JPS61240858A - Variable voltage power source - Google Patents

Variable voltage power source

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Publication number
JPS61240858A
JPS61240858A JP7852185A JP7852185A JPS61240858A JP S61240858 A JPS61240858 A JP S61240858A JP 7852185 A JP7852185 A JP 7852185A JP 7852185 A JP7852185 A JP 7852185A JP S61240858 A JPS61240858 A JP S61240858A
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JP
Japan
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voltage
output
power supply
switching element
pulse
Prior art date
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Pending
Application number
JP7852185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Sakurai
桜井 信男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Amada Co Ltd filed Critical Amada Co Ltd
Priority to JP7852185A priority Critical patent/JPS61240858A/en
Publication of JPS61240858A publication Critical patent/JPS61240858A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/10Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage

Abstract

PURPOSE:To obtain an output of the desired voltage by a small-sized and inexpensive power source by providing a plurality of DC power sources and providing switching elements at the output sides of the power sources. CONSTITUTION:The power line of commercial 3-phase 50Hz, 200V is connected with DC power sources D1-D10 connected in parallel. The power sources D1-D10 are respectively converted by transformers T1-T10 to suitable voltages, rectified by 3-phase full-wave rectifiers B1-B10, and smoothed by capacitors C1-C10 to DCs. Switching elements S1-S10 like GTOs are connected with the output sides of smoothing capacitors C1-C10, and diodes D1-D10 of reverse polarity are connected between the output sides of the elements S1-S10 and the side not connected with the elements of the power sources D1-D10. The DC power source of the desired voltage can be obtained by switching control of the elements S1-S10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の技術分野] この発明は、可変電圧電源装置に関し、特にし−ザ加工
機用のパルス電源を得るのに用いて有利な可変電圧電源
装置に関する。 [発明の技術的背景およびその問題点〕例えばレーザ出
力IKWの直交型CO2レーザ発振器を考えると、一般
にその電源は直流2500V、10A程度のものが必要
とされる。またレーザ光による金属板の切断加工にはレ
ーザ光が100〜5KH2程度の周波数で、0NII間
のデユーティ比が10〜50%程度の方形波状にパルス
化できることが望まれている。 このようなパルス電源を得るために従来のレーザ加工機
の発振器では第8図に示すような構成のパルス電源装置
が用いられている。この従来の電源装置は三相501−
1z 、200Vの商用電源をまずサイリスタ交流電圧
調整器1に与える。このサイリスタ交流電圧調整器1に
おいて位相制御により通流角を変え、50H2、O〜2
00Vの交流出力として昇圧トランス3に与える。昇圧
トランス3の2次側では交流50H2,O〜2500■
の出力を得る。この交流出力は次に高圧整流器5により
整流し、更に平滑回路7を通して直流0〜2500Vの
出力を得ている。 連続電源としてはこの直、流出力をそのまま用いれば良
いのであるが、レーザ加工機の必要に応じパルス電源を
も必要とする場合、更にその平滑回路7に高圧スイッチ
回路9が接続され、直流O〜2500Vを断続してパル
ス化し、直流パルス出力を得るようにしている。 しかしながらこのような従来の可変電圧電源装置にあっ
ては、電圧調整をサイリスタ交流電圧調整器のサイリス
タによる位相制御によって行うため、最大出力以外では
出力電圧を下げる必要があり、また商用電源を断続する
ため、商用ラインからの入力電流が鋭いパルス状になっ
て商用ラインでの損失が大きくなるといった問題があっ
た。また高圧整流器の出力もデユーティ比の小さいパル
ス状の脈流となり、これをリップルの少ない直流にする
ためには平滑回路にリップル除去能力の高いものが必要
であり、部品が大きくなり費用も高くなるといった問題
があった。更に高圧スイッチ回路の構成が難しく、耐圧
数千■で10Aの電流を取扱うに適したローコストのス
イッチング素子はなく、このスイッチ回路のコストも高
くなるといった問題があった。 [発明の目的] この発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたち
・のであって、複数の直流電源をスイッチング素子によ
り切替えて接続して所望の電圧の出力を得るようにし、
またスイッチング素子のON。 OFF制御によりパルス電圧電源をも得ることができる
ようにし、サイリスタ等による商用ライン電流の位相制
御を行わないで電源電圧を可変とし、商用ラインでの損
失を少なくし、また高圧部において平滑回路を用いる必
要がないために部品が小さくなり費用も低下させること
ができるようにした可変電圧電源装置を提供することを
目的とする。 [発明の構成コ この発明は、複数の直流電源を備え、各直流電源の出力
側に直列にスイッチング素子を挿入し、スイッチング素
子の出力側と該直流電源のスイッチング素子を接続しな
かった側との間に、該直流電源の出力電圧と逆極性にダ
イオードを接続し、これらの電源を直列接続し、所望出
力電圧に応じて必要な電圧の直流で電源のスイッチング
素子をオン、オフさせる1l1111手段を設けてなる
可変電圧電源装置であって、制御手段によるスイッチン
グ素子の切替え制御により複数の直流*mの組み合わせ
を変更して所望の電圧の直流電源を得ることができるよ
うにし、また制御手段によるスイッチング素子のON 
、 OF FJlaを所望出力パルス周波数に同期させ
て行うことにより所望電圧のパルス電源をも得ることが
できるものである。 [発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例の主回路部を示すものであ
り、第2図は上記主回路部の出力電圧の制御部を示して
いる。第1図に示す主回路部において、商用三相50H
z 、200Vの電源ラインは並列に接続された各直流
電源D1〜D+oに接続されている。各直流電源部D+
−D+oはそれぞれトランスT1〜Tooにより適当な
電圧に変換され、三相全波整流器81〜B +oによっ
て整流し、コンデンサC+〜Cooにより平滑して直流
とする。また各平滑コンデンサC1〜Cooの出力側に
はGTOのようなスイッチング素子S+−8toが接続
されており、このスイッチング素子81〜S +oの出
力側と各直流電源部D1〜D 10のスイッチング素子
の接続されていない側との間に逆極性のダイオードD1
〜D +oが接続されている。 ここで直流電源部D1については一対のトランスT+ 
、T+ と一対の全波整流器B+ 、B+ 、平滑コン
デンサC+ 、C+を並列に接続し、一方の平滑コンデ
ンサC+ の出力側にスイッチング素子S1を接続し、
ダイオードD1はそのスイッチング素子S1の出力側と
、スイッチング素子$1を接続しなかった全波整流器B
1のマイナス端子側とに接続している。このようにして
、平滑コンデンサC+ 、C+の直列接続によって各全
波整流器B1が与える320Vの直流電圧の2倍の64
0Vの直流電圧が得られるようにしている。 また直流電源部D2は直流電源部D1と同様の構成を備
えており、同じ<640Vの直流電圧を得られるように
しである。そしてこの直流電源部D+ 、D2がそれら
のスイッチング素子S+ 、 S2を同時にON、OF
F制御することにより全体として1280Vの電圧を得
られるようにしている。 更に直流電源部D3も直流電源部D+ 、D2と全く同
様の構成を有しており、一対のトランスT3、T3と全
波整流器B3 、 B3 、平滑コンデンサC3、C3
によって片側320Vの直流電圧を直列に接続し、全体
で640Vの直流電圧を得られるように構成しである。 直流電源部D4〜D+。 はそれぞれトランスT4〜TIOによって320■、1
60V、80V・・・・・・5Vの直流電圧が得られる
ように構成しである。 上記各直流電源部D1〜D+oの直流電圧は、5×2n
の式によって与えられるものと設定しである。この各直
流電源部D1〜D +oの組み合わせの原理を第5図お
よび第6図を基に説明する。 直流電源E+ 、E2 、E3はそれぞれ4■、2V、
1Vの電圧を与えるものであり、各々の電圧比は20の
形となっている。また各直流電源EIE2;E3にはス
イッチSt 、 32 、83“が直列に接続されてお
り、このスイッチS+ 、 32 、83の出力側と電
源E+ 、E2 、E3のマイナス側との間には、逆極
性にダイオードD+ 、 D2 、 D3が接続されて
いる。 そして出力電圧として5■を必要とする場合、スイッチ
S+ 、83が同時にオンされ、第6図に示すように電
流の通路はE3−83−D2−ET−8+ −負荷R−
E3となる。 すなわち直流電源E1〜E3の電圧は2nの形をとって
いるので、スイッチ$1〜S3の適当な組み合わせによ
り選択的にオンさせるならば、0〜7vまで1Vおきに
任意の直流電圧出力を得ることができるのである。 なおダイオードD1〜D3は対応するスイッチ81〜S
3がOFFの時の負荷電流の通路を与えるものであり、
対応するスイッチに高電圧が印加されるのを防ぐ役目も
する。例えば第6図においてダイオードD2がない場合
を考えると、スイッチS2には5Vが印加される。この
S+ 、82は本来2Vをスイッチングすれば良いのに
、5■に耐える費用のものを使用しなければならなくな
り、不利となるためである。 この基本的な回路においてパルス出力を得るには、各ス
イッチS1.S2 、S3を同期してオン、オフすれば
良い。例えば第6図においてスイッチS+ 、83を第
7図(a)〜(C)に示すタイミングでON、OFF動
作するならば、同図(d)に示すようなパルス出力を得
ることができる。 上記基本回路構成と同様に第1図に示す主回路部におい
ても、スイッチング素子81〜S+oを適宜組み合わせ
てON、OFF!II御するならば、5Vステツプでo
V〜2555Vまで段階的に直流゛電圧出力を得ること
ができるのである。なお直流電源部D+ 、D2 、D
3について1チヤンネル320Vとして組み合わせてい
るのは、現在までのところアルミニウム電解コデンサの
耐圧性、および全波整流器が640Vにするよりも32
0vとした方がコスト的に有利となるためである。従っ
て、コンデンサの性能が改良され、また全波整流器のコ
ストも問題とならなくなった場合には320Vを640
Vにすることも可能となる。また直流電源部D+ 、D
2においてスイッチング素子S1、S2がそれぞれ64
0■ずつ受は持ち、両回路で1280Vを制御している
のは、現在までのところ電流数10A以下の入手可能な
GTOスイッチング素子の耐圧が最大でも1200Vの
ためである。従ってGTOの改良開発が進むならば、1
チヤンネルにおいて直接1280Vの直流電圧を得る回
路構成としても良い。 第2図に戻り制御部の回路構成を説明すると、この制御
部は第1図に示した主回路部における各スイッチング素
子81〜ShoをON、OFF制御するためのものであ
る。第2図の制御部はその分厚器11に第1図に示した
主回路部の出力電圧が印加され、取扱い易い低電圧に分
圧してローパスフィルタ13に加える。ローパスフィル
タ13はパルスモード時にはパルス波を除き平均値を取
出す回路である。ローパスフィルタ13の出力は比例積
分処理等を行う特性補償回路15を通り、上限比較器1
7、下限比較器19に入力される。 この上限比較器17.下限比較器19の比較電圧値とし
て、出力電圧指令値Erにデッドバンド電圧Edが重畳
されて入力されている。これら上限比較器17.下限比
較器19の出力はラッチ回路21に与えられ、それぞれ
ANDゲート23゜25の一方の入力とされる。これら
ANDゲート23.25の出力はアップダウンカウンタ
27のダウン入力端子、アップ入力端子にそれぞれに入
力される。 アップダウンカウンタ27は9ビツトのバイナリカウン
タであって、主回路部のスイッチング素子81〜S+o
のどれをオンするかを決定するためのものである。各出
力01〜Q9はそれぞれ20〜28の桁でスイッチング
素子81〜S +oに対応している。この各出力01〜
Q9はANDゲートA1〜A9の一方の入力とされてい
る。各ANDゲートA1〜A9の出力はそれぞれゲート
ドライバGl−G9を制御するようにしである。ゲー・
トドライバG1〜G9はそれぞれスイッチング素子81
〜S +oをオンさせるためのものである。 上記制御回路部にはモード切替えスイッチ29が設けら
れており、連続モードとパルスモードとの切替えを行う
ようにしである。そしてこのモード切替えスイッチ29
はラッチ回路21.ANDゲート23.25に同期信号
を与えると共に、ANDゲートA1〜A9それぞれにも
同期信号を与えるように接続されている。 上記構成の制御部の制御動作を次に説明する。
[Technical Field of the Invention] The present invention relates to a variable voltage power supply device, and more particularly to a variable voltage power supply device advantageously used to obtain a pulse power supply for a laser processing machine. [Technical Background of the Invention and Problems Therewith] For example, considering an orthogonal CO2 laser oscillator with a laser output of IKW, a power source of about 2500 V DC and 10 A is generally required. Further, in cutting a metal plate using a laser beam, it is desired that the laser beam can be pulsed in a square waveform with a frequency of about 100 to 5KH2 and a duty ratio of about 10 to 50% between 0NII. In order to obtain such a pulse power supply, a pulse power supply device having a configuration as shown in FIG. 8 is used in the oscillator of a conventional laser processing machine. This conventional power supply is a three-phase 501-
1z, a commercial power supply of 200V is first applied to the thyristor AC voltage regulator 1. In this thyristor AC voltage regulator 1, the conduction angle is changed by phase control, and 50H2, O~2
It is given to the step-up transformer 3 as an AC output of 00V. On the secondary side of step-up transformer 3, AC 50H2, O ~ 2500■
get the output of This AC output is then rectified by a high voltage rectifier 5, and further passed through a smoothing circuit 7 to obtain a DC output of 0 to 2500V. As a continuous power source, it is sufficient to use this direct current output as it is, but if a pulse power source is also required depending on the needs of the laser processing machine, a high voltage switch circuit 9 is further connected to the smoothing circuit 7, and the direct current output is used. ~2500V is pulsed intermittently to obtain a DC pulse output. However, in such conventional variable voltage power supply devices, voltage adjustment is performed by phase control using the thyristor of the thyristor AC voltage regulator, so it is necessary to lower the output voltage at times other than the maximum output, and the commercial power supply is intermittent. Therefore, there is a problem in that the input current from the commercial line becomes a sharp pulse, which increases the loss in the commercial line. In addition, the output of the high-voltage rectifier becomes a pulse-like ripple current with a small duty ratio, and in order to convert this to direct current with less ripple, a smoothing circuit with high ripple removal ability is required, which increases the size of the components and costs. There was such a problem. Furthermore, it is difficult to construct a high-voltage switch circuit, and there is no low-cost switching element suitable for handling a current of 10 A with a withstand voltage of several thousand square meters, which increases the cost of this switch circuit. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of such conventional problems, and includes a method for obtaining a desired voltage output by switching and connecting a plurality of DC power supplies using switching elements,
Also, the switching element is turned on. It is possible to obtain a pulse voltage power supply through OFF control, the power supply voltage is made variable without phase control of the commercial line current using a thyristor, etc., the loss in the commercial line is reduced, and a smoothing circuit is installed in the high voltage section. It is an object of the present invention to provide a variable voltage power supply device that does not need to be used, so its components can be made smaller and costs can be lowered. [Structure of the Invention] This invention includes a plurality of DC power supplies, a switching element is inserted in series on the output side of each DC power supply, and the output side of the switching element and the side to which the switching element of the DC power supply is not connected are connected. 1l1111 means for connecting a diode with a polarity opposite to the output voltage of the DC power supply between them, connecting these power supplies in series, and turning on and off the switching element of the power supply with a necessary voltage of DC according to the desired output voltage. A variable voltage power supply device comprising: a variable voltage power supply device, which is configured to change the combination of a plurality of DC*m to obtain a DC power supply of a desired voltage by controlling switching of switching elements by a control means; Switching element ON
By synchronizing , OF FJla with the desired output pulse frequency, it is possible to obtain a pulsed power supply of a desired voltage. [Embodiment of the Invention] FIG. 1 shows a main circuit section of an embodiment of the invention, and FIG. 2 shows an output voltage control section of the main circuit section. In the main circuit section shown in Figure 1, a commercial three-phase 50H
z, the 200V power supply line is connected to each of the DC power supplies D1 to D+o connected in parallel. Each DC power supply section D+
-D+o are respectively converted into appropriate voltages by transformers T1-Too, rectified by three-phase full-wave rectifiers 81-B+o, and smoothed by capacitors C+-Coo to become direct current. Further, switching elements S+-8to such as GTO are connected to the output side of each smoothing capacitor C1-Coo, and the output side of these switching elements 81-S+o and the switching element of each DC power supply section D1-D10 are connected. Diode D1 with reverse polarity between the unconnected side
~D +o is connected. Here, for the DC power supply section D1, a pair of transformers T+
, T+, a pair of full-wave rectifiers B+, B+, and smoothing capacitors C+, C+ are connected in parallel, and a switching element S1 is connected to the output side of one smoothing capacitor C+,
The diode D1 connects the output side of the switching element S1 to the full-wave rectifier B which does not connect the switching element $1.
It is connected to the negative terminal side of 1. In this way, the series connection of the smoothing capacitors C+ and C+ generates 64
A DC voltage of 0V is obtained. Further, the DC power supply section D2 has the same configuration as the DC power supply section D1, and is designed to obtain the same DC voltage of <640V. Then, the DC power supply parts D+ and D2 simultaneously turn on and off the switching elements S+ and S2.
By controlling F, a voltage of 1280V can be obtained as a whole. Furthermore, the DC power supply section D3 has exactly the same configuration as the DC power supply sections D+ and D2, and includes a pair of transformers T3, T3, full-wave rectifiers B3, B3, and smoothing capacitors C3, C3.
The structure is such that a DC voltage of 320V on one side is connected in series to obtain a total DC voltage of 640V. DC power supply section D4 to D+. are 320■ and 1 by transformers T4 to TIO, respectively.
The structure is such that a DC voltage of 60V, 80V, . . . 5V can be obtained. The DC voltage of each DC power supply section D1 to D+o is 5×2n
is set as given by the equation. The principle of the combination of these DC power supply units D1 to D+o will be explained based on FIGS. 5 and 6. DC power supplies E+, E2, and E3 are 4V, 2V, respectively.
It gives a voltage of 1V, and each voltage ratio is in the form of 20. Further, switches St, 32, 83'' are connected in series to each DC power source EIE2; E3, and between the output side of these switches S+, 32, 83 and the negative side of the power source E+, E2, E3, Diodes D+, D2, and D3 are connected to the opposite polarities.When 5cm is required as the output voltage, switches S+ and 83 are turned on at the same time, and the current path is E3-83 as shown in Figure 6. -D2-ET-8+ -Load R-
It becomes E3. In other words, the voltages of the DC power supplies E1 to E3 are in the form of 2n, so if they are selectively turned on by an appropriate combination of switches $1 to S3, any DC voltage output can be obtained every 1V from 0 to 7V. It is possible. Note that the diodes D1 to D3 are connected to the corresponding switches 81 to S.
3 provides a path for the load current when it is OFF,
It also serves to prevent high voltage from being applied to the corresponding switch. For example, considering the case where diode D2 is not present in FIG. 6, 5V is applied to switch S2. This is because, although the S+ 82 should originally be capable of switching 2V, it becomes necessary to use one that can withstand 5V, which is disadvantageous. To obtain a pulse output in this basic circuit, each switch S1. All you have to do is turn on and off S2 and S3 in synchronization. For example, in FIG. 6, if the switch S+, 83 is turned ON and OFF at the timings shown in FIGS. 7(a) to 7(C), a pulse output as shown in FIG. 7(d) can be obtained. Similarly to the basic circuit configuration described above, in the main circuit section shown in FIG. 1, the switching elements 81 to S+o are appropriately combined to turn ON and OFF! If controlling II, o in 5V steps.
DC voltage output can be obtained in stages from V to 2555V. In addition, DC power supply parts D+, D2, D
Currently, the voltage resistance of aluminum electrolytic capacitors and the full wave rectifier are 320V in one channel.
This is because setting it to 0V is more advantageous in terms of cost. Therefore, if capacitor performance is improved and the cost of full-wave rectifiers becomes less of an issue, then 320V can be converted to 640V.
It is also possible to set it to V. Also, the DC power supply section D+, D
2, the switching elements S1 and S2 each have 64
The reason why both circuits control 1280V is that the maximum withstand voltage of the GTO switching elements that are currently available with a current of 10A or less is 1200V. Therefore, if the improvement and development of GTO progresses, 1
A circuit configuration may be used in which a direct current voltage of 1280 V is obtained directly in the channel. Returning to FIG. 2 and explaining the circuit configuration of the control section, this control section is for controlling ON/OFF of each of the switching elements 81 to Sho in the main circuit section shown in FIG. 1. In the control section shown in FIG. 2, the output voltage of the main circuit section shown in FIG. The low-pass filter 13 is a circuit that removes pulse waves and takes out the average value in the pulse mode. The output of the low-pass filter 13 passes through a characteristic compensation circuit 15 that performs proportional-integral processing, etc., and passes through an upper limit comparator 1.
7. Input to lower limit comparator 19. This upper limit comparator 17. As a comparison voltage value of the lower limit comparator 19, a dead band voltage Ed is superimposed on the output voltage command value Er and input. These upper limit comparators 17. The output of the lower limit comparator 19 is applied to a latch circuit 21, and is used as one input of AND gates 23 and 25, respectively. The outputs of these AND gates 23 and 25 are input to the down input terminal and up input terminal of the up/down counter 27, respectively. The up/down counter 27 is a 9-bit binary counter, and has switching elements 81 to S+o in the main circuit section.
This is to determine which of the following is to be turned on. Each of the outputs 01 to Q9 corresponds to the switching elements 81 to S+o in the digits 20 to 28, respectively. Each of these outputs 01~
Q9 serves as one input of AND gates A1 to A9. The outputs of the AND gates A1-A9 are adapted to control gate drivers G1-G9, respectively. Game
Each of the driver G1 to G9 is a switching element 81.
This is for turning on ~S+o. The control circuit section is provided with a mode changeover switch 29 for switching between continuous mode and pulse mode. And this mode changeover switch 29
is the latch circuit 21. It is connected so as to give a synchronizing signal to the AND gates 23 and 25, and also to each of the AND gates A1 to A9. The control operation of the control section having the above configuration will be explained next.

【パルスモード】[Pulse mode]

モード切替えスイッチ29がパルス入力の方に接続され
、パルス信号がラッチ回路21、ANDゲート23.2
5、ANDゲートA1〜A9に与えられる。アップダウ
ンカウンタ27の値がO1即ち出力Q1〜Q9が全てO
の時は、ANDゲートAI−A9の他方の入力にパルス
信号が与えられていてもそのANDゲートA+−Aqに
出力が発生せず、ゲートドライバG1〜G9は全てOF
Fのままであり、スイッチング素子$1〜S +oは全
てOFF状態になり、電源出力電圧はOの状態となる。 逆にアップダウンカウンタ27の値が511、即ち出力
Q1〜Q9が全て1の時は、ANDゲートA1〜A9の
他方の入力にパルス信号が与えられると、ANDゲート
A1〜A9は全て開き、パルス信号を通過させてゲート
ドライバG1〜G9にパルス信号を与える。このゲート
ドライバ01〜G9はパルス信号の立上がり、立下がり
エツジにおいてスイッチング素子81〜S+oのON、
OFF用のドーライブ信号を発生してスイッチング素子
に与え、スイッチング素子81〜Shoをそれぞれパル
ス信号幅の期間オンさせる。これによって主回路部は出
力電圧最大の2555Vのパルス出力を与えるのである
。 この電源装置の出力電圧が中間の場合は、アップダウン
カウンタ27の値が1〜510の間で、即ち出力Q+〜
Q9の中で1となるもの(例えばQi)に対応するAN
DゲートAiの他方の入力にパルス信号が与えられると
、そのANDゲートAiが開いてパルス信号を通過させ
、ゲートドライバGiにそのパルス信号を与えて対応す
るスイッチング素子をパルス信号幅の期間オンさせるの
である。(第3図(a)) ここで主回路部の出力電圧のフィードバック値が出力電
圧指令値Erとデッドバンド電圧Edとの和電圧よりも
高くなる時、出力電圧が高いものと判断し、その出力電
圧を低下させる制御が必要となる。そのため、第3図(
b) 、 (C)に示すように上限比較器17は、フィ
ードバック電圧がEr +Edより高くなる時に出力を
発生してラッチ回路21を介してANDゲート23にそ
の出力を与える。 従って同図(d)に示すようにANDゲート23はパル
ス信号が1の時にアップダンランカウンタ27のカウン
トダウン入力に信号を与え、カウントダウンさせる。(
同図(h))こうしてアップダウンカウンタ27のカウ
ント状態が−1される、とそれに応じてトリガされるス
イッチング素子の組み合わせも出力電圧が減少するよう
に変化し、出力電圧を調整するのである。 同様にフィードバック電圧がEr−Edよりも小さくな
る時、下限比較器19は出力を発生してANDゲート2
5に与える。(第3図(e) 、 (f) )従ってA
NDゲート25はパルス信号が1の時にカウントアツプ
入力信号を発し、アップダウンカウンタ27のカウント
状態を+1し、出力電圧が上昇するようにトリガされる
スイッチング素子の組み合わせを変更する。(同図(a
)=(h))このようにして主回路部の出力電圧を出力
電圧指令値と比較し、アップダウンカウンタ27により
出力電圧が出力電圧指令値Erと一致するようにフィー
ドバック制御するのである。 K連続モード】 モード切替えスイッチ29を連続に切替える時、ラッチ
回路21、ANDゲート23.25、およびANDゲー
トA1〜A9にはそれぞれ1の入力が与えられる。その
ためアップダウンカラタン27の出力値に応じたAND
ゲートA1〜A9が導通してゲートドライバG1〜G9
がドライブされ、それに対応したスイッチング素子81
〜S +oが駆動される。そのため第1図に示す主回路
部では、アップダウンカウンタ27の規定する直流出力
電圧が連続的に与えられるものとなる。 ここで主回路部の出力電圧値が出力電圧指令値Erから
開離している場合のフィードバック制御動作について第
4図に基いて説明する。主回路部からの出力電圧が出力
電圧指令値Erとデッドバンド電圧ladとの和電圧よ
りも高くなった場合、上限比較器17は出力を発生させ
てカウントダウン用アンドゲート23を駆動し、アップ
ダウンカウンタ27のカウントダウン入力に信号を与え
、アップダウンカウンタ27を一1カウントダウンさせ
る。(同図(a) 、 (C) )そのためアップダウ
ンカウンタ27の出力値は−1低くなり、その出力値と
対応するゲートドライバ01〜G9が駆動され、−1低
い電圧を与える組み合わせのスイッチング素子81〜S
 +oが選択的にオーブンされることになる。 主回路部の出力電圧が出力電圧指令値Erに対してデッ
ドバンド電圧Edよりも更に低い場合、出力電圧を上昇
させる必要がある。そのためのフィードバック制御動作
は次のようになる。つまり出力電圧のフィードバック電
圧がEr−1:dとなる時、下限比較器19が出力を発
生し、カウントアツプ用をアンドゲート25を導通させ
、カウントアツプ入力に信号を与える。このためアップ
ダウンカウンタ27は+1カウントアツプするようにそ
の出力01〜Q9の組み合わせが変更され、その変更に
応じてゲートドライバG1〜G9のトリガする組み合わ
せも変更され、それに対応してスイッチング素子が新た
に+1となる方向に切替えられる。(同図(b) 、 
(C) )上記のようにしてパルスモード、連続モード
それぞれの場合において、出力電圧指令値Erに対応す
るまでアップダウンカウンタ27が自動的にその出力を
上昇あるいは降下させ、指定された出力電圧値Erに対
してデッドバンド±Edの範囲内に収まるようにフィー
ドバック制御されるのである。 なお、出力電圧指令値Erは適宜の入力手段によって設
定されるものである。またモード切替えスイッチ29も
オペレーターの操作によって切替えられるものである。 更にパルス入力信号は適宜パルス発生手段により与えら
れるものとする。 [発明の効果] この発明は複数の直流電源を備え、各直流電源の出力側
に直列にスイッチング素子を設け、そのスイッチング素
子を切替え操作することにより所望の出力電圧を得るよ
うにしたものである。そのため、商用ライン入力電流の
パルス度が低く、商用ラインでの損失が少なくなるため
、使用トランスが小容量で済み、コストの低化を図るこ
とができる。また高圧部に高性能の平滑回路を使う必要
がないため、小形化できる利点もある。更に出力電圧の
変更を複数のスイッチング素子の組み合わせの変更によ
ってデジタル的に行なえるため、N。 C装置との連繋が容易に行える利点もある。
The mode changeover switch 29 is connected to the pulse input, and the pulse signal is sent to the latch circuit 21 and the AND gate 23.2.
5, applied to AND gates A1-A9. The value of the up/down counter 27 is O1, that is, all outputs Q1 to Q9 are O.
In this case, even if a pulse signal is applied to the other input of AND gate AI-A9, no output is generated at that AND gate A+-Aq, and all gate drivers G1 to G9 are turned off.
The switching elements $1 to S+o are all turned OFF, and the power supply output voltage is set to O. Conversely, when the value of the up/down counter 27 is 511, that is, when the outputs Q1 to Q9 are all 1, when a pulse signal is given to the other input of the AND gates A1 to A9, all the AND gates A1 to A9 open and the pulse The signal is passed through and a pulse signal is given to the gate drivers G1 to G9. The gate drivers 01 to G9 turn on the switching elements 81 to S+o at the rising and falling edges of the pulse signal.
A drive signal for OFF is generated and applied to the switching elements, and each of the switching elements 81 to Sho is turned on for a period of the pulse signal width. As a result, the main circuit section provides a pulse output of 2555V, which is the maximum output voltage. When the output voltage of this power supply device is intermediate, the value of the up/down counter 27 is between 1 and 510, that is, the output Q+
AN corresponding to something that is 1 in Q9 (for example, Qi)
When a pulse signal is applied to the other input of the D gate Ai, the AND gate Ai opens to allow the pulse signal to pass, and the pulse signal is applied to the gate driver Gi to turn on the corresponding switching element for a period of the pulse signal width. It is. (Figure 3 (a)) Here, when the feedback value of the output voltage of the main circuit section becomes higher than the sum voltage of the output voltage command value Er and the dead band voltage Ed, it is determined that the output voltage is high, and the output voltage is determined to be high. Control to lower the output voltage is required. Therefore, Figure 3 (
b) As shown in (C), the upper limit comparator 17 generates an output when the feedback voltage becomes higher than Er + Ed, and provides the output to the AND gate 23 via the latch circuit 21. Therefore, as shown in FIG. 4(d), when the pulse signal is 1, the AND gate 23 applies a signal to the countdown input of the up/down/run counter 27 to cause the counter to count down. (
(h) in this figure) When the count state of the up/down counter 27 is incremented by -1, the combination of switching elements triggered accordingly also changes so that the output voltage decreases, thereby adjusting the output voltage. Similarly, when the feedback voltage becomes smaller than Er-Ed, the lower limit comparator 19 generates an output and the AND gate 2
Give to 5. (Figure 3(e), (f)) Therefore, A
The ND gate 25 issues a count-up input signal when the pulse signal is 1, increments the count state of the up-down counter 27 by 1, and changes the combination of switching elements that are triggered so that the output voltage increases. (Same figure (a)
)=(h)) In this way, the output voltage of the main circuit section is compared with the output voltage command value, and the up/down counter 27 performs feedback control so that the output voltage matches the output voltage command value Er. K continuous mode] When the mode selector switch 29 is continuously switched, an input of 1 is given to each of the latch circuit 21, AND gates 23.25, and AND gates A1 to A9. Therefore, AND according to the output value of up-down Karatan 27
Gates A1 to A9 conduct and gate drivers G1 to G9
is driven, and the corresponding switching element 81
~S +o is driven. Therefore, in the main circuit section shown in FIG. 1, the DC output voltage prescribed by the up/down counter 27 is continuously applied. Here, the feedback control operation when the output voltage value of the main circuit section is separated from the output voltage command value Er will be explained based on FIG. 4. When the output voltage from the main circuit section becomes higher than the sum voltage of the output voltage command value Er and the dead band voltage lad, the upper limit comparator 17 generates an output and drives the countdown AND gate 23 to A signal is applied to the countdown input of the counter 27 to cause the up/down counter 27 to count down by one. (Figures (a) and (c)) Therefore, the output value of the up/down counter 27 becomes -1 lower, and the gate drivers 01 to G9 corresponding to that output value are driven, and the switching elements in the combination that give a -1 lower voltage are driven. 81~S
+o will be selectively ovend. When the output voltage of the main circuit section is lower than the dead band voltage Ed with respect to the output voltage command value Er, it is necessary to increase the output voltage. The feedback control operation for this purpose is as follows. That is, when the feedback voltage of the output voltage becomes Er-1:d, the lower limit comparator 19 generates an output, turns on the AND gate 25 for count-up, and provides a signal to the count-up input. Therefore, the combination of outputs 01 to Q9 is changed so that the up/down counter 27 counts up by +1, and the combination of triggering gate drivers G1 to G9 is also changed accordingly, and the switching elements are newly added. is switched in the direction of +1. (Figure (b),
(C)) As described above, in both the pulse mode and the continuous mode, the up/down counter 27 automatically increases or decreases its output until it corresponds to the output voltage command value Er, and the output voltage reaches the specified output voltage value. Feedback control is performed so that Er is within the dead band ±Ed. Note that the output voltage command value Er is set by an appropriate input means. Further, the mode changeover switch 29 can also be changed over by an operator's operation. Further, it is assumed that the pulse input signal is appropriately provided by a pulse generating means. [Effects of the Invention] The present invention includes a plurality of DC power supplies, a switching element is provided in series on the output side of each DC power supply, and a desired output voltage is obtained by switching the switching elements. . Therefore, the pulse degree of the commercial line input current is low, and the loss in the commercial line is reduced, so the capacity of the transformer used can be small, and costs can be reduced. Additionally, since there is no need to use a high-performance smoothing circuit in the high-voltage section, there is also the advantage of miniaturization. Furthermore, the output voltage can be changed digitally by changing the combination of a plurality of switching elements. Another advantage is that it can be easily linked with the C device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の主回路部の回路図、第2
図は上記実施例の電圧切替え制御部の回路図、第3図は
上記実施例のパルスモード時の動作を説明するタイミン
グチャート、第4図は上記実施例の連続モード時の動作
を説明するタイミングチャート、第5図および第6図は
上記実施例の基本的な動作を説明するための回路図、第
7図は上記基本的な回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャート、第8図は従来例の回路図である。 D+〜D to・・・直流電源部 T1〜TIO・・・トランス 81〜Boo・・・三相全波整流器 01〜C+o・・・平滑コンデンサ S+〜S to・・・スイッチング素子D1〜D10・
・・ダイオード 11・・・分圧器    13・・・ローパスフィルタ
15・・・特性補償回路 17・・・上限比較器19・
・・下限比較器  21・・・ラッチ回路23.25・
・・ANDゲート 27・・・アップダウンカウンタ A1〜A9・・・ANDゲート G1〜G9ゲートドライバ
Fig. 1 is a circuit diagram of the main circuit section of one embodiment of the present invention;
The figure is a circuit diagram of the voltage switching control section of the above embodiment, FIG. 3 is a timing chart explaining the operation of the above embodiment in pulse mode, and FIG. 4 is a timing chart explaining the operation of the above embodiment in continuous mode. 5 and 6 are circuit diagrams for explaining the basic operation of the above embodiment, FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the basic circuit, and FIG. 8 is a conventional circuit diagram. FIG. 3 is an example circuit diagram. D+~D to...DC power supply section T1~TIO...Transformer 81~Boo...Three-phase full wave rectifier 01~C+o...Smoothing capacitor S+~S to...Switching element D1~D10...
...Diode 11...Voltage divider 13...Low pass filter 15...Characteristic compensation circuit 17...Upper limit comparator 19...
...lower limit comparator 21...latch circuit 23.25.
...AND gate 27...Up/down counter A1-A9...AND gate G1-G9 gate driver

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の直流電源を備え、各直流電源の出力側に直
列にスイッチング素子を挿入し、スイッチング素子の出
力側と該直流電源のスイッチング素子を接続しなかった
側との間に、該直流電源の出力電圧と逆極性にダイオー
ドを接続し、これらの電源を直列接続し、所望出力電圧
に応じて必要な電圧の直流電源のスイッチング素子をオ
ン、オフさせる制御手段を設けて成る可変電圧電源装置
(1) Equipped with multiple DC power supplies, inserting a switching element in series on the output side of each DC power supply, and connecting the DC power supply between the output side of the switching element and the side of the DC power supply to which the switching element is not connected. A variable voltage power supply consisting of a diode connected to the opposite polarity to the output voltage of the power supply, these power supplies connected in series, and a control means for turning on and off the switching element of the DC power supply of the required voltage according to the desired output voltage. Device.
(2)特許請求の範囲第1項に記載の可変電圧電源装置
において、各スイッチング素子のON、OFF動作タイ
ミングを所望出力パルス周波数、デューティ比に同期さ
せることを特徴とする可変電圧電源装置。
(2) The variable voltage power supply device according to claim 1, wherein the ON/OFF operation timing of each switching element is synchronized with a desired output pulse frequency and duty ratio.
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