、図１１に示すように、ダイオード整流回路４０に更に、トライアックＤ７１およびＤ７２が追加されている。トライアックＤ７１はインダクタンスＬ１と電源入力端１との間に介挿されている。トライアックＤ７２もインダクタンスＬ２と電源入力端２との間に介挿されている。
【００４９】
ダイオード整流回路７０は、ダイオード整流回路４０と同様に電源入力端１および２に流入する電流を正弦波化することに加え、トライアック制御回路７４は、トライアックＤ７１およびＤ７２のゲートを制御線７４ａおよび７４ｂを介して位相制御して、ダイオード整流回路７０の入力電流の導通角を制御する。この導通角の位相制御で、ダイオード整流回路７０の整流出力電圧Ｖ７０が制御される。またダイオード整流回路７０や負荷抵抗ＲＬ等に障害が生じた場合、ダイオード整流回路７０の入力電流の導通角をゼロとすることで、トライアックＤ７１およびＤ７２はダイオード整流回路７０の保護回路として作用する。
【００５０】
また、導通角を制御するトライアックＤ７１およびＤ７２の介挿は、ダイオード整流回路５０でも同様に行えることは言うまでもない。
なお本発明における共振回路の共振周波数は、厳密に交流電源の周波数に一致している必要はなく、ダイオード整流回路の交流入力電流を正弦波化し高調波電流の発生を低減する趣旨を逸脱しない範囲において、誤差があることは何ら問題とはならない。
【００５１】
また本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、ダイオードブリッジ整流回路の電源入力端と電源との間に介挿されたインダクタンスとダイオードブリッジ整流回路のダイオードに並列接続されたコンデンサとで、共振回路を構成し、ダイオード整流回路の交流入力電流を正弦波化する趣旨を逸脱しない範囲で実施することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダイオード整流回路によれば、高周波スイッチング素子を使用せず簡易な回路構成の受動素子だけで、従って低コスト且つスイッチングノイズが発生することなくダイオード整流回路の交流入力電流を正弦波化し、高調波電流の発生を低減し、ダイオード整流回路に交流電力を供給する電源系統の電圧・電流波形の歪の発生を低減し、電源系統の力率を低下させないといった効果が発揮される。
【００５３】
更にダイオードブリッジ回路における正極性出力側および負極性出力側に共振回路を構成するコンデンサを接続することによって平滑回路の平滑インダクタンスや平滑コンデンサを省略可能とする効果も発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイオード整流回路の第一の実施形態のダイオード整流回路（三相交流）の構成図である。
【図２】第一の実施形態に係るダイオード整流回路の動作電圧・電流を説明する波形図である。
【図３】第一の実施形態に係るダイオード整流回路のＵ相電圧ｅｕの整流とＵ相電流ｉｕの変化の様子を示す動作図である。
【図４】図３（ｃ）の状態における共振回路の構成を示す構成図である。
【図５】本発明に係るダイオード整流回路の第二の実施形態のダイオード整流回路（三相交流）の構成図である。
【図６】第一の実施形態に係るダイオード整流回路のＵ相電流ｉｕおよび整流出力電圧Ｖ１０の波形を示す波形図である。
【図７】第二の実施形態に係るダイオード整流回路のＵ相電流ｉｕおよび整流出力電圧Ｖ２０の波形を示す波形図である。
【図８】本発明に係るダイオード整流回路の第三の実施形態のダイオード整流回路（三相交流）の構成図である。
【図９】本発明に係るダイオード整流回路の第四の実施形態のダイオード整流回路（単相交流）の構成図である。
【図１０】本発明に係るダイオード整流回路の第五の実施形態のダイオード整流回路（単相交流）の構成図である。
【図１１】本発明に係るダイオード整流回路の第六の実施形態のダイオード整流回路（単相交流）の構成図である。
【符号の説明】
１、２、３  電源入力端
Ｃ１〜Ｃ６  コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
Ｄ３１〜Ｄ３３、Ｄ７１、Ｄ７２  トライアック
Ｌ１〜Ｌ３  インダクタンス
Ｅ  単相電源
Ｕｇ  Ｕ相電源（三相交流電源）
Ｖｇ  Ｕ相電源（三相交流電源）
Ｗｇ  Ｗ相電源（三相交流電源）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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