JP2000315116A

JP2000315116A - 交流電源供給装置

Info

Publication number: JP2000315116A
Application number: JP11123621A
Authority: JP
Inventors: Osayasu Sato; 修康佐藤
Original assignee: J PURASESU KK; Purasesu Kk J
Current assignee: J PURASESU KK; Purasesu Kk J
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】入力交流電源の電圧変動や波形歪みを補正し
て、所定の電圧で良好な波形の交流電源を負荷へ供給す
る。入力電源側の電源ノイズが出力側へ伝達されるのを
抑制するとともに、負荷側（出力側）で発生した電源ノ
イズが入力電源側へ伝達されるのを抑制する。【解決手段】ノイズカット構造のトランス２の１次側
主巻線２ａに入力交流電源ＶＩを供給する。補正電圧発
生部３は、入力交流電源ＶＩの電圧と目標交流出力電圧
との偏差に対応した補正電圧ＶＣを生成して出力する。
補正電圧発生部３は、入力交流電源ＶＩの電圧と目標交
流出力電圧との偏差ならびに出力交流電源ＶＯの電圧と
目標交流出力電圧との偏差に対応した補正電圧ＶＣを発
生するようにしてもよい。補正電圧ＶＣを１次側制御巻
線２ｂへ供給する。入力交流電源ＶＩと補正電圧ＶＣと
が合成された出力交流電源ＶＯが２次側巻線２ｃに出力
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、入力交流電源の
電圧変動や波形歪みを補正して、所定の電圧で良好な波
形の交流電源を負荷へ供給できるようにした交流電源供
給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンパクト版電気工学ポケットブック
（電気学会編）１３編７・４に電圧制御に関して次のこ
とが記載されている。電力系統の電圧は、需要・供給力
の変化にともなって、絶えず変動する。電圧が変動する
と需要家の各種電気機器の正常な使用あるいは寿命など
に影響を与えるので、下記の値を目標としている。１００Ｖ配電線１０１±６Ｖ２００Ｖ配電線２０２±２０Ｖ特高需要家 ±５％程度一方、電力供給側も発電機や変圧器、発電所内補機類な
ど電力機器が正常な機能を発揮し、系統の安定，効率運
用をはかるために、系統各所の電圧を公称電圧の±５％
以内に経済的に保つような電圧無効電力制御が必要であ
る。

【０００３】このように、電力供給においては末端の供
給電圧を供給規定に合せるべく電圧供給を配慮せねばな
らない。このため、電力網の拡大と共に供給電圧の平均
値は高めになっていく傾向ある。この傾向は近年特に増
大してきている。

【０００４】通常の負荷である電気製品は、電源電圧変
動，配電電圧降下等の供給される電圧の変動を考慮し
て、その下限値でも作動に支障がないよう設計されてい
る。このように設計された負荷に過剰電圧が供給される
と、負荷の電力消費が増大することがある。そこで、負
荷に供給する電圧を適切な電圧に調整することのできる
出力電圧制御装置が種々提案されている。

【０００５】出力電圧の制御方式としては、（イ）電圧
降下トランスを用いたダウントランス方式、（ロ）リア
クトルまたはトランスをタップにより切り替え出力電圧
を段階的に制御するタップ切り替え方式、（ハ）トラン
スにサイリスタ等の電力用スイッチング素子を組み合わ
せ位相制御によって一定の出力電圧を供給する位相制御
型定電圧方式、（ニ）電源回路に直列にブースタートラ
ンスを介設しブースタートランスをＰＷＭ制御によって
制御して出力電圧を一定に保つブースタートランス方式
等が代表的なものとして知られている。

【０００６】図１２はダウントランス方式を用いた従来
の出力電圧制御装置の回路構成図である。図１２に示す
出力電圧制御装置１００は、ダウントランス（電圧降下
トランス）１０１を介して入力電圧よりも数パーセント
程度低い電圧を出力するものである。例えば、単相で周
波数５０ヘルツ（Ｈｚ）または周波数６０ヘルツ（Ｈ
ｚ）で電源電圧がＥボルトの入力交流電源に対して、単
相で周波数５０ヘルツ（Ｈｚ）または周波数６０ヘルツ
（Ｈｚ）で電源電圧が（０．９５〜０．９７）Ｅボルト
の交流電源を出力する。

【０００７】図１３はタップ切り替え方式を用いた従来
の出力電圧制御装置の回路構成図である。図１３に示す
出力電圧制御装置１１０は、サイリスタ等を用いて構成
した各スイッチ回路Ｓ０，Ｓ０，Ｓ３，Ｓ６の開閉を制
御することで、リアクトルまたはトランスのタップを切
り替えて、出力電圧を段階的に制御するものである。例
えば、単相で周波数５０ヘルツ（Ｈｚ）または周波数６
０ヘルツ（Ｈｚ）で電源電圧がＥボルトの入力交流電源
に対して、単相で周波数５０ヘルツ（Ｈｚ）または周波
数６０ヘルツ（Ｈｚ）で電源電圧が（０．９４〜０．９
７）Ｅボルトの交流電源を出力する。出力電圧は段階的
に（ステップ的に）に変化する。

【０００８】図１４は位相制御定電圧方式を用いた従来
の出力電圧制御装置のブロック構成図である。図１４に
示す出力電圧制御装置１２０は、トランスＴと、第１の
リアクトルＬ１と、第２のリアクトルＬ２と、２個のサ
イリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２と、制御装置１２１とから
なる。制御装置１２１は、入力交流電源から電力の供給
を受けて動作する（入力交流電源から制御装置動作用の
直流電源を生成し、生成した直流電源で動作する）。こ
の出力電圧制御装置１２０は、入力交流電源電圧の変動
ならびに負荷の変動に対して、負荷へ一定の出力電圧を
供給できる。制御装置１２１は、制御装置１２１内の基
準電圧と出力電圧とを比較し、各サイリスタＳＣＲ１，
ＳＣＲ２の通電量を制御することで、出力電圧を定電圧
化する。

【０００９】入力電圧の低下または負荷電流の増加に伴
って出力電圧が低下すると、制御装置１２１は、各サイ
リスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の通電量を増加させる。各サ
イリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２−第１のリアクトルＬ１−
トランスＴの１次側巻線の一部の経路でトランスＴの一
次側巻線に供給される電力を増加させることで、出力電
圧を上昇させる。入力電圧の上昇または負荷の減少に伴
って出力電圧が上昇すると、制御装置１２１は、各サイ
リスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２の通電量を減少させる。各サ
イリスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２−第１のリアクトルＬ１−
トランスＴの１次側巻線の一部の経路でトランスＴの一
次側巻線に供給される電力を減少させることで、出力電
圧を低下させる。このように制御装置１２１は、各サイ
リスタＳＣＲ１，ＳＣＲ２を介してトランスＴの１次側
巻線の一部に供給する電力を位相制御することで、出力
電圧を基準電圧とする。

【００１０】図１５はブースタートランス方式を用いた
従来の出力電圧制御装置のブロック構成図である。図１
５に示す出力電圧制御装置１３０は、ブースタートラン
ス（ブースター変圧器）ＢＴと、ＰＷＭユニット１３１
とからなる。この出力電圧制御装置１３０は、ブースタ
ートランス（ブースター変圧器）ＢＴを主回路に直列に
介設し、このブースタートランス（ブースター変圧器）
ＢＴに対してＰＷＭ制御により電圧補償を行なって出力
電圧の値を一定に保つものである。この出力電圧制御装
置１３０は、入力電圧波形が正弦波であれば、ＰＷＭユ
ニット１３１内部のフィルターによってブースタートラ
ンスＢＴの入力電圧波形を正弦波とすることができるの
で、出力電圧波形も正弦波とすることができる。

【００１１】この出力電圧制御装置１３０は、位相制御
方式ではなく正弦波ＰＷＭ制御方式をとっており、ブー
スタートランスＢＴを介して入力電圧に対して負の電圧
補償（３〜１００パーセント程度）を行なうことができ
る。このため、入力電源が正弦波形であれば（入力電源
電圧波形が歪んでいなければ）、出力電圧波形も正弦波
形となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ダウントランス方式
は、ダウントランスの巻線比に応じて電圧変換を行なう
だけであるため、入力電圧が変動すると出力電圧も変動
してしまう。また、入力電圧が低下した場合には、負荷
（出力側）へ必要とする電圧を供給できない場合があ
る。さらに、入力側の電源ノイズがダウントランスの１
次巻線と２次巻線との間に生ずる容量成分を介して出力
側に伝達されてしまう。

【００１３】タップ切り替え方式は、入力電圧と出力電
圧の比を段階的に変化させることができるが、入力電圧
よりも高い電圧を出力させることはできない。このた
め、入力電圧が低下した場合には、負荷（出力側）へ必
要とする電圧を供給できない場合がある。また、入力側
の電圧変動が激しい場合には、電圧可変ステップ幅を大
きく設定しないとタップ切り替えが頻繁に発生する。さ
らに、タップ切り替え方式は、負荷側の特性によっては
電圧と電流のゼロクロス点、即ち位相が異なってくるた
めに、サイリスタ等を用いてタップ切り替えを行なう際
には、サージ電圧の発生やノイズ発生に注意する必要が
ある。タップ切り替え方式は、入力側のコモンモードノ
イズが出力側へ伝達されるのをある程度阻止することが
できるが、入力側のノーマルモードノイズは出力側へ伝
達されてしまう。

【００１４】位相制御定電圧方式は、サイリスタ等の電
力用スイッチング素子の通電位相を制御する方式である
ために、正弦波電圧を出力することができない。このた
め、位相制御定電圧方式の出力電圧制御装置は、容量性
の負荷に適用できない。また、位相制御定電圧方式は、
誘導性の負荷に対しても、出力電圧波形の歪みおよび入
力力率の低下等の問題が生ずることが多い。さらに、位
相制御定電圧方式では、出力波形に発生した高調波成分
を除去するためにリアクトルとコンデンサとからなフィ
ルタ回路を備える必要がある。位相制御定電圧方式は、
一般的なトランスを用いる構成であるため、一次側巻
線，二次側巻線間に生ずる静電容量によって入力側の電
源ノイズが出力側へ伝達されてしまう。

【００１５】ブースタートランス方式は、従来の位相制
御定電圧方式の欠点であった負荷特性による対応力の問
題、出力波形の歪み等の問題を解消できる。しかし、ブ
ースタートランス方式においても、入力電源（主電源）
の電圧波形が正弦波でなく歪みを含んでいる場合や入力
電源（主電源）にノイズが重畳している場合には、波形
歪みやノイズが出力波形に直接表れてしまうという問題
がある。また、入力電源電圧が負荷の適正下限電圧以下
に低下した場合には、負荷へ安定した電源を供給できな
い。ブースタートランス方式でも、入力側の電源ノイズ
が出力側へ伝達されてしまうという問題がある。

【００１６】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、入力交流電源の電圧変動や波形歪みを
補正して、所定の電圧で良好な波形の交流電源を負荷へ
供給することのできる交流電源供給装置を提供すること
を第１の目的とする。また、入力電源側の電源ノイズが
出力側へ伝達されるのを抑制するとともに、負荷側（出
力側）で発生した電源ノイズが入力電源側へ伝達される
のを抑制することのできる交流電源供給装置を提供する
ことを第２の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係る交流電源供給装置は、入力交流電源の電
圧と目標とする交流出力電圧との偏差に対応した補正電
圧を発生する補正電圧発生部と、２組の１次巻線と１組
の２次巻線とを有するトランスとを備え、トランスの一
方の１次巻線に入力交流電源を供給し、トランスの他方
の１次巻線に補正電圧発生部で発生させた補正電圧を供
給することで、トランスの２次巻線から安定化された交
流電源を取り出すことを特徴とする。

【００１８】請求項１に係る交流電源供給装置は、トラ
ンスの一方の１次巻線に入力交流電源を供給し、トラン
スの他方の１次巻線に入力交流電源の電圧と目標とする
交流出力電圧との偏差に対応した補正電圧を供給するの
で、トランスの２次巻線からは入力交流電源と補正電圧
とを合成した交流電源が出力される。例えば、入力交流
電源の電圧が目標とする交流出力電圧よりも高い場合、
補正電圧発生部からはその高い電圧分を補正する補正電
圧が出力される。そして、トランスを介して入力交流電
源と補正電圧とが合成されて出力される。したがって、
負荷へ供給される出力電圧は目標とする交流出力電圧と
なる。言い換えれば、入力交流電源の電圧と目標とする
交流出力電圧との偏差に基づいて出力交流電源をフィー
ドフォワード制御することができる。これにより、入力
交流電源の電圧が変動しても、出力電圧が安定化された
出力交流電源を負荷へ供給できる。また、入力交流電源
の電圧波形に歪みが生じていても、その波形歪みを補正
することができる。したがって、目標とする交流出力電
圧の波形を正弦波に設定することで、入力交流電源の電
圧波形に歪みが生じていても、良好な正弦波波形を有す
る出力交流電源を得ることができる。

【００１９】請求項２に係る交流電源供給装置は、出力
交流電源の電圧と目標とする交流出力電圧との偏差に対
応した補正電圧を発生する補正電圧発生部と、２組の１
次巻線と１組の２次巻線とを有するトランスとを備え、
トランスの一方の１次巻線に入力交流電源を供給し、ト
ランスの他方の１次巻線に補正電圧発生部で発生させた
補正電圧を供給することで、トランスの２次巻線から安
定化された交流電源を取り出すことを特徴とする。

【００２０】請求項２に係る交流電源供給装置は、出力
交流電源の電圧と目標とする交流出力電圧との偏差に基
づいて、出力交流電源の電圧が目標とする交流出力電圧
となるようフィードバック制御する。例えば、入力交流
電源の電圧低下に伴って出力交流電源の電圧が低下する
と、電圧低下した出力交流電源の電圧と目標とする交流
出力電圧との偏差に対応した補正電圧が補正電圧発生部
から出力される。そして、トランスによって入力交流電
源と補正電圧とが合成されて出力される。したがって、
交流出力電圧は目標とする交流出力電圧となる。このよ
うに、入力交流電源の電圧が変動しても、出力電圧が安
定化された出力交流電源を負荷へ供給できる。また、入
力交流電源の電圧波形に歪みが生じていても、その波形
歪みを補正することができる。したがって、目標とする
交流出力電圧の波形を正弦波に設定することで、入力交
流電源の電圧波形に歪みが生じていても、良好な正弦波
波形を有する出力交流電源を得ることができる。

【００２１】請求項３に係る交流電源供給装置は、入力
交流電源の電圧と目標とする交流出力電圧との偏差と出
力交流電源の電圧と目標とする交流出力電圧との偏差と
を合成した合成偏差に対応する補正電圧を発生する補正
電圧発生部と、２組の１次巻線と１組の２次巻線とを有
するトランスとを備え、トランスの一方の１次巻線に入
力交流電源を供給し、トランスの他方の１次巻線に前記
補正電圧発生部で発生させた補正電圧を供給すること
で、トランスの２次巻線から安定化された交流電源を取
り出すことを特徴とする。

【００２２】請求項３に係る交流電源供給装置は、請求
項１に係るフィードフォワード制御と請求項２に係るフ
ィードバック制御とを併用する構成としたので、出力交
流電源の電圧ならびに波形をより高速に且つ安定に制御
することができる。これにより、負荷へ供給する電圧を
より正確に且つ安定にすることができ、負荷に供給する
電圧波形をより良好な波形とすることができる。

【００２３】なお、トランスはノイズカットトランスを
用いるのが好ましい。ノイズカットトランスを用いるこ
とで、入力交流電源側のノイズが負荷側へ伝達されるの
を阻止できるとともに、負荷側で発生したノイズが入力
交流電源側へ伝達されるのを防止できる。これにより、
高調波成分や高周波ノイズの低減された出力交流電源を
得ることができる。

【００２４】また、トランスは、２組の１次巻線を一括
して樹脂モールドするとともに、２次巻線はシールド材
にてシールドする構造としてもよい。

【００２５】このような構造とすることで、１次巻線と
２次巻線との間に静電容量を低減することができ、１次
巻線と２次巻線との間に静電容量結合によるノイズ混入
を防止できる。

【００２６】さらに、トランスの２次巻線の両端間にノ
イズ吸収用のコンデンサを接続するのが好ましい。

【００２７】トランスの２次巻線の両端間にノイズ吸収
用のコンデンサを接続することで、ノーマルモードノイ
ズを低減することができる。これにより、負荷へノイズ
成分の低減された良好な交流電源を供給できる。また、
このコンデンサによって負荷側で発生したノイズを低減
させることができるので、トランスを介して入力交流電
源側へ伝達されるノイズをさらに低減できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は請求項１に係る交流電
源供給装置のブロック構成図である。請求項１に係る交
流電源供給装置１は、トランス２と、補正電圧発生部３
と、コンデンサ４とからなる。符号５ａ，５ｂは入力交
流電源ＶＩの電源入力端子、符号６ａ，６ｂは出力交流
電源ＶＯの電源出力端子である。

【００２９】トランス２は、１次側主巻線２ａと、１次
側制御巻線２ｂと、２次側巻線２ｃとを備える。符号２
ｄはコア（磁心）である。各巻線２ａ，２ｂ，２ｃの巻
線数はそれぞれ等しい。図１において、各巻線２ａ，２
ｂ，２ｃの近傍に示した丸印は、各巻線２ａ，２ｂ，２
ｃの巻き始め位置を示している。１次側主巻線２ａと１
次側制御巻線２ｂとは樹脂モールド２ｅによって一体化
されている。２次側巻線２ｃは、シールド材２ｆによっ
てシールドされている。本実施の形態では、例えば銅箔
等のシールド材２ｆによって２次側巻線２ｃをテーピン
グシールドしている。シールド材２ｆは接地されてい
る。

【００３０】１次側主巻線２ａには入力交流電源ＶＩが
供給される。１次側制御巻線２ｂには、補正電圧発生部
３で生成した補正電圧ＶＣが供給される。２次側巻線２
ｃには、入力交流電源ＶＩと補正電圧ＶＣとが合成され
た出力交流電源ＶＯが誘起される。２次側巻線２ｃの両
端間にノイズ吸収用のコンデンサ４を接続している。２
次側巻線２ｃに誘起された出力交流電源ＶＯは電源出力
端子６ａ，６ｂを介して図示しない負荷へ供給される。
各巻線２ａ，２ｂ，２ｃの巻線数はそれぞれ等しいの
で、出力交流電源ＶＯ＝入力交流電源ＶＩ＋補正電圧Ｖ
Ｃの関係が成立する。

【００３１】補正電圧発生部３は、出力電圧設定部１１
と、目標電圧発生部１２と、偏差演算部１３と、ＰＷＭ
制御部１４と、インバータ部１５と、整流平滑部１６と
からなる。

【００３２】出力電圧設定部１１は、この交流電源供給
装置１の出力交流電源ＶＯの出力電圧を設定するための
操作部等を備える。出力電圧設定部１１は、設定された
出力電圧に係る信号または情報を出力電圧設定値１１ａ
としてを出力する。出力電圧設定値１１ａは、目標電圧
発生部１２へ供給される。

【００３３】目標電圧発生部１２は、出力電圧設定値１
１ａで指定された電圧の交流信号（正弦波信号）を生成
して出力する。目標電圧発生部１２で生成・出力された
目標電圧信号１２ａは偏差演算部１３へ供給される。こ
こで、目標電圧発生部１２は、入力交流電源ＶＩのゼロ
クロス点を検出しその周期を計時すること等によって入
力交流電源ＶＩの周波数を測定する。そして、目標電圧
発生部１２は、入力交流電源ＶＩの周波数と同一の周波
数でかつ同一位相の目標電圧信号１２ａを生成して出力
する。例えば、入力交流電源ＶＩの周波数が５０ヘルツ
であれば、目標電圧信号１２ａの周波数も５０ヘルツと
なる。

【００３４】偏差演算部１３は、目標電圧信号１２ａと
入力交流電源ＶＩとの偏差を求め、求めた偏差１３ａを
出力する。偏差１３ａはＰＷＭ制御部１４へ供給され
る。

【００３５】ＰＷＭ制御部１４は、偏差１３ａに基づい
てこの偏差に対応した補正電圧をインバータ部１５で生
成させるためのＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を生成
して出力する。ＰＷＭ信号１４ａはインバータ部１５へ
供給される。

【００３６】インバータ部１５は、整流平滑部１６から
供給される直流電力を交流電力に変換して出力するもの
であり、例えば４個の電力用半導体スイッチング素子を
Ｈ型ブリッジ接続したブリッジ回路と、スイッチングに
伴う高調波成分を除去するとともに波形整形を行なうフ
ィルタ回路等を備える。電力用半導体スイッチング素子
としては、絶縁ゲート型パワートランジスタ（ＩＧＢ
Ｔ）を用いている。なお、電力用半導体スイッチング素
子として電力用ＭＯＳ型電界効果トランジスタを用いて
もよい。このインバータ部１５は、ＰＷＭ信号１４ａに
基づいて、偏差に対応した補正電圧ＶＣを生成して出力
する。

【００３７】整流平滑部１６は、入力交流電源ＶＩを整
流・平滑して直流電力を生成し出力する。生成された直
流電力はインバータ部１５へ供給される。

【００３８】目標電圧発生部１２，偏差演算部１３等を
アナログ電子回路で構成する場合、実効値が例えば１０
０ボルト程度の目標電圧信号１２ａを発生させたり、目
標電圧信号１２ａと入力交流電源ＶＩとの偏差演算を行
なうためには、回路用直流電源として高電圧が必要にな
る。また、各回路素子も高耐圧のものが必要となる。こ
のため、補正電圧発生部３が高価となる。そこで、出力
電圧設定値の例えば１／１０〜１／２０程度の電圧の目
標電圧信号１２ａを発生させるとともに、分圧器等を介
して例えば１／１０〜１／２０程度に分圧した入力交流
電源ＶＩとの偏差を求めるようにしてもよい。

【００３９】なお、目標電圧発生部１２，偏差演算部１
３，ＰＷＭ制御部１４は、マイクロコンピュータシステ
ムを利用しデジタル演算処理によって実現してもよい。
この場合、入力交流電源ＶＩは分圧器等を介して所定の
比率で分圧された後に、Ａ／Ｄ変換器等を介してデジタ
ル電圧情報へ変換され、このデジタル電圧情報をデジタ
ル処理することで入力交流電源ＶＩのゼロクロス点の検
出や入力交流電源ＶＩの周波数の測定がなされる。ま
た、目標電圧と入力交流電源との偏差演算、ならびに、
ＰＷＭ信号の生成もデジタル処理によってなされる。

【００４０】図２は図１に示した交流電源供給装置の動
作概要を示す説明図である。補正電圧発生部３は、目標
電圧ＶＭ（目標電圧信号１２ａ）と入力交流電源ＶＩと
の偏差に対応した補正電圧ＶＣを生成して出力する。ト
ランス２の２次側巻線２ｃには、トランス２の１次側主
巻線２ａに供給された入力交流電源ＶＩと１次側制御巻
線２ｂに供給された補正電圧ＶＣとの合成出力が、出力
交流電源ＶＯとして得られる。

【００４１】図３および図４はこの発明に係る交流電源
供給装置の出力電圧安定化動作を示す説明図である。図
３および図４において、（ａ）は入力交流電源ＶＩの電
圧波形を、（ｂ）は目標電圧ＶＭ（目標電圧信号１２
ａ）の電圧波形を、（ｃ）は補正電圧発生部３で生成し
た補正電圧ＶＣを、（ｄ）は出力交流電源ＶＯの電圧波
形を示す。なお、これらの電圧波形図において、横軸は
時間（ｔ）、縦軸は電圧である。

【００４２】図３は入力交流電源ＶＩの電圧が目標電圧
ＶＭよりも高い場合を示している。補正電圧発生部３
は、目標電圧ＶＭと入力交流電源ＶＩとの差電圧を補正
電圧ＶＣとして出力する。ここでは、入力交流電源ＶＩ
の電圧が目標電圧ＶＭよりも高いので、補正電圧ＶＣの
極性は入力交流電源ＶＩの電圧極性と逆相になる。そし
て、トランス２によって入力交流電源ＶＩと補正電圧Ｖ
Ｃとが合成され、合成された電圧が出力交流電源ＶＯと
なる。したがって、入力交流電源ＶＩの電圧が目標電圧
ＶＭよりも高くても、出力交流電源ＶＯの電圧は目標電
圧ＶＭとなり、出力交流電源ＶＩの電圧が安定化され
る。

【００４３】図４は入力交流電源ＶＩの電圧が目標電圧
ＶＭよりも低い場合を示している。補正電圧発生部３
は、目標電圧ＶＭと入力交流電源ＶＩとの差電圧を補正
電圧ＶＣとして出力する。ここでは、入力交流電源ＶＩ
の電圧が目標電圧ＶＭよりも低いので、補正電圧ＶＣの
極性は入力交流電源ＶＩの電圧極性と同相になる。そし
て、トランス２によって入力交流電源ＶＩと補正電圧Ｖ
Ｃとが合成され、合成された電圧が出力交流電源ＶＯと
なる。したがって、入力交流電源ＶＩの電圧が目標電圧
ＶＭよりも低くても、出力交流電源ＶＯの電圧は目標電
圧ＶＭとなり、出力交流電源ＶＯの電圧が安定化され
る。

【００４４】図５はこの発明に係る交流電源供給装置の
正弦波形出力動作を示す説明図である。図５において、
（ａ）は入力交流電源ＶＩの電圧波形を、（ｂ）は目標
電圧ＶＭ（目標電圧信号１２ａ）の電圧波形を、（ｃ）
は補正電圧発生部３で生成した補正電圧ＶＣを、（ｄ）
は出力交流電源ＶＯの電圧波形を示す。なお、これらの
電圧波形図において、横軸は時間（ｔ）、縦軸は電圧で
ある。

【００４５】図５（ａ）に示すように、入力交流電源Ｖ
Ｉの電圧波形に波形歪みが生じている場合、補正電圧発
生部３は、正弦波形である目標電圧ＶＭと入力交流電源
ＶＩとの差電圧を補正電圧ＶＣとして出力する。これに
より、波形歪みを補正するための補正電圧ＶＣが生成さ
れる。そして、トランス２によって入力交流電源ＶＩと
補正電圧ＶＣとが合成され、合成された電圧が出力交流
電源ＶＯとなる。したがって、入力交流電源ＶＩの電圧
波形に波形歪みが生じていても、出力交流電源ＶＯは正
弦波形となる。これにより、入力交流電源ＶＩに波形歪
みが生じていても、負荷へ良質な交流電源を供給するこ
とができる。

【００４６】図６は請求項２に係る交流電源供給装置の
ブロック構成図である。請求項２に係る交流電源供給装
置１１は、出力交流電源ＶＯの電圧と目標とする交流出
力電圧との偏差に対応した補正電圧ＶＣを発生させるこ
とで、出力交流電源ＶＯの電圧安定化を図るようにした
ものである。この交流電源供給装置１１は、トランス２
と、補正電圧発生部３０と、コンデンサ４とから構成さ
れる。トランス２は、図１に示したものと同一である。
補正電圧発生部３０は、偏差演算部３３の構成が異なる
だけで、他の回路部の構成は図１に示した補正電圧発生
部３と同じである。偏差演算部３３は、目標電圧信号１
２ａと出力交流電源ＶＯとの偏差を求め、求めた偏差３
３ａを出力する。偏差３３ａはＰＷＭ制御部１４へ供給
される。

【００４７】図７は図６に示した交流電源供給装置の動
作概要を示す説明図である。補正電圧発生部３０は、出
力交流電源ＶＯと目標電圧ＶＭ（目標電圧信号１２ａ）
との偏差に対応した補正電圧ＶＣを生成して出力する。
トランス２の２次側巻線２ｃには、トランス２の１次側
主巻線２ａに供給された入力交流電源ＶＩと１次側制御
巻線２ｂに供給された補正電圧ＶＣとの合成出力が、出
力交流電源ＶＯとして得られる。

【００４８】請求項２に係る交流電源供給装置１１は、
出力交流電源ＶＯに基づいて出力交流電源ＶＯの電圧が
目標電圧となるようフィードバック制御を行なうので、
例えば負荷の変動（負荷電流の変動）が生じた場合で
も、出力交流電源ＶＯの出力電圧を確実に安定化するこ
とができる。また、請求項２に係る交流電源供給装置１
１は、入力交流電源の波形歪みの影響や負荷の影響等に
よって出力交流電源ＶＯの電圧波形に歪みが発生してい
る場合でも、出力交流電源ＶＯの電圧波形歪みを解消し
て、良好な電圧波形の交流電源を負荷へ供給することが
できる。

【００４９】図８は請求項３に係る交流電源供給装置の
ブロック構成図である。請求項３に係る交流電源供給装
置２１は、図１に示した交流電源供給装置１におけるフ
ィードフォワード制御と図６に示した交流電源供給装置
１１におけるフィードバック制御とを併用して、出力交
流電源ＶＯの電圧安定化を図るようにしたものである。
この交流電源供給装置２１は、トランス２と、補正電圧
発生部３００と、コンデンサ４とから構成される。トラ
ンス２は、図１に示したものと同一である。補正電圧発
生部３００は、偏差演算部３０３の構成が異なるだけ
で、他の回路部の構成は図１に示した補正電圧発生部３
と同じである。

【００５０】偏差演算部３０３は、目標電圧信号１２ａ
と入力交流電源ＶＩとの入力側偏差を求めるとともに、
目標電圧信号１２ａと出力交流電源ＶＯとの出力側偏差
を求め、さらに、入力側偏差と出力側偏差とを加算して
総合偏差を求め、この総合偏差を偏差３０３ａとして出
力する。偏差（総合偏差）３０３ａはＰＷＭ制御部１４
へ供給される。

【００５１】図９は図８に示した交流電源供給装置の動
作概要を示す説明図である。補正電圧発生部３００は、
目標電圧ＶＭ（目標電圧信号１２ａ）と入力交流電源Ｖ
Ｉとの偏差および目標電圧ＶＭ（目標電圧信号１２ａ）
と出力交流電源ＶＯとの偏差に対応した補正電圧ＶＣを
生成して出力する。トランス２の２次側巻線２ｃには、
トランス２の１次側主巻線２ａに供給された入力交流電
源ＶＩと１次側制御巻線２ｂに供給された補正電圧ＶＣ
との合成出力が、出力交流電源ＶＯとして得られる。

【００５２】請求項３に係る交流電源供給装置２１は、
フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用
する構成としたので、出力交流電源の電圧ならびに波形
をより高速に且つ安定に制御することができる。これに
より、負荷へ供給する電圧をより正確に且つ安定にする
ことができ、負荷に供給する電圧波形をより良好な波形
とすることができる。

【００５３】図１０は請求項３に係る交流電源供給装置
の制御系統の一例を示す説明図である。第１の加算部５
１で目標電圧ＶＭと入力交流電源ＶＩとの偏差（入力側
偏差）５１ａが演算される。第２の加算部５２で目標電
圧ＶＭと出力交流電源ＶＯとの偏差（出力側偏差）５２
ａが演算される。そして、第３の加算部５３によって各
偏差５１ａ，５２ａが加算され、加算された偏差（総合
偏差）３０３ａが出力される。インバータ部１５は、偏
差（総合偏差）３０３ａに対応した補正電圧ＶＣを生成
して出力する。トランス２によって１次主巻線２ａに供
給された入力交流電源ＶＩと１次側制御巻線２ｂに供給
された補正電圧ＶＣとが合成され、２次側巻線２ｃから
入力交流電源ＶＩと補正電圧ＶＣとが合成された出力交
流電源ＶＯが得られる。

【００５４】図１１は請求項３に係る交流電源供給装置
の制御系統の他の例を示す説明図である。図１１に示す
ように、第１の加算部６１で目標電圧ＶＭと出力交流電
源ＶＯとの出力側偏差（ＶＭ−ＶＯ）を求め、第２の加
算部６２で出力側偏差（ＶＭ−ＶＯ）に目標電圧ＶＭを
加算して（２ＶＭ−ＶＯ）を求め、さらに、第３の加算
部６３で加算結果（２ＶＭ−ＶＯ）から入力交流電源Ｖ
Ｉを減算することで、総合偏差３０３ａを求めるように
してもよい。

【００５５】請求項２に係る交流電源供給装置１１なら
びに請求項３に係る交流電源供給装置２１は、請求項１
に係る交流電源供給装置１と同様に、図３〜図５に示し
たように、出力交流電圧ＶＯを安定化するとともに波形
歪みのない良好な正弦波形の交流電源を負荷へ供給する
ことができる。

【００５６】したがって、この発明に係る各交流電源供
給装置１，１１，２１を用いることで、電圧が安定化さ
れかつ良好な正弦波形の出力交流電圧ＶＯを負荷へ供給
することができる。また、出力交流電圧ＶＯを所望の電
圧に設定することができる。例えば、出力交流電圧ＶＯ
を商用電源の公称電圧である１００ボルトに設定するこ
とで、入力交流電源ＶＩの電圧が変動した場合でも負荷
へ１００ボルトの交流電源を安定に供給できる。これに
より、負荷の動作をより安定なものとすることができ
る。また、負荷である電気機器等が安定に動作できる電
源電圧が例えば９５ボルトである場合には、目標電圧を
９５ボルトに設定してもよい。例えば９５ボルト等の公
称電圧よりも低い電圧を設定することで、電気機器等の
消費電力を低減させることができる。これにより、負荷
側での節電を図ることができる。さらに、目標電圧を１
１０ボルトに設定することで、日本国内の商用電源を用
いて動作電源電圧が１１０ボルトである外国仕様の電気
機器等を安定に動作させることも可能となる。

【００５７】トランス２は、１次側主巻線２ａと１次側
制御巻線２ｂとを樹脂モールド２ｅによって一体化する
とともに、２次側巻線２ｃをシールド材２ｆによってシ
ールドしたノイズカットトランス構造としているので、
入力交流電源ＶＩ側の高周波ノイズや高調波ノイズが負
荷側へ回り込むのを阻止することができ、電源ノイズの
少ない安定した交流電源を負荷へ供給することができ
る。また、トランス２を上述したノイズカットトランス
構造としているので、負荷側（出力交流電源ＶＯ側）で
発生した高周波ノイズ等が電源入力側へ回り込むのを阻
止することができる。さらに、電源出力端子６ａ，６ｂ
間にノイズ吸収用のコンデンサ４を接続しているので、
出力交流電源ＶＯ側のノーマルモードノイズを低減する
ことができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る交流
電源供給装置は、トランスの一方の１次巻線に入力交流
電源を供給し、トランスの他方の１次巻線に補正電圧を
供給し、トランスの２次巻線から入力交流電源と補正電
圧とを合成した交流電源を出力する構成としたので、入
力交流電源に電圧変動や波形歪みが生じている場合で
も、出力電圧が安定化されかつ良好な波形の交流電源を
負荷へ供給することができる。これにより、負荷である
電気機器等を安定に動作させることができる。

【００５９】なお、負荷である電気機器等が安定に動作
できる電源電圧が例えば９５ボルトである場合には、出
力交流電源電圧を例えば９５ボルトに設定することで、
電気機器等の消費電力を低減させることができる。これ
により、負荷側での節電を図ることができる。

【００６０】また、この発明に係る交流電源供給装置
は、ノイズカットトランスを用いているので、入力交流
電源側のノイズが負荷側へ伝達されるのを阻止できると
ともに、負荷側で発生したノイズが入力交流電源側へ伝
達されるのを防止できる。これにより、高調波成分や高
周波ノイズの低減された出力交流電源を得ることができ
る。さらに、トランスの２次巻線の両端間にノイズ吸収
用のコンデンサを接続しているので、ノーマルモードノ
イズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る交流電源供給装置のブロック構
成図である。

【図２】請求項１に係る交流電源供給装置の動作概要を
示す説明図である。

【図３】この発明に係る交流電源供給装置の出力電圧安
定化動作（入力交流電圧が目標電圧よりも高い場合）を
示す説明図であり、図３（ａ）は入力交流電源の電圧波
形、図３（ｂ）は目標電圧（目標電圧信号）の電圧波
形、図３（ｃ）は補正電圧発生部で生成した補正電圧、
図３（ｄ）は出力交流電源の電圧波形をそれぞれ示す。

【図４】この発明に係る交流電源供給装置の出力電圧安
定化動作（入力交流電圧が目標電圧よりも低い場合）を
示す説明図であり、図４（ａ）は入力交流電源の電圧波
形、図４（ｂ）は目標電圧（目標電圧信号）の電圧波
形、図４（ｃ）は補正電圧発生部で生成した補正電圧、
図４（ｄ）は出力交流電源の電圧波形をそれぞれ示す。

【図５】この発明に係る交流電源供給装置の正弦波形出
力動作（電圧波形歪み改善動作）を示す説明図であり、
図５（ａ）は入力交流電源の電圧波形、図５（ｂ）は目
標電圧（目標電圧信号）の電圧波形、図５（ｃ）は補正
電圧発生部で生成した補正電圧、図５（ｄ）は出力交流
電源の電圧波形をそれぞれ示す。

【図６】請求項２に係る交流電源供給装置のブロック構
成図である。

【図７】請求項２に係る交流電源供給装置の動作概要を
示す説明図である。

【図８】請求項３に係る交流電源供給装置のブロック構
成図である。

【図９】請求項３に係る交流電源供給装置の動作概要を
示す説明図である。

【図１０】請求項３に係る交流電源供給装置の制御系統
の一例を示す説明図である。

【図１１】請求項３に係る交流電源供給装置の制御系統
の他の例を示す説明図である。

【図１２】ダウントランス方式を用いた従来の出力電圧
制御装置の回路構成図である。

【図１３】タップ切り替え方式を用いた従来の出力電圧
制御装置の回路構成図である。

【図１４】位相制御定電圧方式を用いた従来の出力電圧
制御装置のブロック構成図である。

【図１５】ブースタートランス方式を用いた従来の出力
電圧制御装置のブロック構成図である。

【符号の説明】

１，１１，２１交流電源供給装置２トランス２ａ１次側主巻線（一方の１次巻線）２ｂ１次側制御巻線（他方の１次巻線）２ｃ２次側巻線（２次巻線）２ｄコア２ｅ樹脂モールド２ｆシールド材３，３０，３００補正電圧発生部４コンデンサ５ａ，５ｂ電源入力端子６ａ，６ｂ電源出力端子１１出力電圧設定部１２目標電圧発生部１３，３３，３０３偏差演算部１４ＰＷＭ制御部１５インバータ部１６整流平滑部ＶＣ補正電圧ＶＩ入力交流電源ＶＭ目標電圧ＶＯ出力交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H007 AA01 CC32 DA06 DB01 DC05 EA02 HA01 5H410 BB04 CC03 DD03 DD10 EA16 EB09 EB38 EB39 EB40 FF03 FF25 LL03 5H420 BB12 CC04 DD03 DD10 EA27 EB09 EB38 EB39 EB40 FF03 FF25 LL02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力交流電源の電圧と目標とする交流出
力電圧との偏差に対応した補正電圧を発生する補正電圧
発生部と、２組の１次巻線と１組の２次巻線とを有する
トランスとを備え、前記トランスの一方の１次巻線に前
記入力交流電源を供給し、前記トランスの他方の１次巻
線に前記補正電圧発生部で発生させた補正電圧を供給す
ることで、前記トランスの２次巻線から安定化された交
流電源を取り出すことを特徴とする交流電源供給装置。
【請求項２】出力交流電源の電圧と目標とする交流出
力電圧との偏差に対応した補正電圧を発生する補正電圧
発生部と、２組の１次巻線と１組の２次巻線とを有する
トランスとを備え、前記トランスの一方の１次巻線に入
力交流電源を供給し、前記トランスの他方の１次巻線に
前記補正電圧発生部で発生させた補正電圧を供給するこ
とで、前記トランスの２次巻線から安定化された交流電
源を取り出すことを特徴とする交流電源供給装置。
【請求項３】入力交流電源の電圧と目標とする交流出
力電圧との偏差と出力交流電源の電圧と目標とする交流
出力電圧との偏差とを合成した合成偏差に対応する補正
電圧を発生する補正電圧発生部と、２組の１次巻線と１
組の２次巻線とを有するトランスとを備え、前記トラン
スの一方の１次巻線に前記入力交流電源を供給し、前記
トランスの他方の１次巻線に前記補正電圧発生部で発生
させた補正電圧を供給することで、前記トランスの２次
巻線から安定化された交流電源を取り出すことを特徴と
する交流電源供給装置。
【請求項４】前記トランスはノイズカットトランスで
あることを特徴とする請求項１，２および３記載の交流
電源供給装置。
【請求項５】前記トランスは、前記２組の１次巻線が
一括して樹脂モールドされ、前記２次巻線はシールド材
にてシールドされていることを特徴とする請求項１，２
および３記載の交流電源供給装置。
【請求項６】前記トランスの２次巻線の両端間にノイ
ズ吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする請求
項１，２および３記載の交流電源供給装置。