マトリクスコンバータ
【課題】電源投入時に入力ＬＣフィルタの共振に起因して発生するサージ電圧を抑制する。
【解決手段】スナバコンデンサ６への充電電流を抑制するための電流抑制抵抗１０−１と、電流抑制抵抗１０−１を短絡するための短絡用コンタクタ９−１から構成されるスナバ突入電流抑制回路１１が設けられている。電源投入時からスナバコンデンサ６の両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間、短絡用コンタクタ９−１は開放状態となり、電流抑制抵抗１０−１によりスナバコンデンサ６へのチャージ電流が抑制される。そのため、スナバコンデンサ６の静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧の抑制が可能となる。さらに、電流抑制抵抗１０−１を介さない小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサ１３を設けるようにすることにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。
【解決手段】スナバコンデンサ６への充電電流を抑制するための電流抑制抵抗１０−１と、電流抑制抵抗１０−１を短絡するための短絡用コンタクタ９−１から構成されるスナバ突入電流抑制回路１１が設けられている。電源投入時からスナバコンデンサ６の両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間、短絡用コンタクタ９−１は開放状態となり、電流抑制抵抗１０−１によりスナバコンデンサ６へのチャージ電流が抑制される。そのため、スナバコンデンサ６の静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧の抑制が可能となる。さらに、電流抑制抵抗１０−１を介さない小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサ１３を設けるようにすることにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続したマトリクスコンバータに関し、特に、サージ電圧を抑制して双方向スイッチを保護するためのスナバ回路が構成されたマトリクスコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクスコンバータは、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続しているために、三相交流電源を直接任意の電圧・周波数に変換することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなマトリクスコンバータでは、半導体素子にて電源と負荷側を直接接続させるため、半導体素子の保護のためにスナバ回路が必要となる。図６にこのような従来のマトリクスコンバータの構成図を説明する。この従来のマトリクスコンバータは、図６に示されるように、三相交流電源１と、入力ブレーカ２と、入力三相リアクトル３と、入力三相コンデンサ４と、複数の双方向スイッチにより構成されたマトリクスコンバータ主回路７と、スナバ回路１４とから構成され、負荷モータ８の制御を行っている。
【０００４】
この図６に示された従来のマトリクスコンバータは、入力三相リアクトル３と入力三相コンデンサ４からなる小型のＬＣフィルタを介して、三相交流電源１とマトリクスコンバータ主回路７とが接続された構成となっている。
【０００５】
また、スナバ回路１４の回路構成を図７を参照して説明する。スナバ回路１４は、通常のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に用いられているＲＣＤスナバ回路であり、双方向スイッチ２３の両端に、ダイオード２０、３０と、抵抗２１、３１と、コンデンサ２２、３２とが設けられた構成となっている。
【０００６】
このような従来のマトリクスコンバータでは、上述したように、マトリクスコンバータ主回路７の双方向スイッチで入力側を直接スイッチングする際に発生するノイズを除去することを目的としてＬＣフィルタが設けられている。しかしこのＬＣフィルタにはＡＣコンデンサが用いられているため、電源投入時などにコンデンサのチャージ電流が発生する。しかもその電流は入力三相リアクトル３を通過するため、ＬＣフィルタの共振源として電圧共振を引き起こす。これにより電源投入時に過大な電圧サージが発生する場合がある。図６に示した回路構成で説明すると、初めに電源を投入する場合、入力ブレーカ２により三相同時に投入するのが一般的である。この瞬間、入力三相コンデンサ４にチャージ電流が流れるが、チャージ電流は入力三相リアクトル３を通過するため電圧チャージが終わってもすぐに電流が切れず流れ続けてしまう。この電流の押し上げにより入力三相コンデンサ４の電圧は電源電圧以上に跳ね上がり、場合によってはマトリクスコンバータ主回路７内の双方向スイッチの素子耐圧を超え破壊に至る危険性がある。
【０００７】
スナバ回路１４は双方向スイッチの両端、つまりマトリクスコンバータ主回路７の入出力間に並列接続されており、双方向スイッチの両端電圧を抑制することのみを目的とした回路構成となっている。しかし入力フィルタのサージ電圧は入力端子間に発生するため、入出力間のみを保護する方式では端子間は保護することができない。
【０００８】
双方向スイッチの保護回路としては、ＲＣＤスナバ回路とは異なる電圧クランプ型スナバ回路が用いられる場合がある（例えば、特許文献２、３参照。）。このような電圧クランプ型スナバ回路を用いたマトリクスコンバータの回路構成を図８に示す。図８において、図６中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０００９】
この図８に示したマトリクスコンバータでは、図６に示したマトリクスコンバータに対してスナバ回路１４が、スナバダイオード群５−１、５−２、スナバコンデンサ７６からなる電圧クランプ型スナバ回路に置き換えられた構成となっている。この図８中のスナバダイオード群５−１、５−２の具体的な回路構成を図９に示す。
【００１０】
この電圧クランプ型スナバ回路では、マトリクスコンバータ主回路７の主な構成物である双方向スイッチの保護のために入力側にスナバダイオード群５−１が配置され、また出力側にスナバダイオード群５−２が配置され、スナバダイオード群５−１、５−２により整流された直流電圧部にスナバコンデンサ７６が設けられている。この電圧クランプ型スナバ回路では、スナバダイオード群５−１により入力三相電源を全波整流し、スナバダイオード群５−２により出力三相電源を全波整流する。
【００１１】
この電圧クランプ型のスナバ回路を用いている場合、電圧クランプ用のスナバコンデンサ６が設けられているため、入力フルタで発生したサージ電圧もクランプされ電源投入時の電圧抑制効果も有することになる。しかし、このスナバ回路は双方向スイッチのサージ電圧保護のために存在するため、スナバコンデンサ７６は、例えば数μＦ等の非常に小さい静電容量で構成されている。しかし、本来双方向スイッチの保護用に存在するスナバ回路を入力フィルタの突入によるサージ電圧抑制も可能にするようなスナバコンデンサ静電容量を選択することにより、電源投入時に安定した動作を実現できることになる。
【００１２】
しかし、電源投入時にはスナバコンデンサ７６にも突入電流が流れるため、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくすると、サージ電圧の抑制にはなるが初期電源投入時にスパイク電流がながれてしまう。そして、スナバ回路の突入電流は、短い間ではあるが過大な電流が流れるため、この電流によりさらなるサージ電圧やノイズなどの周辺機器への悪影響を引き起こす可能性がある。そのため、スナバコンデンサ７６の静電容量をあまり大きな値に設定することができず、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくするだけではサージ電圧を完全に抑制することは困難であった。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２２６４号公報
【特許文献３】特開２００４−９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来のマトリクスコンバータでは、電源投入時に発生する、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することができないという問題点があった。
【００１４】
本発明の目的は、電源投入時に入力ＬＣフィルタの共振に起因して発生するサージ電圧を抑制することが可能なマトリクスコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のマトリクスコンバータは、三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記第１のスナバダイオード群と前記スナバコンデンサとの間に設けられ、前記スナバコンデンサへの充電電流を抑制するための電流抑制抵抗と該電流抑制抵抗の両端を短絡するための短絡用コンタクタとから構成されるスナバ突入電流抑制回路と、
前記スナバコンデンサの両端電圧を検出し、該検出電圧が一定のレベル以上になった場合に前記短絡用コンタクタを短絡させる手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、電源投入時からスナバコンデンサの両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間は、電流抑制抵抗によりスナバコンデンサへのチャージ電流が抑制されるため、スナバコンデンサの静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の他のマトリクスコンバータは、三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサにそれぞれ直列接続された電流抑制抵抗群と、該電流抑制抵抗群の両端をそれぞれ短絡するための短絡用コンタクタ群とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路と、
電源投入から一定時間経過した場合に前記短絡用コンタクタ群を短絡させる手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、電源投入から一定時間経過するまでは短絡用コンタクタ群は開放状態になっているため、入力ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサへのチャージ電流は電流抑制抵抗群により抑制されることになる。そのため、スナバコンデンサの静電容量を大きくすることなく、入力フィルタのサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００１９】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、該３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成するようにしてもよいし、三相交流電源の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、該２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明の他のマトリクスコンバータでは、前記第１のスナバダイオード群と前記電流抑制抵抗との間に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制するための入力フィルタ共振抑制コンデンサをさらに備えた構成としてもよい。
【００２１】
本発明によれば、電流抑制抵抗の前段に小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサを設けるようにして、この入力フィルタ共振抑制コンデンサと電流抑制抵抗を介した大容量のスナバコンデンサとを併用することにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。しかも、新たな回路部品の挿入箇所はすべて主回路と並列になっているので主回路電流がそのまま流れることがないため、各部品としては高価な部品が必要となるわけではないのでコストを大幅に増加させることがない。
【００２２】
さらに、本発明の他のマトリクスコンバータでは、前記ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群をさらに備えた構成としてもよい。さらに、前記入力フィルタ共振抑制抵抗群を構成する各抵抗に対して直列に接続されたコンタクタを備えるようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、入力側に設けられたＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に抵抗を設けるようにしているので、入力フィルタの突入時の共振を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、電源投入時に入力ＬＣフィルタの共振に起因して発生するサージ電圧を抑制することが可能になるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路の回路構成を示す図である。図１において、図８中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２７】
本実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路は、図１に示されるように、スナバダイオード群５−１、５−２と、スナバコンデンサ６と、スナバ突入電流抑制回路１１とから構成されている。本実施形態におけるスナバ回路は、図８に示した従来のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路に対して、スナバコンデンサ７６をスナバコンデンサ６に置き換え、スナバ突入電流抑制回路１１が新たに設けられた点が異なっている。
【００２８】
本実施形態におけるスナバコンデンサ６は、入力ＬＣフィルタに起因して発生したサージ電圧を抑制することできるように数１００μＦ程度の大きな容量となっている。
【００２９】
また、このスナバ突入電流抑制回路１１は、図１に示されるように、スナバダイオード群５−１とスナバコンデンサ６との間に設けられ、短絡用コンタクタ９−１と、電力抑制抵抗１０−１とから構成されている。
【００３０】
電流抑制抵抗１０−１は、スナバコンデンサ６への充電電流を抑制するために設けられ、短絡用コンタクタ９−１は、電流抑制抵抗１０−１を短絡するために設けられている。
【００３１】
また、図には示されていないが、本実施形態のマトリクスコンバータには、スナバコンデンサ６の両端電圧を検出し、この検出電圧がある一定のレベル以上になった場合に短絡用コンタクタ９−１を短絡させる手段が設けられている。
【００３２】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、まず電源投入以前は短絡用コンタクタ９−１はオープン状態となり、電流抑制抵抗１０−１を介してスナバコンデンサ６へのチャージが行われる。そして、スナバコンデンサ６の電圧が十分大きくなると、短絡用コンタクタ９−１が短絡されることにより通常のスナバ回路として動作することになる。
【００３３】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、電源投入時からスナバコンデンサ６の両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間は、電流抑制抵抗１０−１によりスナバコンデンサ６へのチャージ電流が抑制されるため、スナバコンデンサ６の静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００３４】
これによりスナバ回路における初期チャージ電流は抑制可能となるが、先に述べた入力フィルタのサージ電圧の抑制には電流抑制抵抗１０−１を介する分だけその効果が小さいものとなる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００３６】
本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの構成を図２に示す。本実施形態のマトリクスコンバータは、図８に示した従来のマトリクスコンバータに対して、入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１が入力三相コンデンサ４と三相交流との間に設けられた構成となっている。そして、この入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１は、短絡用コンタクタ群９−２と、電流抑制抵抗群１０−２とから構成されている。
【００３７】
本実施形態のマトリクスコンバータは、入力フィルタのサージ電圧のみを防止することを目的とした回路構成である。入力三相リアクトル３と入力三相コンデンサ４の間に入力フィルタ突入抑制回路１２−１が設けられている。
【００３８】
電流抑制抵抗群１０−２は、入力ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサである入力三相コンデンサ４にそれぞれ直列接続されている。短絡用コンタクタ群９−２は、電流抑制抵抗群１０−２の両端をそれぞれ短絡する。
【００３９】
また、図には示されていないが、本実施形態のマトリクスコンバータには、電源投入から一定時間経過した場合に短絡用コンタクタ群９−２を短絡させる手段が設けられている。
【００４０】
図２に示した回路構成では、三相それぞれに電流抑制抵抗群１０−２と短絡用コンタクタ群９−２を用いる方式を示しているが、図３に示すように、三相中任意の二相に電流抑制抵抗群１０−３と短絡用コンタクタ群９−３とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路１２−２を用いるようにしてもよい。
【００４１】
図２に示した短絡用コンタクタ群９−２および電流抑制抵抗群１０−２は、三相交流電源１の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、この３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている。そして、図３に示した短絡用コンタクタ群９−３および電流抑制抵抗群１０−３は、三相交流電源１の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、この２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている。
【００４２】
本実施形態では、入力三相コンデンサ４の両端電圧と入力三相リアクトル３の入力電圧とが釣り合った状態になった場合に短絡用コンタクタ群９−２、９−３を短絡する方法が考えられるが、三相交流電圧を２箇所も検出することは困難であるため、ある一定の時間をあらかじめ計算し、初期投入から一定時間経過後に短絡用コンタクタ群９−２、９−３を短絡するようにすればよい。
【００４３】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、電源投入から一定時間経過するまでは短絡用コンタクタ群９−２、９−３は開放（オープン）状態になっているため、入力三相コンデンサ４へのチャージ電流は電流抑制抵抗群１０−２、１０−３により抑制されることになる。そのため、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくすることなく、入力フィルタのサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００４４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００４５】
上記で説明した第１の実施形態では、図１に示されるように、入力フィルタのサージ電圧を抑制しようとする場合にはスナバ回路のスナバコンデンサ６の静電容量値をある程度以上大きな値として、スナバ突入電流抑制回路１１を設けていた。しかし、電源投入時は短絡用コンタクタ９−１が開放状態となっていて、スナバコンデンサ６は電流抑制抵抗１０−１を介してスナバダイオード群５−１に接続されている。そのため、スナバコンデンサ６の静電容量を数１００μＦと大きな値としても入力フィルタの共振を抑制することができない場合があった。
【００４６】
また、上記で説明した第２の実施形態では、図２、図３に示されるように、入力フィルタ部に入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１、１２−２を設けてサージ電圧の抑制を行っているため、主回路電流が流れる部位への短絡用コンタクタの挿入が必要となる。この主回路電流は数１００Ａ程度流れるため、このような部位へ挿入可能なコンタクタ回路は高価なものであるため、第２の実施形態の構成を採用した場合にはコストアップが課題となる。
【００４７】
そこで、このような課題を解決した本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータの構成を図４に示す。本実施形態のマトリクスコンバータは、図１に示したスナバ回路を備えたマトリクスコンバータに対して、入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３がスナバ回路内に設けられた構成となっている。
【００４８】
入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３は、数１０μＦ程度のコンデンサであり、スナバダイオード群５−１と電流抑制抵抗１０−１との間に設けられていて、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制する。このような数１０μＦ程度のコンデンサであれば、電源投入時の突入電流は問題とならないため、この入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３の前段に突入電流抑制のための抵抗等は必要とならない。
【００４９】
本実施形態のように、電流抑制抵抗１０−１の前段に小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサ１３を設けるようにし、この入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３と電流抑制抵抗１０−１を介した大容量のスナバコンデンサ６とを併用することにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。しかも、本実施形態のマトリクスコンバータでは、新たな回路部品の挿入箇所はすべて主回路と並列になっているので主回路電流がそのまま流れることがないため、各部品としては高価な部品が必要となるわけではないので大きなコストアップを伴なわず実現可能である。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００５１】
上記で説明した第３の実施形態では、スナバコンデンサ８に流れる突入電流を抑制するために設けた電流抑制抵抗１０−１に起因する入力フィルタの突入時の共振を抑制するための構成が示されていた。本実施形態では、この入力フィルタの突入時の共振を抑制するための他の構成について説明する。
【００５２】
本実施形態のマトリクスコンバータは、図５に示されるように、図１に示した構成のスナバ回路を有するマトリクスコンバータに対して、ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトル３にそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群１５をさらに備えた構成としたものである。
【００５３】
なお、本実施形態において設けられた入力フィルタ共振抑制用抵抗群１５は、あくまで電源投入時の共振を抑制するためのものであるため、この入力フィルタ共振抑制用抵抗群１５を構成する各抵抗に対してそれぞれ直列にコンタクタを設けて、電源投入後一定時間等が経過して突入電流が流れなくなったらコンタクタをオープン状態にするようにしてもよい。
【００５４】
本実施形態によれば、入力側に設けられたＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトル３にそれぞれ並列に抵抗を設けるようにしているので、上記で説明した本発明の第３の実施形態と同様に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を抑制する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの他の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図６】従来のＲＣＤスナバ回路を用いたマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図７】ＲＣＤスナバ回路の構成を説明するための図である。
【図８】電圧クランプ型スナバ回路を用いた従来のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図９】図８中のスナバダイオード群５−１、５−２の具体的な回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 三相交流電源
２ 入力ブレーカ
３ 入力三相リアクトル
４ 入力三相コンデンサ
５−１ スナバダイオード群
５−２ スナバダイオード群
６ スナバコンデンサ
７ マトリクスコンバータ主回路
８ 負荷モータ
９−１ 短絡用コンタクタ
９−２ 短絡用コンタクタ群
９−３ 短絡用コンタクタ群
１０−１ 電流抑制抵抗
１０−２ 電流抑制抵抗群
１０−３ 電流抑制抵抗群
１１ スナバ突入電流抑制回路
１２−１ 入力フィルタ突入電流抑制回路
１２−２ 入力フィルタ突入電流抑制回路
１３ 入力フィルタ共振抑制コンデンサ
１４ スナバ回路
１５ 入力フィルタ共振抑制用抵抗群
２０ ダイオード
２１ 抵抗
２２ コンデンサ
２３ 双方向スイッチ
３０ ダイオード
３１ 抵抗
３２ コンデンサ
７６ スナバコンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続したマトリクスコンバータに関し、特に、サージ電圧を抑制して双方向スイッチを保護するためのスナバ回路が構成されたマトリクスコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクスコンバータは、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続しているために、三相交流電源を直接任意の電圧・周波数に変換することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなマトリクスコンバータでは、半導体素子にて電源と負荷側を直接接続させるため、半導体素子の保護のためにスナバ回路が必要となる。図６にこのような従来のマトリクスコンバータの構成図を説明する。この従来のマトリクスコンバータは、図６に示されるように、三相交流電源１と、入力ブレーカ２と、入力三相リアクトル３と、入力三相コンデンサ４と、複数の双方向スイッチにより構成されたマトリクスコンバータ主回路７と、スナバ回路１４とから構成され、負荷モータ８の制御を行っている。
【０００４】
この図６に示された従来のマトリクスコンバータは、入力三相リアクトル３と入力三相コンデンサ４からなる小型のＬＣフィルタを介して、三相交流電源１とマトリクスコンバータ主回路７とが接続された構成となっている。
【０００５】
また、スナバ回路１４の回路構成を図７を参照して説明する。スナバ回路１４は、通常のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に用いられているＲＣＤスナバ回路であり、双方向スイッチ２３の両端に、ダイオード２０、３０と、抵抗２１、３１と、コンデンサ２２、３２とが設けられた構成となっている。
【０００６】
このような従来のマトリクスコンバータでは、上述したように、マトリクスコンバータ主回路７の双方向スイッチで入力側を直接スイッチングする際に発生するノイズを除去することを目的としてＬＣフィルタが設けられている。しかしこのＬＣフィルタにはＡＣコンデンサが用いられているため、電源投入時などにコンデンサのチャージ電流が発生する。しかもその電流は入力三相リアクトル３を通過するため、ＬＣフィルタの共振源として電圧共振を引き起こす。これにより電源投入時に過大な電圧サージが発生する場合がある。図６に示した回路構成で説明すると、初めに電源を投入する場合、入力ブレーカ２により三相同時に投入するのが一般的である。この瞬間、入力三相コンデンサ４にチャージ電流が流れるが、チャージ電流は入力三相リアクトル３を通過するため電圧チャージが終わってもすぐに電流が切れず流れ続けてしまう。この電流の押し上げにより入力三相コンデンサ４の電圧は電源電圧以上に跳ね上がり、場合によってはマトリクスコンバータ主回路７内の双方向スイッチの素子耐圧を超え破壊に至る危険性がある。
【０００７】
スナバ回路１４は双方向スイッチの両端、つまりマトリクスコンバータ主回路７の入出力間に並列接続されており、双方向スイッチの両端電圧を抑制することのみを目的とした回路構成となっている。しかし入力フィルタのサージ電圧は入力端子間に発生するため、入出力間のみを保護する方式では端子間は保護することができない。
【０００８】
双方向スイッチの保護回路としては、ＲＣＤスナバ回路とは異なる電圧クランプ型スナバ回路が用いられる場合がある（例えば、特許文献２、３参照。）。このような電圧クランプ型スナバ回路を用いたマトリクスコンバータの回路構成を図８に示す。図８において、図６中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０００９】
この図８に示したマトリクスコンバータでは、図６に示したマトリクスコンバータに対してスナバ回路１４が、スナバダイオード群５−１、５−２、スナバコンデンサ７６からなる電圧クランプ型スナバ回路に置き換えられた構成となっている。この図８中のスナバダイオード群５−１、５−２の具体的な回路構成を図９に示す。
【００１０】
この電圧クランプ型スナバ回路では、マトリクスコンバータ主回路７の主な構成物である双方向スイッチの保護のために入力側にスナバダイオード群５−１が配置され、また出力側にスナバダイオード群５−２が配置され、スナバダイオード群５−１、５−２により整流された直流電圧部にスナバコンデンサ７６が設けられている。この電圧クランプ型スナバ回路では、スナバダイオード群５−１により入力三相電源を全波整流し、スナバダイオード群５−２により出力三相電源を全波整流する。
【００１１】
この電圧クランプ型のスナバ回路を用いている場合、電圧クランプ用のスナバコンデンサ６が設けられているため、入力フルタで発生したサージ電圧もクランプされ電源投入時の電圧抑制効果も有することになる。しかし、このスナバ回路は双方向スイッチのサージ電圧保護のために存在するため、スナバコンデンサ７６は、例えば数μＦ等の非常に小さい静電容量で構成されている。しかし、本来双方向スイッチの保護用に存在するスナバ回路を入力フィルタの突入によるサージ電圧抑制も可能にするようなスナバコンデンサ静電容量を選択することにより、電源投入時に安定した動作を実現できることになる。
【００１２】
しかし、電源投入時にはスナバコンデンサ７６にも突入電流が流れるため、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくすると、サージ電圧の抑制にはなるが初期電源投入時にスパイク電流がながれてしまう。そして、スナバ回路の突入電流は、短い間ではあるが過大な電流が流れるため、この電流によりさらなるサージ電圧やノイズなどの周辺機器への悪影響を引き起こす可能性がある。そのため、スナバコンデンサ７６の静電容量をあまり大きな値に設定することができず、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくするだけではサージ電圧を完全に抑制することは困難であった。
【特許文献１】特開平１１−３４１８０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２２６４号公報
【特許文献３】特開２００４−９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来のマトリクスコンバータでは、電源投入時に発生する、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することができないという問題点があった。
【００１４】
本発明の目的は、電源投入時に入力ＬＣフィルタの共振に起因して発生するサージ電圧を抑制することが可能なマトリクスコンバータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のマトリクスコンバータは、三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記第１のスナバダイオード群と前記スナバコンデンサとの間に設けられ、前記スナバコンデンサへの充電電流を抑制するための電流抑制抵抗と該電流抑制抵抗の両端を短絡するための短絡用コンタクタとから構成されるスナバ突入電流抑制回路と、
前記スナバコンデンサの両端電圧を検出し、該検出電圧が一定のレベル以上になった場合に前記短絡用コンタクタを短絡させる手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、電源投入時からスナバコンデンサの両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間は、電流抑制抵抗によりスナバコンデンサへのチャージ電流が抑制されるため、スナバコンデンサの静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の他のマトリクスコンバータは、三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサにそれぞれ直列接続された電流抑制抵抗群と、該電流抑制抵抗群の両端をそれぞれ短絡するための短絡用コンタクタ群とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路と、
電源投入から一定時間経過した場合に前記短絡用コンタクタ群を短絡させる手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、電源投入から一定時間経過するまでは短絡用コンタクタ群は開放状態になっているため、入力ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサへのチャージ電流は電流抑制抵抗群により抑制されることになる。そのため、スナバコンデンサの静電容量を大きくすることなく、入力フィルタのサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００１９】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、該３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成するようにしてもよいし、三相交流電源の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、該２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明の他のマトリクスコンバータでは、前記第１のスナバダイオード群と前記電流抑制抵抗との間に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制するための入力フィルタ共振抑制コンデンサをさらに備えた構成としてもよい。
【００２１】
本発明によれば、電流抑制抵抗の前段に小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサを設けるようにして、この入力フィルタ共振抑制コンデンサと電流抑制抵抗を介した大容量のスナバコンデンサとを併用することにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。しかも、新たな回路部品の挿入箇所はすべて主回路と並列になっているので主回路電流がそのまま流れることがないため、各部品としては高価な部品が必要となるわけではないのでコストを大幅に増加させることがない。
【００２２】
さらに、本発明の他のマトリクスコンバータでは、前記ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群をさらに備えた構成としてもよい。さらに、前記入力フィルタ共振抑制抵抗群を構成する各抵抗に対して直列に接続されたコンタクタを備えるようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、入力側に設けられたＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に抵抗を設けるようにしているので、入力フィルタの突入時の共振を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、電源投入時に入力ＬＣフィルタの共振に起因して発生するサージ電圧を抑制することが可能になるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路の回路構成を示す図である。図１において、図８中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２７】
本実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路は、図１に示されるように、スナバダイオード群５−１、５−２と、スナバコンデンサ６と、スナバ突入電流抑制回路１１とから構成されている。本実施形態におけるスナバ回路は、図８に示した従来のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路に対して、スナバコンデンサ７６をスナバコンデンサ６に置き換え、スナバ突入電流抑制回路１１が新たに設けられた点が異なっている。
【００２８】
本実施形態におけるスナバコンデンサ６は、入力ＬＣフィルタに起因して発生したサージ電圧を抑制することできるように数１００μＦ程度の大きな容量となっている。
【００２９】
また、このスナバ突入電流抑制回路１１は、図１に示されるように、スナバダイオード群５−１とスナバコンデンサ６との間に設けられ、短絡用コンタクタ９−１と、電力抑制抵抗１０−１とから構成されている。
【００３０】
電流抑制抵抗１０−１は、スナバコンデンサ６への充電電流を抑制するために設けられ、短絡用コンタクタ９−１は、電流抑制抵抗１０−１を短絡するために設けられている。
【００３１】
また、図には示されていないが、本実施形態のマトリクスコンバータには、スナバコンデンサ６の両端電圧を検出し、この検出電圧がある一定のレベル以上になった場合に短絡用コンタクタ９−１を短絡させる手段が設けられている。
【００３２】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、まず電源投入以前は短絡用コンタクタ９−１はオープン状態となり、電流抑制抵抗１０−１を介してスナバコンデンサ６へのチャージが行われる。そして、スナバコンデンサ６の電圧が十分大きくなると、短絡用コンタクタ９−１が短絡されることにより通常のスナバ回路として動作することになる。
【００３３】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、電源投入時からスナバコンデンサ６の両端電圧がある一定の電圧レベル以上となるまでの間は、電流抑制抵抗１０−１によりスナバコンデンサ６へのチャージ電流が抑制されるため、スナバコンデンサ６の静電容量を大きな値とすることが可能となり、入力ＬＣフィルタの共振によるサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００３４】
これによりスナバ回路における初期チャージ電流は抑制可能となるが、先に述べた入力フィルタのサージ電圧の抑制には電流抑制抵抗１０−１を介する分だけその効果が小さいものとなる。
【００３５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００３６】
本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの構成を図２に示す。本実施形態のマトリクスコンバータは、図８に示した従来のマトリクスコンバータに対して、入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１が入力三相コンデンサ４と三相交流との間に設けられた構成となっている。そして、この入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１は、短絡用コンタクタ群９−２と、電流抑制抵抗群１０−２とから構成されている。
【００３７】
本実施形態のマトリクスコンバータは、入力フィルタのサージ電圧のみを防止することを目的とした回路構成である。入力三相リアクトル３と入力三相コンデンサ４の間に入力フィルタ突入抑制回路１２−１が設けられている。
【００３８】
電流抑制抵抗群１０−２は、入力ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサである入力三相コンデンサ４にそれぞれ直列接続されている。短絡用コンタクタ群９−２は、電流抑制抵抗群１０−２の両端をそれぞれ短絡する。
【００３９】
また、図には示されていないが、本実施形態のマトリクスコンバータには、電源投入から一定時間経過した場合に短絡用コンタクタ群９−２を短絡させる手段が設けられている。
【００４０】
図２に示した回路構成では、三相それぞれに電流抑制抵抗群１０−２と短絡用コンタクタ群９−２を用いる方式を示しているが、図３に示すように、三相中任意の二相に電流抑制抵抗群１０−３と短絡用コンタクタ群９−３とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路１２−２を用いるようにしてもよい。
【００４１】
図２に示した短絡用コンタクタ群９−２および電流抑制抵抗群１０−２は、三相交流電源１の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、この３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている。そして、図３に示した短絡用コンタクタ群９−３および電流抑制抵抗群１０−３は、三相交流電源１の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、この２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている。
【００４２】
本実施形態では、入力三相コンデンサ４の両端電圧と入力三相リアクトル３の入力電圧とが釣り合った状態になった場合に短絡用コンタクタ群９−２、９−３を短絡する方法が考えられるが、三相交流電圧を２箇所も検出することは困難であるため、ある一定の時間をあらかじめ計算し、初期投入から一定時間経過後に短絡用コンタクタ群９−２、９−３を短絡するようにすればよい。
【００４３】
本実施形態のマトリクスコンバータでは、電源投入から一定時間経過するまでは短絡用コンタクタ群９−２、９−３は開放（オープン）状態になっているため、入力三相コンデンサ４へのチャージ電流は電流抑制抵抗群１０−２、１０−３により抑制されることになる。そのため、スナバコンデンサ７６の静電容量を大きくすることなく、入力フィルタのサージ電圧を抑制することが可能となる。
【００４４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００４５】
上記で説明した第１の実施形態では、図１に示されるように、入力フィルタのサージ電圧を抑制しようとする場合にはスナバ回路のスナバコンデンサ６の静電容量値をある程度以上大きな値として、スナバ突入電流抑制回路１１を設けていた。しかし、電源投入時は短絡用コンタクタ９−１が開放状態となっていて、スナバコンデンサ６は電流抑制抵抗１０−１を介してスナバダイオード群５−１に接続されている。そのため、スナバコンデンサ６の静電容量を数１００μＦと大きな値としても入力フィルタの共振を抑制することができない場合があった。
【００４６】
また、上記で説明した第２の実施形態では、図２、図３に示されるように、入力フィルタ部に入力フィルタ突入電流抑制回路１２−１、１２−２を設けてサージ電圧の抑制を行っているため、主回路電流が流れる部位への短絡用コンタクタの挿入が必要となる。この主回路電流は数１００Ａ程度流れるため、このような部位へ挿入可能なコンタクタ回路は高価なものであるため、第２の実施形態の構成を採用した場合にはコストアップが課題となる。
【００４７】
そこで、このような課題を解決した本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータの構成を図４に示す。本実施形態のマトリクスコンバータは、図１に示したスナバ回路を備えたマトリクスコンバータに対して、入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３がスナバ回路内に設けられた構成となっている。
【００４８】
入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３は、数１０μＦ程度のコンデンサであり、スナバダイオード群５−１と電流抑制抵抗１０−１との間に設けられていて、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制する。このような数１０μＦ程度のコンデンサであれば、電源投入時の突入電流は問題とならないため、この入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３の前段に突入電流抑制のための抵抗等は必要とならない。
【００４９】
本実施形態のように、電流抑制抵抗１０−１の前段に小容量の入力フィルタ共振抑制用コンデンサ１３を設けるようにし、この入力フィルタ共振抑制コンデンサ１３と電流抑制抵抗１０−１を介した大容量のスナバコンデンサ６とを併用することにより、より効果的に入力フィルタのサージ電圧の抑制を図ることが可能となる。しかも、本実施形態のマトリクスコンバータでは、新たな回路部品の挿入箇所はすべて主回路と並列になっているので主回路電流がそのまま流れることがないため、各部品としては高価な部品が必要となるわけではないので大きなコストアップを伴なわず実現可能である。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態のマトリクスコンバータについて説明する。
【００５１】
上記で説明した第３の実施形態では、スナバコンデンサ８に流れる突入電流を抑制するために設けた電流抑制抵抗１０−１に起因する入力フィルタの突入時の共振を抑制するための構成が示されていた。本実施形態では、この入力フィルタの突入時の共振を抑制するための他の構成について説明する。
【００５２】
本実施形態のマトリクスコンバータは、図５に示されるように、図１に示した構成のスナバ回路を有するマトリクスコンバータに対して、ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトル３にそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群１５をさらに備えた構成としたものである。
【００５３】
なお、本実施形態において設けられた入力フィルタ共振抑制用抵抗群１５は、あくまで電源投入時の共振を抑制するためのものであるため、この入力フィルタ共振抑制用抵抗群１５を構成する各抵抗に対してそれぞれ直列にコンタクタを設けて、電源投入後一定時間等が経過して突入電流が流れなくなったらコンタクタをオープン状態にするようにしてもよい。
【００５４】
本実施形態によれば、入力側に設けられたＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトル３にそれぞれ並列に抵抗を設けるようにしているので、上記で説明した本発明の第３の実施形態と同様に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を抑制する効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態のマトリクスコンバータにおけるスナバ回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のマトリクスコンバータの他の回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図６】従来のＲＣＤスナバ回路を用いたマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図７】ＲＣＤスナバ回路の構成を説明するための図である。
【図８】電圧クランプ型スナバ回路を用いた従来のマトリクスコンバータの回路構成を示す図である。
【図９】図８中のスナバダイオード群５−１、５−２の具体的な回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 三相交流電源
２ 入力ブレーカ
３ 入力三相リアクトル
４ 入力三相コンデンサ
５−１ スナバダイオード群
５−２ スナバダイオード群
６ スナバコンデンサ
７ マトリクスコンバータ主回路
８ 負荷モータ
９−１ 短絡用コンタクタ
９−２ 短絡用コンタクタ群
９−３ 短絡用コンタクタ群
１０−１ 電流抑制抵抗
１０−２ 電流抑制抵抗群
１０−３ 電流抑制抵抗群
１１ スナバ突入電流抑制回路
１２−１ 入力フィルタ突入電流抑制回路
１２−２ 入力フィルタ突入電流抑制回路
１３ 入力フィルタ共振抑制コンデンサ
１４ スナバ回路
１５ 入力フィルタ共振抑制用抵抗群
２０ ダイオード
２１ 抵抗
２２ コンデンサ
２３ 双方向スイッチ
３０ ダイオード
３１ 抵抗
３２ コンデンサ
７６ スナバコンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記第１のスナバダイオード群と前記スナバコンデンサとの間に設けられ、前記スナバコンデンサへの充電電流を抑制するための電流抑制抵抗と該電流抑制抵抗の両端を短絡するための短絡用コンタクタとから構成されるスナバ突入電流抑制回路と、
前記スナバコンデンサの両端電圧を検出し、該検出電圧が一定のレベル以上になった場合に前記短絡用コンタクタを短絡させる手段とが設けられていることを特徴とするマトリクスコンバータ。
【請求項２】
三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサにそれぞれ直列接続された電流抑制抵抗群と、該電流抑制抵抗群の両端をそれぞれ短絡するための短絡用コンタクタ群とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路と、
電源投入から一定時間経過した場合に前記短絡用コンタクタ群を短絡させる手段とが設けられていることを特徴とするマトリクスコンバータ。
【請求項３】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、該３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている請求項２記載のマトリクスコンバータ。
【請求項４】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、該２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている請求項２記載のマトリクスコンバータ。
【請求項５】
前記第１のスナバダイオード群と前記電流抑制抵抗との間に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制するための入力フィルタ共振抑制コンデンサをさらに備えた請求項１記載のマトリクスコンバータ。
【請求項６】
前記ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群をさらに備えた請求項１記載のマトリクスコンバータ。
【請求項７】
前記入力フィルタ共振抑制抵抗群を構成する各抵抗に対して直列に接続されたコンタクタをさらに備えた請求項６記載のマトリクスコンバータ。
【請求項１】
三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記第１のスナバダイオード群と前記スナバコンデンサとの間に設けられ、前記スナバコンデンサへの充電電流を抑制するための電流抑制抵抗と該電流抑制抵抗の両端を短絡するための短絡用コンタクタとから構成されるスナバ突入電流抑制回路と、
前記スナバコンデンサの両端電圧を検出し、該検出電圧が一定のレベル以上になった場合に前記短絡用コンタクタを短絡させる手段とが設けられていることを特徴とするマトリクスコンバータ。
【請求項２】
三相交流電源からの入力側に設けられたＬＣフィルタと、入力三相電源を全波整流する第１のスナバダイオード群と出力三相電源を全波整流する第２のスナバダイオード群と前記第１および第２のスナバダイオード群により整流された直流電圧部に接続されたスナバコンデンサとから構成される電圧クランプ型スナバ回路とを備え、前記三相交流電源の各相と出力側の各相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御することにより任意の交流及び直流電圧を出力するマトリクスコンバータにおいて、
前記ＬＣフィルタを構成する各相のフィルタコンデンサにそれぞれ直列接続された電流抑制抵抗群と、該電流抑制抵抗群の両端をそれぞれ短絡するための短絡用コンタクタ群とから構成される入力フィルタ突入電流抑制回路と、
電源投入から一定時間経過した場合に前記短絡用コンタクタ群を短絡させる手段とが設けられていることを特徴とするマトリクスコンバータ。
【請求項３】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相にそれぞれ設けられた３つの電流抑制抵抗と、該３つの電流抑制抵抗を短絡するための３つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている請求項２記載のマトリクスコンバータ。
【請求項４】
前記短絡用コンタクタ群および前記電流抑制抵抗群は、三相交流電源の三相中の任意の二相にそれぞれ設けられた２つの電流抑制抵抗と、該２つの電流抑制抵抗を短絡するための２つの短絡用コンタクタとからそれぞれ構成されている請求項２記載のマトリクスコンバータ。
【請求項５】
前記第１のスナバダイオード群と前記電流抑制抵抗との間に、入力ＬＣフィルタの共振電圧を所定の電圧範囲に抑制するための入力フィルタ共振抑制コンデンサをさらに備えた請求項１記載のマトリクスコンバータ。
【請求項６】
前記ＬＣフィルタを構成する入力三相リアクトルにそれぞれ並列に設けられた抵抗からなる入力フィルタ共振抑制抵抗群をさらに備えた請求項１記載のマトリクスコンバータ。
【請求項７】
前記入力フィルタ共振抑制抵抗群を構成する各抵抗に対して直列に接続されたコンタクタをさらに備えた請求項６記載のマトリクスコンバータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１０９５８２（Ｐ２００６−１０９５８２Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９１２４９（Ｐ２００４−２９１２４９）
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月４日（２００４．１０．４）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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