JP2004088945A - 整流回路 - Google Patents

Abstract

【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Ｑ_１，Ｑ_２、リアクトルＬ_１〜Ｌ_３、コンデンサＣ_１〜Ｃ_５、ダイオードＤ_１〜Ｄ_８からなる整流回路を単相交流電源Ｖ_ｉｎに接続してスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_１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Ｑ_２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

Description

【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、Ｖ_ｉｎは単相交流電源、Ｌ_１はリアクトル、Ｑ_１，Ｑ_２はＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子、Ｄ_１，Ｄ_２はダイオード、Ｃ_１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Ｖ_ｉｎが正の期間ではスイッチング素子Ｑ_１をオンすることで、電流がＶ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れ、スイッチング素子Ｑ_１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Ｑ_１がオフすると、リアクトルＬ_１に流れている電流がＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流する。
一方、Ｖ_ｉｎが負の期間ではスイッチング素子Ｑ_２をオンすることで、電流がＶ_ｉｎ→Ｑ_２→Ｑ_１→Ｌ_１→Ｖ_ｉｎの経路で流れ、スイッチング素子Ｑ_２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Ｑ_２がオフするとＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｖ_ｉｎ→Ｄ_２→Ｃ_１→Ｑ_１→Ｌ_１に転流する。
【０００４】
ここで、Ｖ_ｉｎが正の場合には、スイッチング素子Ｑ_２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Ｑ_２にＭＯＳＦＥＴを使用している場合は、スイッチング素子Ｑ_２をオンすることでＭＯＳＦＥＴに電流が流れる。また、Ｖ_ｉｎが負の場合には、スイッチング素子Ｑ_１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Ｑ_１にＭＯＳＦＥＴを使用している場合は、スイッチング素子Ｑ_１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Ｑ_１、入力電圧が負の期間にはスイッチング素子Ｑ_２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Ｖ_ｉｎ’は三相交流電源、Ｒ，Ｓ，Ｔは交流入力端子、Ｌ_１〜Ｌ_３はリアクトル、Ｄ_１〜Ｄ_１２はダイオード、Ｑ_１〜Ｑ_６は半導体スイッチング素子、Ｃ_１，Ｃ_２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Ｑ_１，Ｑ_４をオンすることで、Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｑ_１→Ｑ_４→Ｄ_４→Ｌ_２→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路で入力電流が増加する。ここで、スイッチング素子Ｑ_４がオンの状態でスイッチング素子Ｑ_１がオフした場合、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流は、Ｌ_１→Ｄ_１→Ｄ_７→Ｃ_１→Ｑ_４→Ｄ_４→Ｌ_２→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１の経路に転流する。また、スイッチング素子Ｑ_１がオンの状態でスイッチング素子Ｑ_４がオフすると、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流は、Ｌ_１→Ｄ_１→Ｑ_１→Ｃ_２→Ｄ_１０→Ｄ_４→Ｌ_２→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１の経路に転流する。
スイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_４が両方ともオフした場合には、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れている電流がＬ_１→Ｄ_１→Ｄ_７→Ｃ_１→Ｃ_２→Ｄ_１０→Ｄ_４→Ｌ_２→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１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Ｑ_２，Ｑ_３をオンすることでＶ_ｉｎ’→Ｓ→Ｌ_２→Ｄ_３→Ｑ_３→Ｑ_２→Ｄ_２→Ｌ_１→Ｒ→Ｖ_ｉｎ’の経路で電流が増加する。ここで、スイッチング素子Ｑ_２がオンの状態でスイッチング素子Ｑ_３がオフすると、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流は、Ｌ_２→Ｄ_３→Ｄ_９→Ｃ_１→Ｑ_２→Ｄ_２→Ｌ_１→Ｒ→Ｖ_ｉｎ’→Ｓ→Ｌ_２の経路に転流する。また、スイッチング素子Ｑ_３がオンの状態でスイッチング素子Ｑ_２がオフすると、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流はＬ_２→Ｄ_３→Ｑ_３→Ｃ_２→Ｄ_８→Ｄ_２→Ｌ_１→Ｒ→Ｖ_ｉｎ’→Ｓ→Ｌ_２の経路に転流する。
スイッチング素子Ｑ_２，Ｑ_３が両方ともオフ状態になったら、リアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流は、Ｌ_２→Ｄ_３→Ｄ_９→Ｃ_１→Ｃ_２→Ｄ_８→Ｄ_２→Ｌ_１→Ｒ→Ｖ_ｉｎ’→Ｓ→Ｌ_２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Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_３，Ｑ_４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Ｑ_５，Ｑ_６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Ｖ_ｉｎの一端には第１のリアクトルＬ_１が接続されている。また、第１のダイオードＤ_１と第２のリアクトルＬ_２とＭＯＳＦＥＴ等の第１の半導体スイッチング素子Ｑ_１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Ｄ_２と第３のリアクトルＬ_３とＭＯＳＦＥＴ等の第２の半導体スイッチング素子Ｑ_２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Ｄ_１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ_１の通流方向、及び、第２のダイオードＤ_２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ_２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Ｌ_１と単相交流電源Ｖ_ｉｎとの直列回路の一端は第１のダイオードＤ_１のアノードに接続され、他端は第２のダイオードＤ_２のアノードに接続されている。
【００１７】
更に、第５のダイオードＤ_５と第４のダイオードＤ_４と第２コンデンサＣ_２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Ｄ_８と第７のダイオードＤ_７と第４のコンデンサＣ_４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Ｄ_１，Ｄ_５，Ｄ_８，Ｄ_２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Ｑ_１，Ｑ_２のソース電極及びコンデンサＣ_２，Ｃ_４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Ｄ_１，Ｄ_５のアノード間には第３のコンデンサＣ_３が接続され、ダイオードＤ_８，Ｄ_２のアノード間には第５のコンデンサＣ_５が接続され、リアクトルＬ_２の一端とダイオードＤ_４のアノードとの間には第３のダイオードＤ_３が図示の方向に接続され、ダイオードＤ_７のアノードとリアクトルＬ_３の一端との間には第６のダイオードＤ_６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）Ｃ_１が接続されている。
なお、前記コンデンサＣ_２〜Ｃ_５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Ｑ_１がオン状態ならば、Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１がオフすると、リアクトルＬ_１，Ｌ_２及びＬ_３に流れる電流はＬ_１→Ｌ_２→Ｄ_３→Ｃ_２→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１に転流する。よって、コンデンサＣ_２の電圧は徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｌ_２に蓄えられるエネルギーがコンデンサＣ_２に吸収されるのでリアクトルＬ_２に流れる電流が減少すると共に、Ｌ_１→Ｃ_３→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路でコンデンサＣ_１に流れる電流が増加する。その後、コンデンサＣ_２の電圧が出力電圧と同じになると共にリアクトルＬ_２に流れる電流が零になり、コンデンサＣ_３の電圧が零になると、リアクトルＬ_１，Ｌ_３に流れる電流はＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流する。
次に、スイッチング素子Ｑ_１がオンすると、Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れるが、リアクトルＬ_２の電流は零から徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｑ_１がオンすることでＣ_２→Ｄ_４→Ｃ_３→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｃ_２の経路で電流が流れ、コンデンサＣ_２の電圧が零になるとコンデンサＣ_２に流れていた電流はＬ_２→Ｄ_３→Ｄ_４→Ｃ_３→Ｌ_２に転流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ_２に蓄えられたエネルギーはＬ_２を介してコンデンサＣ_３に蓄えられる。そこで、スイッチング素子Ｑ_１がオフしたときにＬ_１→Ｃ_３→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路で電流が流れ、コンデンサＣ_３のエネルギーは負荷（コンデンサＣ_１）に回生される。
コンデンサＣ_３の電圧が零になると、リアクトルＬ_１，Ｌ_３に流れる電流はＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｌ_３→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｑ_１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Ｑ_２のソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ_２〜Ｃ_５及びリアクトルＬ_２，Ｌ_３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Ｃ_２〜Ｃ_６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Ｌ_２，Ｌ_３の接続位置が異なっており、リアクトルＬ_２がリアクトルＬ_１の一端とダイオードＤ_１のアノードとの間に接続され、リアクトルＬ_３が単相交流電源の一端とダイオードＤ_２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Ｑ_１がオン状態ならばＶ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１がオフすると、リアクトルＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｄ_３→Ｃ_２→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１に転流する。よって、コンデンサＣ_２の電圧は徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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、Ｌ_１→Ｌ_２→Ｃ_３→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路で電流が増加し、コンデンサＣ_３の電圧が零になると電流はＬ_１→Ｌ_２→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流する。
次に、スイッチング素子Ｑ_１がオンすると、スイッチング素子Ｑ_１に流れる電流はリアクトルＬ_１に流れる電流とリアクトルＬ_２に流れる電流との差分の電流となり、リアクトルＬ_２に流れる電流が徐々に減少すると共にＬ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｑ_１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Ｑ_１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Ｑ_１がオンすることでＣ_２→Ｄ_４→Ｃ_３→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｃ_２の経路で電流が流れ、コンデンサＣ_２の電圧が零になるとＣ_２に流れていた電流はＬ_２→Ｄ_３→Ｄ_４→Ｃ_３→Ｌ_２の経路に転流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ_２に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ_２を介してコンデンサＣ_３に蓄えられる。
そして、次にスイッチング素子Ｑ_１がオフしたときにＬ_１→Ｌ_２→Ｃ_３→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路で電流が流れ、コンデンサＣ_３のエネルギーは負荷（コンデンサＣ_１）に回生される。コンデンサＣ_３の電圧が零になるとリアクトルＬ_１，Ｌ_２に流れる電流はＬ_１→Ｌ_２→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｑ_１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Ｑ_２のソフトスイッチングが成立し、コンデンサＣ_２〜Ｃ_５及びリアクトルＬ_２，Ｌ_３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Ｖ_ｉｎの一端には第１のリアクトルＬ_１が接続されている。また、第１のダイオードＤ_１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ_１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Ｄ_２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ_２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Ｄ_５と第３の半導体スイッチング素子Ｑ_３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Ｄ_１と第１の半導体スイッチング素子Ｑ_１の通流方向、第２のダイオードＤ_２と第２の半導体スイッチング素子Ｑ_２の通流方向、及び、第５のダイオードＤ_５と第３の半導体スイッチング素子Ｑ_３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Ｌ_１と単相交流電源Ｖ_ｉｎとの直列回路の一端は第１のダイオードＤ_１のアノードに接続され、他端は第２のダイオードＤ_２のアノードに接続されている。
【００２８】
更に、第１のダイオードＤ_１のアノードと第２のダイオードＤ_２のアノードとの間には、第３及び第４のダイオードＤ_３，Ｄ_４が図示の方向で接続され、両ダイオードＤ_３，Ｄ_４のカソードと第３のスイッチング素子Ｑ_３のドレイン電極との間には第２のリアクトルＬ_２が接続されている。
また、ダイオードＤ_３のアノードとスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_３のソース電極との間には第２のコンデンサＣ_２が接続され、ダイオードＤ_４のアノードとスイッチング素子Ｑ_２，Ｑ_３のソース電極との間には第３のコンデンサＣ_３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）Ｃ_１が接続されている。
なお、本実施形態におけるコンデンサＣ_２，Ｃ_３はスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_１がオン状態ではＶ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れる。そこでスイッチング素子Ｑ_１がオフした場合、リアクトルＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｃ_２→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流し、コンデンサＣ_２の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_２の電圧が出力電圧と同じになると、リアクトルＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ_３をオンすると、Ｌ_１→Ｄ_３→Ｌ_２→Ｑ_３→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路とＣ_２→Ｄ_３→Ｌ_２→Ｑ_３→Ｃ_２の経路で、スイッチング素子Ｑ_３及びリアクトルＬ_２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Ｑ_３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Ｑ_３及びリアクトルＬ_２に流れる電流が上昇すると共にＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｃ_２の電圧が減少して零になる。
そこで、スイッチング素子Ｑ_３をオフすると、リアクトルＬ_２に流れる電流はＬ_２→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｄ_３→Ｌ_２の経路に転流する。そして、スイッチング素子Ｑ_１をオンするとリアクトルＬ_２の電流が徐々に減少すると共に、Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｑ_１に流れる電流はリアクトルＬ_１に流れる電流とリアクトルＬ_２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Ｑ_１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Ｑ_１と同様な動作でスイッチング素子Ｑ_２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Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_３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Ｃ_２，Ｃ_３及びリアクトルＬ_２に蓄えられるエネルギーは負荷（コンデンサＣ_１）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Ｃ_２，Ｃ_３の役割をコンデンサＣ_２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Ｃ_２は、リアクトルＬ_２やスイッチング素子Ｑ_３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Ｄ_３，Ｄ_４のカソードとスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２のソース電極との間にコンデンサＣ_２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Ｃ_３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Ｑ_１がオン状態ではＶ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎの経路で電流が流れる。そこで、スイッチング素子Ｑ_１がオフすると、リアクトルＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｄ_３→Ｃ_２→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流し、コンデンサＣ_２の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_２の電圧が出力電圧と同じになると、リアクトルＬ_１に流れる電流はＬ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ_３をオンすると、Ｌ_１→Ｄ_３→Ｌ_２→Ｑ_３→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１の経路とＣ_２→Ｌ_２→Ｑ_３→Ｃ_２の経路でスイッチング素子Ｑ_３及びリアクトルＬ_２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Ｑ_３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Ｑ_３及びリアクトルＬ_２に流れる電流が増加すると共に、Ｌ_１→Ｄ_１→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｃ_２の電圧が減少して零になる。スイッチング素子Ｑ_３をオフすると、リアクトルＬ_２に流れる電流はＬ_２→Ｄ_５→Ｃ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１→Ｄ_３→Ｌ_２の経路に転流する。ここで、スイッチング素子Ｑ_１をオンするとリアクトルＬ_２の電流が徐々に減少すると共に、Ｌ_１→Ｑ_１→Ｑ_２の内蔵ダイオード→Ｖ_ｉｎ→Ｌ_１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Ｑ_１に流れる電流はリアクトルＬ_１に流れる電流とリアクトルＬ_２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Ｑ_１と同様な動作でスイッチング素子Ｑ_２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Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_３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Ｃ_２及びリアクトルＬ_２に蓄えられるエネルギーは、負荷（コンデンサＣ_１）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Ｖ_ｉｎ’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Ｌ_１を介して通流方向が同一である第１，第２のダイオードＤ_１，Ｄ_２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Ｑ_１，Ｑ_２と第２，第３のリアクトルＬ_２，Ｌ_３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Ｄ_１，Ｄ_２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Ｄ_３，Ｄ_４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Ｌ_２とスイッチング素子Ｑ_１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Ｄ_５〜Ｄ_７の直列回路が接続されていると共に、リアクトルＬ_３とスイッチング素子Ｑ_２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Ｄ_８〜Ｄ_１０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Ｃ_１，Ｃ_２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Ｑ_１，Ｑ_２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Ｑ_１，Ｑ_２の相互接続点は第３のコンデンサＣ_３を介してダイオードＤ_５のカソードに接続され、かつ、第５のコンデンサＣ_５を介してダイオードＤ_８のアノードに接続されている。
また、ダイオードＤ_６のカソードは第４のコンデンサＣ_４を介してダイオードＤ_３のアノードに接続され、ダイオードＤ_９のアノードは第６のコンデンサＣ_６を介してダイオードＤ_４のカソードに接続されている。
ここで、コンデンサＣ_３〜Ｃ_６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Ｃ_１，Ｃ_２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Ｑ_１，Ｑ_２’がオンしている場合、Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１をオフすると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２→Ｄ_５→Ｃ_３→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路に転流し、コンデンサＣ_３の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_３の電圧がコンデンサＣ_１の電圧と等しくなると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｄ_３→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ_１がオンすると、Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路と、Ｃ_３→Ｄ_６→Ｃ_４→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｃ_３の経路に電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１のターンオン時にスイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_３の電圧が零になると、コンデンサＣ_３に流れていた電流はＬ_２→Ｄ_５→Ｄ_６→Ｃ_４→Ｌ_２の経路で環流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ_３に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ_２を介してコンデンサＣ_４に蓄えられる。
次に、スイッチング素子Ｑ_１がオフすると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｃ_４→Ｄ_７→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路で流れてコンデンサＣ_４のエネルギーを負荷（Ｃ_１）に回生し、コンデンサＣ_４の電圧が零になると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｄ_３→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｌ_３’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路に転流する。
【００４６】
よって、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_３，Ｃ_４及びリアクトルＬ_２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Ｑ_１，Ｑ_２に直列接続されていたリアクトルＬ_２，Ｌ_３を、ダイオードＤ_１とＤ_３との間、ダイオードＤ_２とＤ_４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Ｑ_１，Ｑ_２’がオンしている場合、Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｑ_１→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１をオフすると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｄ_５→Ｃ_３→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路に転流し、コンデンサＣ_３の電圧が徐々に上昇するので、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_３の電圧がコンデンサＣ_１の電圧と等しくなると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２→Ｄ_３→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’に転流する。次に、スイッチング素子Ｑ_１がオンすると、Ｖ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｑ_１→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路と、Ｃ_３→Ｄ_６→Ｃ_４→Ｌ_２→Ｑ_１→Ｃ_３の経路で電流が流れる。ここで、スイッチング素子Ｑ_１に流れる電流は、リアクトルＬ_１に流れる電流とリアクトルＬ_２に流れる電流との差分になるので、リアクトルＬ_２に流れる電流が減少すると共にスイッチング素子Ｑ_１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Ｑ_１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Ｃ_３の電圧が零になると、コンデンサＣ_３に流れていた電流はＬ_２→Ｄ_５→Ｄ_６→Ｃ_４→Ｌ_２の経路で環流し、やがて零になる。よって、コンデンサＣ_３に蓄えられたエネルギーはリアクトルＬ_２を介してコンデンサＣ_４に蓄えられる。
次に、スイッチング素子Ｑ_１がオフすると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２→Ｃ_４→Ｄ_７→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路で流れてコンデンサＣ_４のエネルギーを負荷（Ｃ_１）に回生し、コンデンサＣ_４の電圧が零になると、電流はＶ_ｉｎ’→Ｒ→Ｌ_１→Ｄ_１→Ｌ_２’→Ｄ_３→Ｃ_１→Ｑ_２’→Ｄ_２’→Ｌ_１’→Ｓ→Ｖ_ｉｎ’の経路に転流する。
【００５１】
よって、スイッチング素子Ｑ_１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Ｃ_３，Ｃ_４及びリアクトルＬ_２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】
Ｖ_ｉｎ：単相交流電源
Ｖ_ｉｎ’：三相交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔ：交流入力端子
Ｐ，Ｎ：直流出力端子
Ｌ_１〜Ｌ_３，Ｌ_１’〜Ｌ_３’：リアクトル
Ｑ_１〜Ｑ_３，Ｑ_１’〜Ｑ_３’：半導体スイッチング素子
Ｄ_１〜Ｄ_１０，Ｄ_１’〜Ｄ_１０’：ダイオード
Ｃ_１〜Ｃ_６，Ｃ_１’〜Ｃ_６’：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

Claims (6)

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。
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。
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。
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。
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。
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。

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