CN1143426C - 电源装置 - Google Patents

电源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1143426C
CN1143426C CNB00102373XA CN00102373A CN1143426C CN 1143426 C CN1143426 C CN 1143426C CN B00102373X A CNB00102373X A CN B00102373XA CN 00102373 A CN00102373 A CN 00102373A CN 1143426 C CN1143426 C CN 1143426C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
capacitor
bridge rectifier
supply unit
switching device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB00102373XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1268803A (zh
Inventor
前田志朗
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN1268803A publication Critical patent/CN1268803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1143426C publication Critical patent/CN1143426C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4266—Arrangements for improving power factor of AC input using passive elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

通过将电容器连接在桥式整流电路的交流输入端和直流输出端之间，提供一种能兼顾高功率因数和抑制高次谐波两方面的电源装置。它有交流电源(6)、桥式整流电路(5)、连接在交流电源(6)和交流输入端(5b)之间的电抗器、连接在交流输入端(5a)和直流输出端(5c)之间的电容器(9)、以及平滑电容器(8)。有共振电流流过电抗器(7)及电容器(9)，电容器(9)充电，Vc从零上升到Vo，在交流输入的下半周期内，电容器(9)放电，Vc从Vo下降到零，能流过平滑电流。

Description

电源装置
本发明涉及采用桥式整流电路进行整流的方式，将电力供给装置、系统等的电源装置。
以往，已知有利用二极管的各种整流方式。图6中示出了桥式整流电路的全波整流电路之一例。该图所示的全波整流电路备有由四个二极管1～4构成的桥式整流电路5。14表示负载。
图6(a)表示来自交流电源6的交流在正半周期内的电流流向。如箭头所示，电流依次流过二极管1、平滑电容器8、二极管4，所以能取出正电压Vo。
图6(b)表示来自交流电源6的交流在负半周期内的电流流向。如箭头所示，电流依次流过二极管3、平滑电容器8、二极管2，所以能取出正电压Vo。即，来自交流电源6的交流输入被全波整流，能获得正的直流电压。
可是，在上述现有的电源装置中，只有在交流电源6的电压比直流输出电压高的期间才有输入电流，所以功率因数低，存在电源高次谐波大的问题。
通常作为改善这些问题的措施，是采用在交流电源6和桥式整流电路5之间连接电抗器的方法，但采用该方法即使能抑制高次谐波，也只能获得约70％左右的功率因数，所以作为从中等容量至大容量的电源，将导致所使用的元件的大型化，进而将导致装置的大型化，同时存在电源系统的负担大的问题。
本发明的电源装置就是解决上述现有问题的装置，其目的在于提供这样一种电源装置，即通过将电容器连接在桥式整流电路的交流输入端和直流输出端之间，既能提高功率因数，又能抑制高次谐波。
为了达到上述目的，本发明的电源装置是一种有交流电源、对来自上述交流电源的交流进行全波整流的由四个二极管形成的桥式整流电路、以及连接在上述桥式整流电路的直流输出端的平滑电容器的电源装置，其特征在于备有：连接在上述交流电源和上述桥式整流电路的交流输入端之间的电抗器、以及连接在上述桥式整流电路的交流输入端和直流输入端之间的电容器。
如果采用上述的电源装置，则来自交流电源的交流不管在正半周还是在负半周，都能从交流电压的零相位流过电流，能谋求获得高功率因数。另外，由于上述电流是上述电抗器和上述电容器或上述平滑电容器的串联共振电流，所以其波形平滑，还能谋求抑制高次谐波。
在上述的电源装置中，假设上述电容器的两端电压为Vc，上述桥式整流电路的输出电压为Vo，最好这样设定上述电抗器的电感值、以及上述电容器的静电电容值，以使来自上述交流电源的交流在半周期内有共振电流流过上述电抗器及上述电容器，由于上述电容器充电，上述Vc从零上升到Vo，来自上述交流电源的交流在下半周期内，由于上述电容器放电，上述Vc从Vo下降到零。
另外，上述电容器最好连接在上述桥式整流电路的交流输入端和正的直流输出端之间。
另外，上述电容器最好连接在上述桥式整流电路的交流输入端和负的直流输出端之间。
另外，最好在上述电容器和上述桥式整流电路的直流输出端之间连接轻负载时断开的开关装置，二极管最好与上述开关装置并联且连接在使上述电容器停止充电的方向上。如果采用这样的电源装置，则由于轻负载时能使电容器停止充电，所以能抑制输出电压不必要的上升。
另外，上述开关装置最好连接在上述电容器和上述桥式整流电路的负的直流输出端之间，与上述开关装置并联连接的上述二极管最好在上述交流电源一侧为阴极，在上述直流输出端一侧为阳极。
另外，上述开关装置最好连接在上述电容器和上述桥式整流电路的正的直流输出端之间，与上述开关装置并联连接的上述二极管最好在上述交流电源一侧为阳极，在上述直流输出端一侧为阴极。
另外，上述开关装置最好根据输出电压、输出电流、或负载的运转时间控制开关。
另外，上述开关装置和并联连接在上述开关装置上的上述二极管最好由MOSFET构成。如果采用上述的电源装置，则能减少零件个数，能小型化，降低成本。
图1是本发明的实施例1的电源装置的电路图。
图2是本发明的实施例1的电源装置的工作说明图。
图3(a)是本发明的实施例1的电源装置的交流输入电压Vi、电抗器电流IL、以及直流输出电压Vo的各波形图。
图3(b)是本发明的实施例1的电源装置的交流输入电压Vi、电容器电流Ic、电容器电压Vc的各波形图。
图3(c)是本发明的实施例1的电源装置的电流的高次谐波分量和高次谐波额定国内标线的比较图。
图4是本发明的实施例2的电源装置的电路图。
图5是本发明的实施例3的电源装置的电路图。
图6是现有的电源装置之一例的电路图。
以下，参照附图说明本发明的一实施例。与现有例相同的构成部分标以相同的符号进行说明。
(实施例1)
图1表示本发明的电源装置的电路图的一实施例。(a)～(d)所示的电源装置备有由四个二极管1～4形成的桥式整流电路5、以及交流电源6。电抗器7连接在交流电源6和桥式整流电路5的交流输入端之间，电容器9连接在桥式整流电路的交流输入端和直流输出端之间。
在图1(a)、(b)所示的电路图中，电容器9连接在桥式整流电路5的交流输入端5a或5b、以及负的直流输出端5c之间，在图1(c)、(d)所示的电路图中，电容器9连接在桥式整流电路5的交流输入端5a或5b、以及正的直流输出端5d之间。
另外，平滑电容器8连接在桥式整流电路5的正的直流输出端5d和负的直流输出端5c之间。利用该平滑电容器8能使由桥式整流电路5获得的变化大的直流变成平滑的直流。
以下，用图2(a)～(d)说明图1(a)所示的电源装置的工作。图2(a)、(b)表示交流输入电压Vi的正半周期，图2(c)、(d)表示负半周期。图3(a)、(b)表示图1(a)所示的电源装置当L为10mH，C为27μF，Co为1500μF时各实施例的各波形。
图3(a)表示交流输入电压Vi、流过电抗器7的电流(交流输入电流)IL、以及直流输出电压Vo的各波形，图3(b)表示交流输入电压Vi、流过电容器9的电流Ic、以及电容器9两端的电压Vc的各波形。各图中的横轴都表示时间，横向相邻的虚线之间相当于3.33ms。纵轴表示电压值及电流值，纵向相邻的虚线之间分别相当于100V、5A。
在图2(a)所示的状态下，即在正的交流半周期的零相位之后，电流沿箭头a的方向流。即共振电流从交流电源6开始，依次流过电容器9、二极管4、电抗器7，电容器9被充电。该状态下的电抗器电流IL相当于图3(a)中的L1部分，电容器电流Ic相当于图3(b)中的C1部分。
随着电容器9继续充电，电压Vc继续上升。在图2(b)中示出了Vc上升到Vo后电流的流向。在该状态下，由于Vc被固定在Vo，所以如箭头b所示，电流从交流电源6开始，依次流过二极管1、平滑电容器8、二极管4、电抗器7。另外，用箭头b表示的通电状态下的电抗器电流IL相当于图3(a)中的L2部分。
图2(c)表示交流电源6的极性从图2(a)、(b)的状态反相后的状态。在该状态下，如箭头c所示，电流从交流电源6开始，依次流过电抗器7、二极管3、平滑电容器8、电容器9。即，交流电源6的电位升高了相当于电容器9的电压Vc的大小，所以电流必然从零相位流过平滑电容器8。
电容器9按照该图所示的电流流向继续放电，最后Vc变成零。在该电容器9放电状态下，电抗器电流IL相当于图3(a)中的L3部分，电容器电流Ic相当于图3(b)中的C2部分。
图2(d)表示电容器9放电结束后的状态。在该图所示的状态下，如箭头d所示，电流从交流电源6开始，依次流过电抗器7、二极管3、平滑电容器8、二极管2，电容器9的电压Vc被固定为Vc＝0。在该状态下，电抗器电流IL相当于图3(a)中的L4部分。
负的交流半周期结束后一旦交流电源6的极性反相，则由于Vc＝0被固定，所以如图2(a)所示，电流再次沿箭头a的方向流。
如上所述，在图2(a)、(b)所示的状态下电容器9被充电到Vc＝Vo，所以电流从输入电压的零相位开始流。另外，图2(c)所示的状态下交流电源6的电位升高了相当于电容器9的电压Vc的大小，所以电流从零相位流。即，来自交流电源6的交流不管是在正的半周期、还是负的半周期，电流都从交流的零相位流，能谋求提高功率因数。
另外，由于电流成为电抗器7和电容器9或平滑电容器8的串联共振电流，所以如图3所示，呈平滑的波形，通过适当地选择电抗器7的电感L和电容器9的电容C，能适当地抑制高次谐波。图3(c)中示出了电流的高次谐波分量和高次谐波额定国内标线15的比较之一例。在该图中，横轴表示高次谐波的次数，纵轴表示电流值(相邻的虚线之间相当于0.5A)。
另外，虽然说明了图1(a)所示的电源装置的工作，但图1(b)～(d)所示的任意一种电源装置的工作一样，交流输入在半周期内共振电流流过电抗器7和电容器9，由于电容器9充电，Vc从零上升到Vo。另外交流输入在下一个半周期内，由于电容器9放电，Vc从Vo下降到零。因此，电流能从输入电压的零相位流过。
(实施例2)
图4表示实施例2的电源装置的电路图。该图的(a)～(d)所示的电源装置分别是在图1(a)～(d)所示的电源装置中增加了二极管和开关装置后的电源装置。
实施例1所示的电源装置在图2(c)所示的状态下，交流电源6的电位升高了相当于电容器9的电压Vc的大小。因此，在轻负载时，输出电压会发生过高的情况。本实施例2的电源装置通过增加二极管和开关装置，负载为一定值以下的轻负载时，通过将开关装置断开，停止对电容器9充电，抑制输出电压上升。
在图4(a)所示的电路中，二极管10连接在桥式整流电路5负的直流输出端5c和电容器9之间。二极管10在交流电源6一侧为阴极，在负的直流输出端5c一侧为阳极。
另外，开关装置11与二极管10并联连接。开关装置11根据负载的大小而开闭。开关装置11如果断开，则由于与共振电流的流向相反的方向连接的二极管10的作用，停止对电容器9充电，所以能防止输出电压过高。开关装置11的开闭能利用例如继电器。
通过将二极管10与开关装置11并联连接，在断开开关装置11后，即使停止电容器9的充电，也能保留图2(c)所示的放电环路。因此，开关装置11断开时，电容器9的电压Vc必然为0，放电结束，开关装置11再次闭合时电容器9能防止流过开关装置11的流过大。另外，电流切断后，能防止电压继续保留在电容器9上，能构成安全的系统。
负载的检测内容可以是输出电压、负载电流、或负载的运行时间等。在使用电动机的机器中，也可以检测电动机的输出转速。
例如，开关装置11开闭时使用继电器，在负载的检测内容为输出电压的情况下，如果输出电压上升到一定的上限值，则通过切断继电器的电流，断开开关装置11，例如输出电压下降到一定的下限值，则使继电器通电，将开关装置11闭合。因此，能将输出电压抑制在一定的上限值和一定的下限值之间。
图4(b)所示的电路是在图1(b)所示的电路中，将二极管10及开关装置11连接在桥式整流电路5的负的直流输出端5c上构成的。连接方法及工作情况与图4(a)所示的电路相同。
图4(c)、(d)所示的电路是分别在图1(c)、(d)所示的电路中连接二极管10及开关装置11构成的，但将它们连接在桥式整流电路5的正的直流输出端5d上，这一点与图4(a)、(b)所示的电路不同。工作情况与图4(a)、(b)所示的电路相同。
(实施例3)
图5表示实施例3的电源装置的电路图。该图中所示的电源装置使用MOSFET作为图4(a)所示的电源电路的开关装置。MOSFET12连接在桥式整流电路5的负的直流输出端5c和电容器9之间。二极管13安装在MOSFET12中，交流电源6一侧是阴极，负的直流输出端5c一侧是阳极。
在不将电压加在MOSFET12的栅极12a上的情况下，漏极12b和源极12c之间没有电流。与源极12c不同，如果正电压加在栅极12a上，则电流从漏极12b流向源极12c。
如果采用本实施例，则由于能将图4中的各图所示的二极管和开关装置的并联电路置换成一个MOSFET，所以能减少零件个数，能小型化，降低成本。
另外，虽然说明了与图4(a)相当的电路，但即使将图4(b)～(d)所示的电路中的二极管和开关装置的并联电路置换成图5所示的MOSFET，也能获得同样的效果。
如上所述，如果采用本发明的电源装置，则由于将电容器连接在桥式整流电路的交流输入端和直流输出端之间，所以能兼顾高功率因数和抑制高次谐波两方面。
另外，由于将轻负载时断开的开关装置和与其并联的二极管连接在电容器和桥式整流电路的直流输出端之间，所以轻负载时停止给电容器充电，能抑制输出电压不必要的上升。

Claims (9)

1.一种电源装置，它有交流电源、对来自上述交流电源的交流进行全波整流的由四个二极管形成的桥式整流电路、以及连接在上述桥式整流电路的直流输出端的平滑电容器，该电源装置的特征在于备有：连接在上述交流电源和上述桥式整流电路的交流输入端之间的电抗器、以及连接在上述桥式整流电路的交流输入端和直流输出端之间的电容器；
上述电容器连接的，是在上述桥式整流电路的交流输入端和正的直流输出端之间，或在上述桥式整流电路的交流输入端和负的直流输出端之间中的任何一方。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：假设上述电容器的两端电压为Vc，上述桥式整流电路的输出电压为Vo，设定上述电抗器的电感值、以及上述电容器的静电电容值，以使来自上述交流电源的交流在上半周期内有共振电流流过上述电抗器及上述电容器，由于上述电容器充电，上述Vc从零上升到Vo，来自上述交流电源的交流在下半周期内，由于上述电容器放电，上述Vc从Vo下降到零。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于：上述电容器连接在上述桥式整流电路的交流输入端和正的直流输出端之间。
4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于：上述电容器连接在上述桥式整流电路的交流输入端和负的直流输出端之间。
5.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于：轻负载时断开的开关装置连接在上述电容器和上述桥式整流电路的直流输出端之间，二极管与上述开关装置并联且连接在使上述电容器停止充电的方向上。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于：上述开关装置连接在上述电容器和上述桥式整流电路的负的直流输出端之间，与上述开关装置并联连接的上述二极管在上述交流电源一侧为阴极，在上述直流输出端一侧为阳极。
7.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于：上述开关装置连接在上述电容器和上述桥式整流电路的正的直流输出端之间，与上述开关装置并联连接的上述二极管在上述交流电源一侧为阳极，在上述直流输出端一侧为阴极。
8.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于：上述开关装置根据输出电压、输出电流、或负载的运转时间控制开关。
9.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于：上述开关装置和并联连接在上述开关装置上的上述二极管由MOSFET构成。
CNB00102373XA 1999-02-17 2000-02-17 电源装置 Expired - Fee Related CN1143426C (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03851399A JP3377959B2 (ja) 1999-02-17 1999-02-17 電源装置
JP38513/99 1999-02-17
JP38513/1999 1999-02-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1268803A CN1268803A (zh) 2000-10-04
CN1143426C true CN1143426C (zh) 2004-03-24

Family

ID=12527363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB00102373XA Expired - Fee Related CN1143426C (zh) 1999-02-17 2000-02-17 电源装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1033806B1 (zh)
JP (1) JP3377959B2 (zh)
CN (1) CN1143426C (zh)
ES (1) ES2193016T3 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3729072B2 (ja) * 2001-01-26 2005-12-21 松下電器産業株式会社 電源装置
JP3708468B2 (ja) * 2001-09-28 2005-10-19 松下電器産業株式会社 電源装置
JP3687641B2 (ja) 2002-10-01 2005-08-24 松下電器産業株式会社 インバ−タエアコン
WO2014086005A1 (zh) * 2012-12-05 2014-06-12 中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 整流牵引装置及内燃动车组
DE102019002098A1 (de) * 2019-03-23 2020-09-24 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Spannungswandler für Gleichstrom
CN114142747A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 台达电子工业股份有限公司 具有谐波补偿的滤波电路

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1257981B (it) * 1991-09-27 1996-02-19 Paolo Tenti Dispositivo di conversione elettrica monostadio.
FR2724507B1 (fr) * 1994-09-12 1996-12-13 Oldham France Sa Circuit redresseur de tension alternative

Also Published As

Publication number Publication date
EP1033806B1 (en) 2003-04-16
EP1033806A2 (en) 2000-09-06
JP2000236666A (ja) 2000-08-29
ES2193016T3 (es) 2003-11-01
CN1268803A (zh) 2000-10-04
JP3377959B2 (ja) 2003-02-17
EP1033806A3 (en) 2001-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102186282B (zh) 一种可提高ac led 灯功率因数的驱动电路
CN1158749C (zh) 控制电路的电源电路
CN1521928A (zh) 具有保持时间的单转换电源转换器
CN1277487A (zh) 电源装置,方法以及电子装置
CN102723886A (zh) 一种高功率因数开关电源及其控制器和控制方法
CN1243404C (zh) 电源装置
CN1143426C (zh) 电源装置
CN1897388A (zh) 开关电源过功耗保护方法及电路
CN100505486C (zh) 电源装置
CN1909346A (zh) 具有三相功率因数校正的集成变换装置
CN1702951A (zh) 电源装置及使用该装置的空气调节器
CN1645707A (zh) 电气设备的电源装置
CN1300923C (zh) 电源装置
CN1260575C (zh) 交流电压欠压检测电路
CN200983561Y (zh) 电压自控型电能回馈器
CN1471213A (zh) 自行车用发电机的充电装置
CN112689363B (zh) 电源转换器
CN108365761A (zh) 一种dc恒压输出变换器
CN110011529B (zh) 运行控制方法、装置、电路、家电设备和计算机存储介质
CN1414691A (zh) 无谐波污染高压变频器能量回馈装置及其方法
CN1235448C (zh) 泵激支持用的扼流圈
CN2713730Y (zh) 软开关升压及正弦电流逆变型串级调速装置主电路
CN1909319A (zh) 具有双栅极双向hemt的高效涌流限制电路
CN2618368Y (zh) 一种软开关升压及正弦电流逆变型串级调速装置
JPS586078A (ja) インバ−タ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20040324

Termination date: 20150217

EXPY Termination of patent right or utility model