JP2001314082A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

Info

Publication number
JP2001314082A
JP2001314082A JP2000129607A JP2000129607A JP2001314082A JP 2001314082 A JP2001314082 A JP 2001314082A JP 2000129607 A JP2000129607 A JP 2000129607A JP 2000129607 A JP2000129607 A JP 2000129607A JP 2001314082 A JP2001314082 A JP 2001314082A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
reactor
switching element
voltage
power supply
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.)
Pending
Application number
JP2000129607A
Other languages
English (en)
Inventor
Eijirou Tajima
栄二朗 田嶋
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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 Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2000129607A priority Critical patent/JP2001314082A/ja
Publication of JP2001314082A publication Critical patent/JP2001314082A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、電流零付近の電流追従にリアクトルの
インダクタンスを小さくすると、電圧の高い領域で電流
リップルが増え、電圧の高領域で電流リップルの減少に
リアクトルのインダクタンスを大きくすると、電流零付
近の追従が悪くなる。 【解決手段】 整流器5〜8とリアクトル・コンデンサ
の平滑回路9,12 からスイチング素子11のオン・オフ駆
動で負荷13へ電力を変換して加える装置で、リアクトル
9よりインダクタンスの小さいリアクトル22とスイチン
グ素子21の側路を設け、始動から設定電圧E0 へ上昇す
る過程において、電源電圧が低いときはリアクトル9と
22の両方へ電流が流れるように、スイチング素子11はオ
ンでスイチング素子21はオン・オフを行い、出力電圧が
高くなると側路の電流を阻止するようにスイチング素子
21はオフで、スイチング素子11のみオン操作からオン・
オフへ操作を移行し、出力電圧を上昇させる手段から成
る電力変換装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電源電圧を整流し
て直流電力を供給する電力変換装置に係り、特に力率を
改善し電流高調波を抑制する電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の電力変換装置として図3に
示す特公平7-8943号公報の技術を挙げることができる[
以下、これを「従来例」という] 。この従来例は、基準
電圧E0 とコンデンサで平滑された直流電圧Eとの偏差
ΔEに応じた電圧制御信号と、正弦波の全波整流波形状
の電源電圧と同期した信号とを掛け算し電流指令IRE
Fを演算し、電流指令IREFとリアクトル9に流れる
電流I9 とを比較してスイッチング素子11をオンオフ制
御する駆動信号を出力する回路19を備え、交流入力電流
を正弦波状に制御しながら直流出力電圧Eを所望の値に
制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来例の技術
は、リアクトルのインダクタンスの値は一定である。そ
のため、リアクトルの銅損を無視すると、トランジスタ
がオンのとき、オフのときのリアクトルに流れる電流の
変化率はdi/dt はそれぞれ式(1),式(2) のようになる。 di/dt = (1/L) ×Vinmsinωt…………………………式(1) di/dt = (1/L) ×( E−Vinm ×sin ωt) …………式(2) だたし、Lはリアクトルのインダクタンス(H)、Eは
電力変換装置の直流出力電圧(V)、Vinm は電源電圧
Vinの最大値(V)である。電源電流の高調波を抑制
し、力率を1に近づけようとすると、電源電圧が小さい
とき、di/dtを大きく、電源電圧が大きいときdi/dtを
小さくするのが望ましいが、従来例のようにリアクトル
のインダクタンスLが一定の場合、スイッチング素子が
オンの場合、電源電圧が小さいとdi/dtは小さく、電源
電圧が大きいとdi/dtが大きくなる。このため、電流零
付近の電流の指令に対する追従を良くするため、リアク
トルのインダクタンスLを小さくすると、電圧の高い領
域で電流リップルが増える [図4(a) 参照] 。また、電
圧の高い領域で、電流リップルを減らすためリアクトル
のインダクタンスLを大きくすると、電流零付近の指令
に対する追従が悪くなる [図4(b) 参照] 。そのため、
電源電流には多くの高調波が含まれているという問題が
あった。ここにおいて本発明は、電源電圧の高いとき電
流リップルが増加せず、電源電圧が低いとき電流の電流
指令への追従性を改善し、電源電流の高調波の少ない電
力変換装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1の発明は、交流電圧を整流し直流電
圧を出力する整流器と、前記整流器の直流出力側に直列
接続された第1のリアクトルと、前記第1のリアクトル
を経て出力される直流電圧が第1のダイオードを介して
印加され平滑された直流電圧を得るコンデンサと、前記
整流器の直流出力側を前記第1のリアクトルを経てから
前記直流出力側を短絡する第1のスイッチング素子と、
電源電圧に同期した電流指令IREFを前記第1のリア
クトルに流れる電流IL1 との編差ΔIrefL1 により前
記第1のスイッチング素子をスイッチングる第1のスイ
ッチング素子駆動回路を備えて電流を正弦波状に制御す
る電力変換装置において、前記整流器の直流出力と前記
第1のリアクトルの間に接続され前記第1のリアクトル
よりインダクタンスの小さい第2のリアクトルと、前記
第2のリアクトルの出力端にアノードが接続され前記第
1のダイオードの出力端にカソードが接続された第2の
ダイオードと、前記整流器の直流出力側を前記第2のリ
アクトルを経てから前記直流出力側を短絡する第2のス
イッチング素子と、前記電流指令IREFと前記第1の
リアクトルに流れる電流との偏差ΔIrefL1 により前記
第1のスイッチング素子をオンオフする駆動信号を出力
する第1のスイッチング素子駆動回路と、電源電圧と前
記電流偏差ΔIrefL1 の条件により、前記第2のスイッ
チング素子に入力可能にする第2のスイッチング素子駆
動回路を備えたことを特徴とする電力変換装置である。
かくして本発明によれば、簡単で小形な装置を付加する
だけで、電源電圧の高いときので電源電流リップルの増
加をさせず、電源電圧零付近で電源電流の指令に対する
追従性を改善することができるため、効果的に力率を改
善し電源高調波を抑えることができる電力変換装置が得
られるという特段の効果を奏する。
【0005】本発明の請求項2の発明は、請求項1に記
載の電力変換装置において、電源電圧の零に近いところ
では、前記第1のスイッチング素子はオンにしておき前
記第2のスイッチング素子はオン・オフさせ、電源電圧
が高いところに至ったときは、前記第1のスイッチング
素子はオン・オフさせ前記第2のスイッチング素子はオ
フにするようにした駆動回路を設けたことを特徴とする
請求項1に記載の電力変換装置である。
【0006】本発明の請求項3の発明は、請求項1に記
載の電力変換装置において、前記電流偏差ΔIrefL1 と
前記第2のリアクトルに流れる電流の第2の電流偏差を
基にした指令電流を第2のスイッチング素子駆動回路へ
与えるか否かのオンオフを行うスイッチと、電源電圧の
ゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出器と、前記電
流偏差ΔIrefL1 の正負から前記電流指令IREFと前
記第1のリアクトルに流れる電流とを比較する電圧比較
器と、前記電圧ゼロクロス検出器と前記電圧比較器から
の信号を受入れて出力を出すか否かを演算し、その出力
の有無により、前記スイッチをオンまたはオフの状態に
操作する演算回路を具備したことを特徴とする請求項1
に記載の電力変換装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して具体的に説明する。図1は、本発明の一実施
の形態の回路構成を示すブロック図である。全ての図面
において、同一符号は同一若しくは相当部材を示す。図
1において、従来例の図3に加えて、リアクトル22, ダ
イオード20, スイッチイング素子21を設ける。さらに、
電流指令IREF とリアクトル9に流れる電流I9 の偏差
である第1の偏差ΔIREF-9 と、この偏差電流ΔIREF-
9 とリアクトル22に流れる電流I22との偏差である第2
の偏差ΔIREF-9-22に応じた指令を出力する回路( 電流
制御増幅器)23,電源電圧ゼリロクロス検出器27, 電流指
令IREF とリアクトル9に流れる電流I9 の比較回路2
5, スイッチ26, 電源電圧ゼロクロス検出器27と電流比
較器25からの信号によりスイッチ接点をA点またはB点
に切替える演算回路28, スイッチイング素子21を駆動す
るスイッチイング素子駆動回路24が追加されている。
【0008】本発明の実施の形態において、回路操作し
たときの電流波形は図2のようになる。電圧が零になっ
てから、ある期間、リアクトル9に流れる電流I9 は電
流指令IREF に対して追従しない。そこで、電源電圧の
ゼロクロスを検出した後 (図2の時点t0) 、リアクトル
9に流れる電流I9 が電流指令IREF よりも大きくなる
まで( 図2の時点t1) 、スイッチ26がスイッチ接点A点
に接続されるような信号を演算回路28から出力する。先
の第2の偏差ΔIREF-19-22 から演算した信号…それ
は、電源電圧がゼロクロスし、第2の偏差ΔIREF-19-2
2 が正値であるという演算結果信号…が、スイッチイン
グ素子駆動回路24に入力され、スイッチイング素子21が
駆動される。そして、時点t1を超えて第2の偏差ΔIRE
F-19-22 が負値になると、スイッチ26がスイッチ接点B
点に(復帰)接続され、スイッチイング素子21は駆動さ
れなくなり、リアクトル22に流れる電流I22は零、つま
りこの側路にはリアクトル22により阻止されて電流は流
れなくなり、スイッチイング素子11のオン・オフによる
リアクトル9に流れる電流I9 のみとなる。
【0009】リアクトル22はリアクトル9よりインダク
タンスが小さいため、リアクトル22に流れる電流の変化
率が大きい。電源電流はリアクトル電流I22とI9 の重
畳合成( 時点t0〜t1) になるので、電源電流波形が改善
される。リアクトル22に流れる電流I22は小さく、リア
クトル22のインダクタンスも小さいため、リアクトル2
2,スイッチイング素子21,及びのでダイオード20は小
形なものでよい。また、スイッチイング素子21がスイチ
ングする( オンからオフ、またはオフからオンへの移
行) ときスイッチイング素子33は常時オンで、スイッチ
イング素子11がスイチングするときスイッチイング素子
21は常時オフであるため、それぞれの制御に対しての影
響はない。
【0010】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡単
で小形な装置を付加するだけで、電源電圧の高いときの
で電源電流リップルの増加をさせず、電源電圧零付近で
電源電流の指令に対する追従性を改善することができ
る。このため、効果的に力率を改善し電源高調波を抑え
ることができる電力変換装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における回路構成を示す
ブロック図
【図2】本発明の一実施の形態での各部の電流波形図
【図3】従来例の回路構成を示すブロック図
【図4】従来例のでの各部の電流波形を示し、(a) は平
滑回路リアクトルのインダクタンスが小さいときの電流
波形図 (b) は平滑回路リアクトルのインダクタンスが大きいと
きの電流波形図
【符号の説明】
1 電源 2,12 コンデンサ 3,4,9,22 リアクトル 5,6,7,8 整流用ダイオード 9a,22a 変流器 10,20 ダイオード 11,21 スイチング素子 13 負荷 14 電圧検出器 15 電圧設定器 16 電圧制御増幅器 17 掛算器 18,23 電流増幅器 18a,23a 減算器 19,24 スイチング素子駆動回路 19a.22a 電流検出器( 変流器) 25 電流比較器 26 スイッチ[ A,Bはその接点] 27 電圧ゼロクロス検出器 28 演算回路( スイッチ26の接点操作回路) E0 設定電圧(基準電圧) E 負荷( 帰還) 電圧 ΔE 偏差電圧 I9 リアクトル9を流れる電流 I22 リアクトル22を流れる電流 IREF 指令電流 ΔIREF-I9,ΔIREF-I9-I22 偏差電流

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧を整流し直流電圧を出力する整
    流器と、前記整流器の直流出力側に直列接続された第1
    のリアクトルと、前記第1のリアクトルを経て出力され
    る直流電圧が第1のダイオードを介して印加され平滑さ
    れた直流電圧を得るコンデンサと、前記整流器の直流出
    力側を前記第1のリアクトルを経てから前記直流出力側
    を短絡する第1のスイッチング素子と、電源電圧に同期
    した電流指令IREFを前記第1のリアクトルに流れる
    電流IL1 との編差ΔIrefL1 により前記第1のスイッ
    チング素子をスイッチングる第1のスイッチング素子駆
    動回路を備えて電流を正弦波状に制御する電力変換装置
    において、 前記整流器の直流出力と前記第1のリアクトルの間に接
    続され前記第1のリアクトルよりインダクタンスの小さ
    い第2のリアクトルと、 前記第2のリアクトルの出力端にアノードが接続され前
    記第1のダイオードの出力端にカソードが接続された第
    2のダイオードと、 前記整流器の直流出力側を前記第2のリアクトルを経て
    から前記直流出力側を短絡する第2のスイッチング素子
    と、 前記電流指令IREFと前記第1のリアクトルに流れる
    電流との偏差ΔIrefL1 により前記第1のスイッチング
    素子をオンオフする駆動信号を出力する第1のスイッチ
    ング素子駆動回路と、 電源電圧と前記電流偏差ΔIrefL1 の条件により、前記
    第2のスイッチング素子に入力可能にする第2のスイッ
    チング素子駆動回路を備えたことを特徴とする電力変換
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電力変換装置におい
    て、 電源電圧の零に近いところでは、前記第1のスイッチン
    グ素子はオンにしておき前記第2のスイッチング素子は
    オン・オフさせ、電源電圧が高いところに至ったとき
    は、前記第1のスイッチング素子はオン・オフさせ前記
    第2のスイッチング素子はオフにするようにした駆動回
    路を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の電力変換装置におい
    て、 前記電流偏差ΔIrefL1 と前記第2のリアクトルに流れ
    る電流の第2の電流偏差を基にした指令電流を第2のス
    イッチング素子駆動回路へ与えるか否かのオンオフを行
    うスイッチと、 電源電圧のゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出器
    と、 前記電流偏差ΔIrefL1 の正負から前記電流指令IRE
    Fと前記第1のリアクトルに流れる電流とを比較する電
    圧比較器と、 前記電圧ゼロクロス検出器と前記電圧比較器からの信号
    を受入れて出力を出すか否かを演算し、その出力の有無
    により、前記スイッチをオンまたはオフの状態に操作す
    る演算回路を具備したことを特徴とする請求項1に記載
    の電力変換装置。
JP2000129607A 2000-04-28 2000-04-28 電力変換装置 Pending JP2001314082A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000129607A JP2001314082A (ja) 2000-04-28 2000-04-28 電力変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000129607A JP2001314082A (ja) 2000-04-28 2000-04-28 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001314082A true JP2001314082A (ja) 2001-11-09

Family

ID=18638853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000129607A Pending JP2001314082A (ja) 2000-04-28 2000-04-28 電力変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001314082A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136046A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Foster Electric Co Ltd 力率改善装置
JP2015122835A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 三菱電機株式会社 電源装置およびそれを備えた空気調和装置ならびにヒートポンプ給湯装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006136046A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Foster Electric Co Ltd 力率改善装置
JP4608284B2 (ja) * 2004-11-02 2011-01-12 フォスター電機株式会社 力率改善装置
JP2015122835A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 三菱電機株式会社 電源装置およびそれを備えた空気調和装置ならびにヒートポンプ給湯装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6650554B2 (en) Power factor corrector with efficient ripple attenuator
US8134849B2 (en) AC to DC power converter using an energy-storage capacitor for providing hold-up time function
US7250742B2 (en) Digital control of bridgeless power factor correction circuit
US5831418A (en) Step-up/down DC-to-DC converter
US9160238B2 (en) Power converter with current feedback loop
JP2013021861A (ja) 電源装置及びその制御方法
JPH11127576A (ja) 直流電源装置
JP2013132112A (ja) スイッチング電源装置及びその制御方法
JP4466089B2 (ja) 力率改善回路
JP5500036B2 (ja) 電力変換装置
JPH07115788A (ja) モータ制御装置
Lee et al. Design of a GAN totem-pole PFC converter using DC-link voltage control strategy for data center applications
JP6443652B2 (ja) 電力変換装置
JP2001314082A (ja) 電力変換装置
JP4019047B2 (ja) 三相電源並列フィードフォワード補償型力率補正回路
Krishna et al. Boost converter based power factor correction for single phase rectifier using fuzzy logic control
JP2001145382A (ja) モータ制御装置
Kar et al. Design, analysis, fabrication and practical testing of a lab developed power converter prototype in electric arc welding
CN111541371A (zh) 一种面向新能源应用的直流电能生成电路
JP2000032751A (ja) コンバータ
JP2000125548A (ja) スイッチング電源装置
JPH0851774A (ja) スイッチング電源回路
US20240178740A1 (en) Power converter with reduced power consumption and method of operating the same
US11482946B2 (en) Electric power conversion device
JP6084436B2 (ja) アーク加工用電源装置