JP2000122736A - 交流電圧調整装置 - Google Patents
交流電圧調整装置Info
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- JP2000122736A JP2000122736A JP10291831A JP29183198A JP2000122736A JP 2000122736 A JP2000122736 A JP 2000122736A JP 10291831 A JP10291831 A JP 10291831A JP 29183198 A JP29183198 A JP 29183198A JP 2000122736 A JP2000122736 A JP 2000122736A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】入力交流電源の電圧を連続的に調整した値の交
流に変換し、その際の高調波の発生と電源力率の低下を
抑制した交流電圧調整装置を提供する。 【解決手段】交流電圧調整装置２をダイオード２１〜２
４からなる単相全波ダイオードブリッジと、トランジス
タ２５と、フィルタ回路２６とで構成し、トランジスタ
２５をＰＷＭ制御によりオン・オフさせ、この単相全波
ダイオードブリッジの交流出力にフィルタ回路２６を介
することにより、連続的に調整した値の交流に変換して
負荷３に給電する。
流に変換し、その際の高調波の発生と電源力率の低下を
抑制した交流電圧調整装置を提供する。 【解決手段】交流電圧調整装置２をダイオード２１〜２
４からなる単相全波ダイオードブリッジと、トランジス
タ２５と、フィルタ回路２６とで構成し、トランジスタ
２５をＰＷＭ制御によりオン・オフさせ、この単相全波
ダイオードブリッジの交流出力にフィルタ回路２６を介
することにより、連続的に調整した値の交流に変換して
負荷３に給電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、入力交流電源の
電圧を連続的に調整した値の交流に変換する交流電圧調
整装置に関する。
電圧を連続的に調整した値の交流に変換する交流電圧調
整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の交流電圧調整装置は、例えば電
灯負荷，ヒーター等の抵抗負荷，誘導性負荷，整流器負
荷，容量性負荷などに使用され、このような負荷に対し
て、従来は単巻変圧器のタップ切替え、逆並列接続のサ
イリスタそれぞれの導通角制御などの方法により得られ
る交流を前記負荷に給電していた。
灯負荷，ヒーター等の抵抗負荷，誘導性負荷，整流器負
荷，容量性負荷などに使用され、このような負荷に対し
て、従来は単巻変圧器のタップ切替え、逆並列接続のサ
イリスタそれぞれの導通角制御などの方法により得られ
る交流を前記負荷に給電していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記単巻変圧器のタッ
プの切り替える方法では、入力交流電源の電圧を連続的
に調整した値の交流に変換することが困難であり、ま
た、前記サイリスタの導通を制御する方法では、高調波
の発生や電源力率の低下を招いていた。
プの切り替える方法では、入力交流電源の電圧を連続的
に調整した値の交流に変換することが困難であり、ま
た、前記サイリスタの導通を制御する方法では、高調波
の発生や電源力率の低下を招いていた。
【０００４】この発明の目的は上記問題点を解決し、入
力交流電源の電圧を連続的に調整した値の交流に変換
し、その際の高調波の発生と電源力率とを抑制した交流
電圧調整装置を提供することにある。
力交流電源の電圧を連続的に調整した値の交流に変換
し、その際の高調波の発生と電源力率とを抑制した交流
電圧調整装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この第１の発明は、単相
全波ダイオードブリッジと、ＰＷＭ制御に基づきオン・
オフする自己消弧形素子とから構成された半導体スイッ
チ回路を備え、単相全波ダイオードブリッジの交流端子
の一端と入力交流電源の一端とを接続し、前記単相全波
ダイオードブリッジの交流端子の他端とフィルタ回路の
入力の一端とを接続し、前記入力交流電源の他端と前記
フィルタ回路の入力の他端とを接続し、前記単相全波ダ
イオードブリッジの直流端子の両端に前記自己消弧形素
子を接続し、前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接
続してなる交流電圧調整装置とする。
全波ダイオードブリッジと、ＰＷＭ制御に基づきオン・
オフする自己消弧形素子とから構成された半導体スイッ
チ回路を備え、単相全波ダイオードブリッジの交流端子
の一端と入力交流電源の一端とを接続し、前記単相全波
ダイオードブリッジの交流端子の他端とフィルタ回路の
入力の一端とを接続し、前記入力交流電源の他端と前記
フィルタ回路の入力の他端とを接続し、前記単相全波ダ
イオードブリッジの直流端子の両端に前記自己消弧形素
子を接続し、前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接
続してなる交流電圧調整装置とする。
【０００６】また第２の発明は、単相全波ダイオードブ
リッジと、ＰＷＭ制御に基づきオン・オフする第１の自
己消弧形素子と、前記入力交流電源の電圧極性に同期し
てオン・オフする第２の自己消弧形素子と、該第２の自
己消弧形素子に逆並列接続される第１のダイオードと、
前記第２の自己消弧形素子とは逆位相でオン・オフする
第３の自己消弧形素子と、該第３の自己消弧形素子に逆
並列接続される第２のダイオードとから構成された半導
体スイッチ回路を備え、単相全波ダイオードブリッジの
交流端子の一端と前記入力交流電源の一端とを接続し、
前記単相全波ダイオードブリッジの交流端子の他端とフ
ィルタ回路の入力の一端とを接続し、前記入力交流電源
の他端と前記フィルタ回路の入力の他端とを接続し、前
記単相全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に前記
第１の自己消弧形素子を接続し、前記フィルタ回路の入
力の両端に前記第２の自己消弧形素子と第３の自己消弧
形素子とを逆極性に直列接続した回路の両端を接続し、
前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接続してなる交
流電圧調整装置とする。
リッジと、ＰＷＭ制御に基づきオン・オフする第１の自
己消弧形素子と、前記入力交流電源の電圧極性に同期し
てオン・オフする第２の自己消弧形素子と、該第２の自
己消弧形素子に逆並列接続される第１のダイオードと、
前記第２の自己消弧形素子とは逆位相でオン・オフする
第３の自己消弧形素子と、該第３の自己消弧形素子に逆
並列接続される第２のダイオードとから構成された半導
体スイッチ回路を備え、単相全波ダイオードブリッジの
交流端子の一端と前記入力交流電源の一端とを接続し、
前記単相全波ダイオードブリッジの交流端子の他端とフ
ィルタ回路の入力の一端とを接続し、前記入力交流電源
の他端と前記フィルタ回路の入力の他端とを接続し、前
記単相全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に前記
第１の自己消弧形素子を接続し、前記フィルタ回路の入
力の両端に前記第２の自己消弧形素子と第３の自己消弧
形素子とを逆極性に直列接続した回路の両端を接続し、
前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接続してなる交
流電圧調整装置とする。
【０００７】この発明によれば、前記全波ダイオードブ
リッジの直流端子の両端に接続されＰＷＭ制御に基づい
てオン・オフする自己消弧形素子とフィルタ回路とによ
り、入力交流電源の電圧を連続的に調整した値の交流に
変換でき、その際の高調波の発生と電源力率の低下とが
抑制される。
リッジの直流端子の両端に接続されＰＷＭ制御に基づい
てオン・オフする自己消弧形素子とフィルタ回路とによ
り、入力交流電源の電圧を連続的に調整した値の交流に
変換でき、その際の高調波の発生と電源力率の低下とが
抑制される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施例
を示す交流電圧調整装置の回路構成図であり、１は商用
電源などの入力交流電源、２は交流電圧調整装置、３
は、例えば電灯，ヒーター，整流器，容量性回路などの
負荷を示す。
を示す交流電圧調整装置の回路構成図であり、１は商用
電源などの入力交流電源、２は交流電圧調整装置、３
は、例えば電灯，ヒーター，整流器，容量性回路などの
負荷を示す。
【０００９】この交流電圧調整装置２は単相全波ダイオ
ードブリッジを形成するダイオード２１，２２，２３，
２４と、自己消弧形素子としてのトランジスタ２５と、
周知の低域通過フィルタで形成されるフィルタ回路２６
とから構成されている。
ードブリッジを形成するダイオード２１，２２，２３，
２４と、自己消弧形素子としてのトランジスタ２５と、
周知の低域通過フィルタで形成されるフィルタ回路２６
とから構成されている。
【００１０】図１に示した交流電圧調整装置２の動作
を、図２に示す波形図を参照しつつ、以下に説明する。
を、図２に示す波形図を参照しつつ、以下に説明する。
【００１１】先ず、トランジスタ２５は図示しない制御
回路によりフィルタ回路２６の出力電圧（ＶL ）、すな
わち負荷３に架かる電圧が所望の値になるように、ＰＷ
Ｍ制御されたオン・オフ信号が与えられる（図２（ハ）
参照）。
回路によりフィルタ回路２６の出力電圧（ＶL ）、すな
わち負荷３に架かる電圧が所望の値になるように、ＰＷ
Ｍ制御されたオン・オフ信号が与えられる（図２（ハ）
参照）。
【００１２】このとき、図２（イ）に示す入力交流電源
１の電圧（ＶS ）に対してトランジスタ２５の両端電圧
（ＶT ）は、図２（ロ）に示す如く、前記ＰＷＭ制御に
より裁断された整流波形になり、トランジスタ２５がオ
フしているときに架かる電圧の瞬時値は、入力交流電源
１の電圧（ＶS ）の瞬時値とほぼ等しい値である。
１の電圧（ＶS ）に対してトランジスタ２５の両端電圧
（ＶT ）は、図２（ロ）に示す如く、前記ＰＷＭ制御に
より裁断された整流波形になり、トランジスタ２５がオ
フしているときに架かる電圧の瞬時値は、入力交流電源
１の電圧（ＶS ）の瞬時値とほぼ等しい値である。
【００１３】またこのとき、フィルタ回路２６の入力電
圧、すなわちダイオード２１〜２４とトランジスタ２５
とからなる半導体スイッチ回路の出力電圧（ＶO ）は、
図２（ニ）に示す如く、裁断された交流波形となり、そ
の瞬時値は入力交流電源１の電圧（ＶS ）の瞬時値とほ
ぼ等しい値である。
圧、すなわちダイオード２１〜２４とトランジスタ２５
とからなる半導体スイッチ回路の出力電圧（ＶO ）は、
図２（ニ）に示す如く、裁断された交流波形となり、そ
の瞬時値は入力交流電源１の電圧（ＶS ）の瞬時値とほ
ぼ等しい値である。
【００１４】フィルタ回路２６では入力される前記裁断
された交流波形を、図２（ホ）に示す如く、入力交流電
源１の電圧（ＶS ）とはほぼ同相で、且つ滑らかな交流
波形に整形して出力する。
された交流波形を、図２（ホ）に示す如く、入力交流電
源１の電圧（ＶS ）とはほぼ同相で、且つ滑らかな交流
波形に整形して出力する。
【００１５】なお、図２に示した波形図では入力交流電
源１の電圧（ＶS ）の位相に同期してトランジスタ２５
をオン・オフさせているが、例えば前記ＰＷＭ制御にお
けるキャリア周波数をより高くすることにより、入力交
流電源１の電圧（ＶS ）の位相に同期させなくてもよ
い。
源１の電圧（ＶS ）の位相に同期してトランジスタ２５
をオン・オフさせているが、例えば前記ＰＷＭ制御にお
けるキャリア周波数をより高くすることにより、入力交
流電源１の電圧（ＶS ）の位相に同期させなくてもよ
い。
【００１６】図３は、この発明の第２の実施例を示す交
流電圧調整装置の回路構成図であり、図１に示した第１
の実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付
して、その説明を省略する。
流電圧調整装置の回路構成図であり、図１に示した第１
の実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付
して、その説明を省略する。
【００１７】すなわち図３に示した交流電圧調整装置４
にはダイオード２１〜２４，第１の自己消弧形素子とし
てのトランジスタ２５，フィルタ回路２６の他に、第２
の自己消弧形素子としてのトランジスタ４１と、第１の
ダイオードとしてのダイオード４２と、第３の自己消弧
形素子としてのトランジスタ４３と、第２のダイオード
としてのダイオード４４とを備えている。
にはダイオード２１〜２４，第１の自己消弧形素子とし
てのトランジスタ２５，フィルタ回路２６の他に、第２
の自己消弧形素子としてのトランジスタ４１と、第１の
ダイオードとしてのダイオード４２と、第３の自己消弧
形素子としてのトランジスタ４３と、第２のダイオード
としてのダイオード４４とを備えている。
【００１８】図３に示した交流電圧調整装置４におい
て、ダイオード２１〜２４，トランジスタ２５，フィル
タ回路２６に係わる動作波形は図４（イ）〜（ハ），
（へ），（ト）に示し、前述の図２（イ）〜（ホ）の動
作波形と同様であるので、ここではトランジスタ４１，
４３とダイドード４２，４４の動作を中心に、図４に示
した波形図を参照しつつ、以下に説明する。
て、ダイオード２１〜２４，トランジスタ２５，フィル
タ回路２６に係わる動作波形は図４（イ）〜（ハ），
（へ），（ト）に示し、前述の図２（イ）〜（ホ）の動
作波形と同様であるので、ここではトランジスタ４１，
４３とダイドード４２，４４の動作を中心に、図４に示
した波形図を参照しつつ、以下に説明する。
【００１９】先ず、トランジスタ４１は、図４（ニ）に
示す如く、図示しない制御回路により入力交流電源１の
電圧（ＶS ）の正極性の半サイクルの期間（図４（イ）
参照）オン状態とし、前記電圧（ＶS ）の負極性の半サ
イクルの期間オフ状態とし、また、トランジスタ４３
は、図４（ホ）に示す如く、前記制御回路によりトラン
ジスタ４１とは逆位相でオン・オフする。
示す如く、図示しない制御回路により入力交流電源１の
電圧（ＶS ）の正極性の半サイクルの期間（図４（イ）
参照）オン状態とし、前記電圧（ＶS ）の負極性の半サ
イクルの期間オフ状態とし、また、トランジスタ４３
は、図４（ホ）に示す如く、前記制御回路によりトラン
ジスタ４１とは逆位相でオン・オフする。
【００２０】すなわち、前記電圧（ＶO ）は、図４
（ヘ）に示す如く、裁断された交流波形であり、入力交
流電源１側が負荷５側から見てオープン状態になる期間
（＝トランジスタ２５がオフの期間）があり、負荷５が
誘導性負荷のときに、この負荷５の電流の一部が、前記
期間にオン状態にあるトランジスタ４１（図４（ニ）参
照）とダイオード４４の経路、または前記期間にオン状
態にあるトランジスタ４３（図４（ホ）参照）とダイオ
ード４１の経路に流れるようにしている。
（ヘ）に示す如く、裁断された交流波形であり、入力交
流電源１側が負荷５側から見てオープン状態になる期間
（＝トランジスタ２５がオフの期間）があり、負荷５が
誘導性負荷のときに、この負荷５の電流の一部が、前記
期間にオン状態にあるトランジスタ４１（図４（ニ）参
照）とダイオード４４の経路、または前記期間にオン状
態にあるトランジスタ４３（図４（ホ）参照）とダイオ
ード４１の経路に流れるようにしている。
【００２１】この交流電圧調整装置４の負荷５として
は、上述の如く、誘導性負荷が好適であるが、先述の負
荷３と同様なものに対しても適用できる。
は、上述の如く、誘導性負荷が好適であるが、先述の負
荷３と同様なものに対しても適用できる。
【００２２】なお図３に示した回路構成図において、ト
ランジスタ４１とダイオード４２とからなる逆並列回路
と、トランジスタ４３とダイオード４４とからなる逆並
列回路とを入れ換えた構成、すなわち、トランジスタ４
１のエミッタ端子とトランジスタ４３のエミッタ端子と
を接続し、トランジスタ４３のコレクタ端子とダイオー
ド２４とダイオード２３の接続点とを接続し、トランジ
スタ４１のコレクタ端子と入力交流電源１の他端とを接
続した構成でもよい。
ランジスタ４１とダイオード４２とからなる逆並列回路
と、トランジスタ４３とダイオード４４とからなる逆並
列回路とを入れ換えた構成、すなわち、トランジスタ４
１のエミッタ端子とトランジスタ４３のエミッタ端子と
を接続し、トランジスタ４３のコレクタ端子とダイオー
ド２４とダイオード２３の接続点とを接続し、トランジ
スタ４１のコレクタ端子と入力交流電源１の他端とを接
続した構成でもよい。
【００２３】さらに図１または図３に示した回路構成図
においては、自己消弧形素子としてトランジスタを適用
した例を示したが、ＭＯＳ−ＦＥＴ，ＩＧＢＴ，ＧＴＯ
なども使用することができる。
においては、自己消弧形素子としてトランジスタを適用
した例を示したが、ＭＯＳ−ＦＥＴ，ＩＧＢＴ，ＧＴＯ
なども使用することができる。
【００２４】
【発明の効果】この発明の交流電圧調整装置によれば、
全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に接続されＰ
ＷＭ制御に基づいてオン・オフする自己消弧形素子とフ
ィルタ回路とにより、入力交流電源の電圧を連続的に調
整した値の交流に変換でき、その際の高調波の発生と電
源力率の低下とが抑制される。
全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に接続されＰ
ＷＭ制御に基づいてオン・オフする自己消弧形素子とフ
ィルタ回路とにより、入力交流電源の電圧を連続的に調
整した値の交流に変換でき、その際の高調波の発生と電
源力率の低下とが抑制される。
【００２５】また第２の発明の交流電圧調整装置は、誘
導性負荷に給電する際に好適な交流電圧調整装置であ
る。
導性負荷に給電する際に好適な交流電圧調整装置であ
る。
【図１】この発明の第１の実施例を示す交流電圧調整装
置の回路構成図
置の回路構成図
【図２】図１の動作を説明する波形図
【図３】この発明の第２の実施例を示す交流電圧調整装
置の回路構成図
置の回路構成図
【図４】図３の動作を説明する波形図
１…入力交流電源、２…交流電圧調整装置、３…負荷、
４…交流電圧調整装置、５…負荷、２１〜２４…ダイオ
ード、２５…トランジスタ、２６…フィルタ回路、４１
…トランジスタ、４２…ダイオード、４３…トランジス
タ、４４…ダイオード。
４…交流電圧調整装置、５…負荷、２１〜２４…ダイオ
ード、２５…トランジスタ、２６…フィルタ回路、４１
…トランジスタ、４２…ダイオード、４３…トランジス
タ、４４…ダイオード。
Claims (2)
- 【請求項１】単相全波ダイオードブリッジと、ＰＷＭ制
御に基づきオン・オフする自己消弧形素子とから構成さ
れた半導体スイッチ回路を備え、 単相全波ダイオードブリッジの交流端子の一端と入力交
流電源の一端とを接続し、 前記単相全波ダイオードブリッジの交流端子の他端とフ
ィルタ回路の入力の一端とを接続し、 前記入力交流電源の他端と前記フィルタ回路の入力の他
端とを接続し、 前記単相全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に前
記自己消弧形素子を接続し、 前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接続したことを
特徴とする交流電圧調整装置。 - 【請求項２】単相全波ダイオードブリッジと、ＰＷＭ制
御に基づきオン・オフする第１の自己消弧形素子と、前
記入力交流電源の電圧極性に同期してオン・オフする第
２の自己消弧形素子と、該第２の自己消弧形素子に逆並
列接続される第１のダイオードと、前記第２の自己消弧
形素子とは逆位相でオン・オフする第３の自己消弧形素
子と、該第３の自己消弧形素子に逆並列接続される第２
のダイオードとから構成された半導体スイッチ回路を備
え、 単相全波ダイオードブリッジの交流端子の一端と前記入
力交流電源の一端とを接続し、 前記単相全波ダイオードブリッジの交流端子の他端とフ
ィルタ回路の入力の一端とを接続し、 前記入力交流電源の他端と前記フィルタ回路の入力の他
端とを接続し、 前記単相全波ダイオードブリッジの直流端子の両端に前
記第１の自己消弧形素子を接続し、 前記フィルタ回路の入力の両端に前記第２の自己消弧形
素子と第３の自己消弧形素子とを逆極性に直列接続した
回路の両端を接続し、 前記フィルタ回路の出力の両端に負荷を接続したことを
特徴とする交流電圧調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291831A JP2000122736A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 交流電圧調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10291831A JP2000122736A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 交流電圧調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000122736A true JP2000122736A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17773993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10291831A Withdrawn JP2000122736A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 交流電圧調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000122736A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT500546A1 (de) * | 2001-08-31 | 2006-01-15 | Kolar Johann W | Dreiphasiger hybrid-wechselspannungs- wechselspannungs-direktumrichter minimaler komplexität und hoher kommutierungssicherheit |
| CN107147303A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-08 | 河北工业大学 | 一种单相x型互错式三电平交流调压电路 |
-
1998
- 1998-10-14 JP JP10291831A patent/JP2000122736A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT500546A1 (de) * | 2001-08-31 | 2006-01-15 | Kolar Johann W | Dreiphasiger hybrid-wechselspannungs- wechselspannungs-direktumrichter minimaler komplexität und hoher kommutierungssicherheit |
| AT500546B1 (de) * | 2001-08-31 | 2009-01-15 | Kolar Johann W | Dreiphasiger hybrid-wechselspannungs- wechselspannungs-direktumrichter minimaler komplexität und hoher kommutierungssicherheit |
| CN107147303A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-08 | 河北工业大学 | 一种单相x型互错式三电平交流调压电路 |
| CN107147303B (zh) * | 2017-07-07 | 2023-10-10 | 河北工业大学 | 一种单相x型互错式三电平交流调压电路 |
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