JP2002049429A - 交流電源装置 - Google Patents
交流電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 季節、一日の時間帯、負荷状況等に起因して
変動する交流電源の電圧を一定に調整する交流電源装置
を提供する。 【解決手段】 トランスＴ１の一次側巻線Ｋ１と整流器
ＤＢ１の交流入力を交流電源の交流入力Ｖ１に接続す
る。整流器ＤＢ１の直流出力をチョッパ素子Ｑ１でＯＮ
／ＯＦＦしてパルス電流を一次側巻線Ｋ１に入力する。
トランスＴ１の二次側巻線Ｋ２に平滑回路を設けて誘導
されたパルス電流から交流電圧を再生する。電圧制御回
路１１は、交流出力Ｖ２の電圧が上昇するとパルス電流
のデューティ比を下げ、一方、電圧が下降するとパルス
電流のデューティ比を上げる。
変動する交流電源の電圧を一定に調整する交流電源装置
を提供する。 【解決手段】 トランスＴ１の一次側巻線Ｋ１と整流器
ＤＢ１の交流入力を交流電源の交流入力Ｖ１に接続す
る。整流器ＤＢ１の直流出力をチョッパ素子Ｑ１でＯＮ
／ＯＦＦしてパルス電流を一次側巻線Ｋ１に入力する。
トランスＴ１の二次側巻線Ｋ２に平滑回路を設けて誘導
されたパルス電流から交流電圧を再生する。電圧制御回
路１１は、交流出力Ｖ２の電圧が上昇するとパルス電流
のデューティ比を下げ、一方、電圧が下降するとパルス
電流のデューティ比を上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用のＡＣ１００
Ｖや自家発電機等、交流電源の電圧が変動してもほぼ一
定の交流電圧を利用できる交流電源装置に関する。
Ｖや自家発電機等、交流電源の電圧が変動してもほぼ一
定の交流電圧を利用できる交流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】商用のＡＣ１００Ｖは、季節や一日の時
間帯等に応じて電圧が変動する。海外の一部の地域で
は、一日の電圧変動幅が電源電圧の１０％を越える例が
ある。内燃機関を用いた自家発電装置では、接続した負
荷の変化や発電環境の変化に応じて電圧が変動する。こ
のような交流電源の電圧変動は、照明の明るさの変化、
電球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等の原因とな
る。従って、交流電源の電圧変動が許容範囲を越える場
合、電圧変動を抑制する装置が必要となる。交流電源の
電圧変動を抑制する装置としては、モーターと発電機を
直結し、モーター出力やブレーキ力を制御して、取り出
す電流が変化しても交流発電機を一定速度で回転できる
ようにした装置が知られている。また、特開平１０−２
３４１３４号公報には、誘導性の負荷を多段に接続して
電圧変動を抑制するようにした装置が示される。
間帯等に応じて電圧が変動する。海外の一部の地域で
は、一日の電圧変動幅が電源電圧の１０％を越える例が
ある。内燃機関を用いた自家発電装置では、接続した負
荷の変化や発電環境の変化に応じて電圧が変動する。こ
のような交流電源の電圧変動は、照明の明るさの変化、
電球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等の原因とな
る。従って、交流電源の電圧変動が許容範囲を越える場
合、電圧変動を抑制する装置が必要となる。交流電源の
電圧変動を抑制する装置としては、モーターと発電機を
直結し、モーター出力やブレーキ力を制御して、取り出
す電流が変化しても交流発電機を一定速度で回転できる
ようにした装置が知られている。また、特開平１０−２
３４１３４号公報には、誘導性の負荷を多段に接続して
電圧変動を抑制するようにした装置が示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】交流発電機を使用する
装置は、機械的な構造を含むため運転騒音が大きく、高
価で寿命が短く、必要なメンテナンス頻度も高い。特開
平１０−２３４１３４号公報に示される装置は、機械的
な構造無しに電圧変動を改善するが、交流出力の状況変
化を捕らえて能動的な制御を行うものではないから、大
きな電圧変化には対応し得ない。本発明は、モーター等
の機械的な構造を含むことなく、例えば１０％を越える
ような大きな電圧変化が生じてもほぼ一定の出力電圧を
確保できるような交流電源装置を提供することを目的と
している。
装置は、機械的な構造を含むため運転騒音が大きく、高
価で寿命が短く、必要なメンテナンス頻度も高い。特開
平１０−２３４１３４号公報に示される装置は、機械的
な構造無しに電圧変動を改善するが、交流出力の状況変
化を捕らえて能動的な制御を行うものではないから、大
きな電圧変化には対応し得ない。本発明は、モーター等
の機械的な構造を含むことなく、例えば１０％を越える
ような大きな電圧変化が生じてもほぼ一定の出力電圧を
確保できるような交流電源装置を提供することを目的と
している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の交流電源装置
は、所定の変圧比を有して一次側巻線を交流入力に接続
したトランス手段と、一次側巻線に流れる電流を電源周
波数よりも高い周波数で遮断して一次側巻線にパルス電
圧を入力するチョッパ手段と、一次側巻線に流れるパル
ス電流によって二次側巻線に誘導されたパルス電流を平
滑して電源周波数の交流出力を形成する平滑手段と、交
流出力の状況に応じてチョッパ手段を制御して、交流出
力の電圧水準が上昇すると一次側巻線に入力するパルス
電圧のデューティ比を下げ、一方、交流出力の電圧水準
が下降するとパルス電圧のデューティ比を上げる制御手
段とを有するものである。
は、所定の変圧比を有して一次側巻線を交流入力に接続
したトランス手段と、一次側巻線に流れる電流を電源周
波数よりも高い周波数で遮断して一次側巻線にパルス電
圧を入力するチョッパ手段と、一次側巻線に流れるパル
ス電流によって二次側巻線に誘導されたパルス電流を平
滑して電源周波数の交流出力を形成する平滑手段と、交
流出力の状況に応じてチョッパ手段を制御して、交流出
力の電圧水準が上昇すると一次側巻線に入力するパルス
電圧のデューティ比を下げ、一方、交流出力の電圧水準
が下降するとパルス電圧のデューティ比を上げる制御手
段とを有するものである。
【０００５】
【作用】本発明の交流電源装置では、一次側巻線に入力
するパルス電圧のデューティ比をチョッパ手段が制御し
て、トランス手段の一次側巻線から二次側巻線に伝達さ
れる電力量を変化させる。制御手段は、交流出力の電
圧、交流出力の電圧に対応する電気信号、交流出力の電
流値や電力等、交流出力の電圧変動に関連する情報を検
知して、一次側巻線に供給されるパルス電流のデューテ
ィ比を調整する。例えば、交流電源の電圧が下降した場
合、制御手段は、パルス電圧のデューティ比を上昇させ
て一次側巻線から二次側巻線に伝達される電力量を維持
する。例えば、交流電源の電圧が上昇した場合、制御手
段は、パルス電圧のデューティ比を下げて一次側巻線か
ら二次側巻線に伝達される電力量を維持する。例えば、
交流出力の出力電流が増大した場合、制御手段は、パル
ス電圧のデューティ比を上昇させて一次側巻線から二次
側巻線に伝達される電力量を増大させる。例えば、交流
出力の出力電流が減少した場合、制御手段は、パルス電
圧のデューティ比を下げて一次側巻線から二次側巻線に
伝達される電力量を減少させる。このようにして、交流
電源の電圧が変化したり、出力側の負荷状況が変化した
場合でも、交流出力の電圧をほぼ一定または所定範囲に
自動調整する。
するパルス電圧のデューティ比をチョッパ手段が制御し
て、トランス手段の一次側巻線から二次側巻線に伝達さ
れる電力量を変化させる。制御手段は、交流出力の電
圧、交流出力の電圧に対応する電気信号、交流出力の電
流値や電力等、交流出力の電圧変動に関連する情報を検
知して、一次側巻線に供給されるパルス電流のデューテ
ィ比を調整する。例えば、交流電源の電圧が下降した場
合、制御手段は、パルス電圧のデューティ比を上昇させ
て一次側巻線から二次側巻線に伝達される電力量を維持
する。例えば、交流電源の電圧が上昇した場合、制御手
段は、パルス電圧のデューティ比を下げて一次側巻線か
ら二次側巻線に伝達される電力量を維持する。例えば、
交流出力の出力電流が増大した場合、制御手段は、パル
ス電圧のデューティ比を上昇させて一次側巻線から二次
側巻線に伝達される電力量を増大させる。例えば、交流
出力の出力電流が減少した場合、制御手段は、パルス電
圧のデューティ比を下げて一次側巻線から二次側巻線に
伝達される電力量を減少させる。このようにして、交流
電源の電圧が変化したり、出力側の負荷状況が変化した
場合でも、交流出力の電圧をほぼ一定または所定範囲に
自動調整する。
【０００６】チョッパ手段は、トランス手段に供給され
る電力の周波数を高めてトランス手段のコアの磁気飽和
を起こりにくくし、同時に一次側巻線から二次側巻線へ
の伝達効率を高める。
る電力の周波数を高めてトランス手段のコアの磁気飽和
を起こりにくくし、同時に一次側巻線から二次側巻線へ
の伝達効率を高める。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は実施例の交流電源装置の回
路図、図２は電圧調整機能の説明図、図３は異常検出機
能の説明図である。図１に示すように、実施例の交流電
源装置では、左側から供給された交流電源の交流入力Ｖ
１から一定電圧の交流出力Ｖ３を形成して右側へ出力す
る。チョッパ素子（ＩＧＢＴ：絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタ）Ｑ１は、２０ＫＨｚでＯＮ／ＯＦＦして
パルス電流を発生する。パルス電流は、トランスＴ１の
一次側巻線Ｋ１に入力される。これにより二次側巻線Ｋ
２に誘導されたパルス出力Ｖ２は、ローパスフィルタ１
１に入力されて２０ＫＨｚの成分を除去され、交流入力
Ｖ１と同位相で振幅一定の交流波形が再生されて、交流
出力Ｖ３として出力される。
路図、図２は電圧調整機能の説明図、図３は異常検出機
能の説明図である。図１に示すように、実施例の交流電
源装置では、左側から供給された交流電源の交流入力Ｖ
１から一定電圧の交流出力Ｖ３を形成して右側へ出力す
る。チョッパ素子（ＩＧＢＴ：絶縁ゲート型バイポーラ
トランジスタ）Ｑ１は、２０ＫＨｚでＯＮ／ＯＦＦして
パルス電流を発生する。パルス電流は、トランスＴ１の
一次側巻線Ｋ１に入力される。これにより二次側巻線Ｋ
２に誘導されたパルス出力Ｖ２は、ローパスフィルタ１
１に入力されて２０ＫＨｚの成分を除去され、交流入力
Ｖ１と同位相で振幅一定の交流波形が再生されて、交流
出力Ｖ３として出力される。
【０００８】ブレーカ１６は、手動による回路の接続／
遮断が可能であるとともに、過大電流に応答して回路を
即刻遮断する。交流入力Ｖ１の一方の端子は、ブレーカ
１６からスイッチＳ１を経てトランスＴ１の一次巻線Ｋ
１に接続される。一次巻線Ｋ１からは、整流器（ブリッ
ジダイオード）ＤＢ１の交流入力端子、スイッチＳ２、
ブレーカ１６を経て、交流入力Ｖ１の他方の端子へ接続
する。整流器ＤＢ１の直流出力端子の正極はチョッパ素
子Ｑ１のコレクタ、負極はそのエミッタへと接続され
る。従って、整流器ＤＢ１による交流入力Ｖ１の全波整
流出力をチョッパ素子Ｑ１が２０ｋＨｚでＯＮ／ＯＦＦ
して直流パルスを形成し続けると、一次巻線Ｋ１には、
交流入力Ｖ１の位相と正負の振幅を保持した両方向の２
０ｋＨｚのパルス電流が入力される。
遮断が可能であるとともに、過大電流に応答して回路を
即刻遮断する。交流入力Ｖ１の一方の端子は、ブレーカ
１６からスイッチＳ１を経てトランスＴ１の一次巻線Ｋ
１に接続される。一次巻線Ｋ１からは、整流器（ブリッ
ジダイオード）ＤＢ１の交流入力端子、スイッチＳ２、
ブレーカ１６を経て、交流入力Ｖ１の他方の端子へ接続
する。整流器ＤＢ１の直流出力端子の正極はチョッパ素
子Ｑ１のコレクタ、負極はそのエミッタへと接続され
る。従って、整流器ＤＢ１による交流入力Ｖ１の全波整
流出力をチョッパ素子Ｑ１が２０ｋＨｚでＯＮ／ＯＦＦ
して直流パルスを形成し続けると、一次巻線Ｋ１には、
交流入力Ｖ１の位相と正負の振幅を保持した両方向の２
０ｋＨｚのパルス電流が入力される。
【０００９】トランスＴ１の一次側巻線Ｋ１と二次側巻
線Ｋ２の巻き数比は、１より大きな値である。詳しく言
えば、パルス電流のデューティ比を有効な最大値に設定
した際に交流入力Ｖ１の１．３倍の電圧が交流出力Ｖ３
に現れるような値である。図２に示すように、トランス
Ｔ１の二次側巻線Ｋ２には、両方向のパルス電圧（パル
ス出力Ｖ２）が誘導される。二次側巻線Ｋ２に誘導され
たパルス電流は、コイルＬ１とコンデンサＣ１のローパ
スフィルタ１１で２０ｋＨｚの成分を除去されて、交流
入力Ｖ１と同周波数、同位相の交流出力Ｖ３を形成す
る。
線Ｋ２の巻き数比は、１より大きな値である。詳しく言
えば、パルス電流のデューティ比を有効な最大値に設定
した際に交流入力Ｖ１の１．３倍の電圧が交流出力Ｖ３
に現れるような値である。図２に示すように、トランス
Ｔ１の二次側巻線Ｋ２には、両方向のパルス電圧（パル
ス出力Ｖ２）が誘導される。二次側巻線Ｋ２に誘導され
たパルス電流は、コイルＬ１とコンデンサＣ１のローパ
スフィルタ１１で２０ｋＨｚの成分を除去されて、交流
入力Ｖ１と同周波数、同位相の交流出力Ｖ３を形成す
る。
【００１０】コンデンサＣ１の両端に接続された抵抗Ｒ
１、Ｒ２は、交流出力Ｖ３を分圧して参照信号を発生さ
せる。参照信号は、ダイオード１８で半波整流されて異
常検出回路１５へ入力される。参照信号は、また、抵抗
１９およびコンデンサ２０の平滑回路で直流電圧に変換
されて制御回路１２へ入力される。ブレーカ１６の下流
に配置された電源回路１３は、交流入力Ｖ１から直流定
電圧を形成して、制御回路１２および異常検出回路１５
に電力を供給する。チョッパ素子Ｑ１と整流器ＤＢ１を
含むチョッパ電流の回路と制御回路１２の間は、トラン
ス１４によって絶縁されている。
１、Ｒ２は、交流出力Ｖ３を分圧して参照信号を発生さ
せる。参照信号は、ダイオード１８で半波整流されて異
常検出回路１５へ入力される。参照信号は、また、抵抗
１９およびコンデンサ２０の平滑回路で直流電圧に変換
されて制御回路１２へ入力される。ブレーカ１６の下流
に配置された電源回路１３は、交流入力Ｖ１から直流定
電圧を形成して、制御回路１２および異常検出回路１５
に電力を供給する。チョッパ素子Ｑ１と整流器ＤＢ１を
含むチョッパ電流の回路と制御回路１２の間は、トラン
ス１４によって絶縁されている。
【００１１】制御回路１２は、デューティ比を制御され
た一定周波数（２０ｋＨｚ）の方形波を出力してトラン
ジスタＱ２をＯＮ／ＯＦＦし、トランス１４を介して間
接的にチョッパ素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦさせる。制御回
路１２は、平滑されて交流入力Ｖ１の周波数成分も除去
された参照信号の電圧を検知してチョッパ素子Ｑ１に出
力するパルス信号のデューティ比を制御する。制御回路
１２は、一次側巻線Ｋ１に入力されるパルス電圧のデュ
ーティ比をチョッパ素子Ｑ１を介して変化させる。直流
信号が所定のしきい値を越えると、パルス電圧のデュー
ティ比を下降させてトランスＴ１に入力される電力を削
減する一方、直流信号が所定のしきい値を割り込むとパ
ルス電圧のデューティ比を増加させてより多くの電力を
トランスＴ１に入力させる。これにより、交流入力Ｖ１
の電圧が上下に変動した場合でも、交流出力Ｖ３の電流
値が変化した場合でも、交流出力Ｖ３の電圧がほぼ一定
に維持される。
た一定周波数（２０ｋＨｚ）の方形波を出力してトラン
ジスタＱ２をＯＮ／ＯＦＦし、トランス１４を介して間
接的にチョッパ素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦさせる。制御回
路１２は、平滑されて交流入力Ｖ１の周波数成分も除去
された参照信号の電圧を検知してチョッパ素子Ｑ１に出
力するパルス信号のデューティ比を制御する。制御回路
１２は、一次側巻線Ｋ１に入力されるパルス電圧のデュ
ーティ比をチョッパ素子Ｑ１を介して変化させる。直流
信号が所定のしきい値を越えると、パルス電圧のデュー
ティ比を下降させてトランスＴ１に入力される電力を削
減する一方、直流信号が所定のしきい値を割り込むとパ
ルス電圧のデューティ比を増加させてより多くの電力を
トランスＴ１に入力させる。これにより、交流入力Ｖ１
の電圧が上下に変動した場合でも、交流出力Ｖ３の電流
値が変化した場合でも、交流出力Ｖ３の電圧がほぼ一定
に維持される。
【００１２】異常検出回路１５は、参照信号の半波整流
波形のピーク電圧を監視する。連続した２個のピーク電
圧が所定のしきい値の範囲を逸脱すると、異常検出回路
１５は、リレー１７をＯＦＦしてスイッチＳ１、Ｓ２か
らスイッチＳ３、Ｓ４までの回路を、交流入力Ｖ１の上
流側および交流出力Ｖ３の下流側から分離する。異常検
出回路１５がリレー１７をＯＦＦすると、スイッチＳ
１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、ＮＯ側からＮＣ側へ切り替わ
り、交流入力Ｖ１が交流出力Ｖ３に直接接続される。ブ
レーカ１６のＯＮ等に伴って交流入力Ｖ１が最初に流れ
込んだとき、電源回路１３に続いて異常検出回路１５が
最初に作動してリレー１７をＯＮする。
波形のピーク電圧を監視する。連続した２個のピーク電
圧が所定のしきい値の範囲を逸脱すると、異常検出回路
１５は、リレー１７をＯＦＦしてスイッチＳ１、Ｓ２か
らスイッチＳ３、Ｓ４までの回路を、交流入力Ｖ１の上
流側および交流出力Ｖ３の下流側から分離する。異常検
出回路１５がリレー１７をＯＦＦすると、スイッチＳ
１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、ＮＯ側からＮＣ側へ切り替わ
り、交流入力Ｖ１が交流出力Ｖ３に直接接続される。ブ
レーカ１６のＯＮ等に伴って交流入力Ｖ１が最初に流れ
込んだとき、電源回路１３に続いて異常検出回路１５が
最初に作動してリレー１７をＯＮする。
【００１３】図３に示すように、交流入力Ｖ１が通じら
れた通常の状態でブレーカ１６をＯＮすると、異常検出
回路１５に続いて制御回路１２が作動し、チョッパ素子
Ｑ１のゲートに方形波が入力される。これにより、一次
側巻線Ｋ１には交流入力Ｖ１に同期した振幅と周期で両
方向のパルス電圧が入力される。その後、整流器ＤＢ
１、チョッパ素子Ｑ１、トランスＴ１、コンデンサＣ１
が劣化や破損を起こす等して交流出力Ｖ３がダウンする
と、異常検出回路１５は、即座にリレー１７をＯＦＦさ
せて、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を同時にＮＯ側
からＮＣ側へと切り換える。これにより、交流電源装置
のトランスＴ１および整流器ＤＢ１が交流入力Ｖ１から
切り離される。同時に、トランスＴ１の二次側の回路が
交流出力Ｖ４から切り離される。さらに、交流入力Ｖ１
と交流出力Ｖ４はバイパス経路を通じて直結される。
れた通常の状態でブレーカ１６をＯＮすると、異常検出
回路１５に続いて制御回路１２が作動し、チョッパ素子
Ｑ１のゲートに方形波が入力される。これにより、一次
側巻線Ｋ１には交流入力Ｖ１に同期した振幅と周期で両
方向のパルス電圧が入力される。その後、整流器ＤＢ
１、チョッパ素子Ｑ１、トランスＴ１、コンデンサＣ１
が劣化や破損を起こす等して交流出力Ｖ３がダウンする
と、異常検出回路１５は、即座にリレー１７をＯＦＦさ
せて、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を同時にＮＯ側
からＮＣ側へと切り換える。これにより、交流電源装置
のトランスＴ１および整流器ＤＢ１が交流入力Ｖ１から
切り離される。同時に、トランスＴ１の二次側の回路が
交流出力Ｖ４から切り離される。さらに、交流入力Ｖ１
と交流出力Ｖ４はバイパス経路を通じて直結される。
【００１４】リレー１７がＯＦＦすると、制御回路１２
も機能しなくなり、チョッパ素子Ｑ１への方形波の供給
も停止する。トランスＴ１の一次側巻線Ｋ１にパルス電
流が供給されなくなり、整流器ＤＢ１やチョッパ素子Ｑ
１が短絡している場合でも過電流は流れない。交流出力
Ｖ３のダウン後、リレー１７のＯＦＦを含むわずかな瞬
間停電を経て交流入力Ｖ１がそのまま交流出力Ｖ３に現
れる。その後、ブレーカ１６の手動操作や交流出力Ｖ３
の下流の過電流に応答してブレーカ１６が遮断される
と、そのとき始めて交流出力Ｖ３に接続された機器に停
電が訪れる。そして、必要な修理や点検が完了して再び
ブレーカ１６がＯＮされると、最初に戻って異常検出回
路１５がリレー１７をＯＮし、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４を同時にＮＣ側からＮＯ側へと切り換える。こ
れにより、交流電源装置のトランスＴ１および整流器Ｄ
Ｂ１が再び交流入力Ｖ１に接続され、トランスＴ１の二
次側の回路が交流出力Ｖ３に再び接続される。
も機能しなくなり、チョッパ素子Ｑ１への方形波の供給
も停止する。トランスＴ１の一次側巻線Ｋ１にパルス電
流が供給されなくなり、整流器ＤＢ１やチョッパ素子Ｑ
１が短絡している場合でも過電流は流れない。交流出力
Ｖ３のダウン後、リレー１７のＯＦＦを含むわずかな瞬
間停電を経て交流入力Ｖ１がそのまま交流出力Ｖ３に現
れる。その後、ブレーカ１６の手動操作や交流出力Ｖ３
の下流の過電流に応答してブレーカ１６が遮断される
と、そのとき始めて交流出力Ｖ３に接続された機器に停
電が訪れる。そして、必要な修理や点検が完了して再び
ブレーカ１６がＯＮされると、最初に戻って異常検出回
路１５がリレー１７をＯＮし、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４を同時にＮＣ側からＮＯ側へと切り換える。こ
れにより、交流電源装置のトランスＴ１および整流器Ｄ
Ｂ１が再び交流入力Ｖ１に接続され、トランスＴ１の二
次側の回路が交流出力Ｖ３に再び接続される。
【００１５】実施例の交流電源装置によれば、季節、一
日の時間帯、負荷状況等に起因して変動する交流電源の
電圧を一定に調整できるから、照明の明るさの変化、電
球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等を防止でき
る。また、低い周波数の交流入力Ｖ１から高周波数のパ
ルス電流を形成してトランスＴ１を作動させるから、高
電圧で大電力を入力させてもトランスＴ１のコアの磁気
飽和が起こりにくい。そして、高周波数のパルス電流を
利用した場合、比較的に小さなリアクタンスのコイルＬ
１、Ｌ２と小さな容量のコンデンサＣ１、Ｃ２の組み合
わせで必要なローパスフィルタ（平滑）特性を実現でき
る。従って、トランスＴ１、コイルＬ１、Ｌ２、コンデ
ンサＣ１、Ｃ２がいずれも小型軽量のもので済み、大電
力を一定電圧に調整できる交流電源装置を小型軽量に構
成して安価に提供できる。
日の時間帯、負荷状況等に起因して変動する交流電源の
電圧を一定に調整できるから、照明の明るさの変化、電
球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等を防止でき
る。また、低い周波数の交流入力Ｖ１から高周波数のパ
ルス電流を形成してトランスＴ１を作動させるから、高
電圧で大電力を入力させてもトランスＴ１のコアの磁気
飽和が起こりにくい。そして、高周波数のパルス電流を
利用した場合、比較的に小さなリアクタンスのコイルＬ
１、Ｌ２と小さな容量のコンデンサＣ１、Ｃ２の組み合
わせで必要なローパスフィルタ（平滑）特性を実現でき
る。従って、トランスＴ１、コイルＬ１、Ｌ２、コンデ
ンサＣ１、Ｃ２がいずれも小型軽量のもので済み、大電
力を一定電圧に調整できる交流電源装置を小型軽量に構
成して安価に提供できる。
【００１６】また、チョッパ素子Ｑ１に高電圧のＯＮ／
ＯＦＦが可能な半導体素子のＩＧＢＴとありふれた整流
器ＤＢ１を組み合わせて、交流入力の高い電圧そのまま
のパルス電流を発生してトランスＴ１の一次側に入力す
るから、交流入力Ｖ１の電圧をステップダウンしたり、
交流入力Ｖ１の正負の位相を別々にパルス化する回路が
不必要である。言い換えれば、１個のチョッパ素子Ｑ１
と１個の整流器ＤＢ１だけでチョッパ回路を構成して交
流入力Ｖ１の両方向をパルス化するから、部品点数が少
なく配線も単純で済む。従って、交流電源装置を小型軽
量かつ安価に提供できる。
ＯＦＦが可能な半導体素子のＩＧＢＴとありふれた整流
器ＤＢ１を組み合わせて、交流入力の高い電圧そのまま
のパルス電流を発生してトランスＴ１の一次側に入力す
るから、交流入力Ｖ１の電圧をステップダウンしたり、
交流入力Ｖ１の正負の位相を別々にパルス化する回路が
不必要である。言い換えれば、１個のチョッパ素子Ｑ１
と１個の整流器ＤＢ１だけでチョッパ回路を構成して交
流入力Ｖ１の両方向をパルス化するから、部品点数が少
なく配線も単純で済む。従って、交流電源装置を小型軽
量かつ安価に提供できる。
【００１７】また、チョッパ素子Ｑ１は、一定の周波数
と一定のデューティ比（１波長レベルの時間内で見た場
合）で交流入力Ｖ１をチョッパするから、交流入力Ｖ１
の電圧と電流の位相差が発生しない。また、交流入力Ｖ
１と交流出力Ｖ２は、２０ｋＨｚの半波長以下の無視し
得る位相差しか持たない。ここで、 ＭａｘＰ＝∫（Ｖ×Ｉ）ｄｔ＝∫（Ｖ０×Ｉ０×ｓｉｎ２ωｔ）ｄｔ →（１−ｃｏｓ２ωｔ）／２ →０ →（α：位相差ｃｏｓα） ＶＩ位相がずれると無効電力が発生する。従って、交流
電源装置それ自身が容量性負荷や誘導性負荷を含まない
力率の高い、低損失で節電型の交流電源装置を実現でき
る。
と一定のデューティ比（１波長レベルの時間内で見た場
合）で交流入力Ｖ１をチョッパするから、交流入力Ｖ１
の電圧と電流の位相差が発生しない。また、交流入力Ｖ
１と交流出力Ｖ２は、２０ｋＨｚの半波長以下の無視し
得る位相差しか持たない。ここで、 ＭａｘＰ＝∫（Ｖ×Ｉ）ｄｔ＝∫（Ｖ０×Ｉ０×ｓｉｎ２ωｔ）ｄｔ →（１−ｃｏｓ２ωｔ）／２ →０ →（α：位相差ｃｏｓα） ＶＩ位相がずれると無効電力が発生する。従って、交流
電源装置それ自身が容量性負荷や誘導性負荷を含まない
力率の高い、低損失で節電型の交流電源装置を実現でき
る。
【００１８】また、制御回路１２は、交流出力Ｖ３を分
圧した参照信号の整流波形を完全に平滑した直流信号を
検知して、ＩＧＢＴ（チョッパ素子Ｑ１）のゲートをＰ
ＷＭ（パルス幅変調）制御するから、交流入力Ｖ１の数
波長以下の電圧変動に影響されることなく安定して方形
波を出力し、しかも１／１０秒以下の十分な応答速度で
交流出力Ｖ３を一定値に誘導できる。一方、異常検出回
路１５は、整流波形のピーク電圧の変化に応答するから
制御回路１２に先行して交流出力Ｖ３のダウンを検知で
き、速やかにスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を切り換
えて瞬間停電の時間を短くできる。
圧した参照信号の整流波形を完全に平滑した直流信号を
検知して、ＩＧＢＴ（チョッパ素子Ｑ１）のゲートをＰ
ＷＭ（パルス幅変調）制御するから、交流入力Ｖ１の数
波長以下の電圧変動に影響されることなく安定して方形
波を出力し、しかも１／１０秒以下の十分な応答速度で
交流出力Ｖ３を一定値に誘導できる。一方、異常検出回
路１５は、整流波形のピーク電圧の変化に応答するから
制御回路１２に先行して交流出力Ｖ３のダウンを検知で
き、速やかにスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を切り換
えて瞬間停電の時間を短くできる。
【００１９】また、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を
一括制御するリレー１７と異常検出回路１５を設けて、
交流電源装置自体に異常が発生した場合には、交流入力
Ｖ１と交流出力Ｖ４を直接に接続するから、交流電源装
置を通じて電力供給を受ける機器は故障以前の状態のま
ま利用できる。言い換えれば、交流電源装置自体が原因
となって下流の装置を長時間停電させ、下流の装置で行
う業務に影響を及ぼす心配が無い。
一括制御するリレー１７と異常検出回路１５を設けて、
交流電源装置自体に異常が発生した場合には、交流入力
Ｖ１と交流出力Ｖ４を直接に接続するから、交流電源装
置を通じて電力供給を受ける機器は故障以前の状態のま
ま利用できる。言い換えれば、交流電源装置自体が原因
となって下流の装置を長時間停電させ、下流の装置で行
う業務に影響を及ぼす心配が無い。
【００２０】また、交流入力Ｖ１の１．３倍の交流出力
Ｖ３が得られるようにトランス手段の二次側巻線／一次
側巻線の巻数比を定めているから、交流入力の電圧値が
定格の７０％を割り込むような場合でもほぼ定格の電圧
を出力できる。また、トランスの一次側巻線に接続され
た回路と二次側巻線に接続された回路が絶縁されている
から、チョッパ素子Ｑ１が発生するパルス電流のノイズ
が制御回路１２や異常検出回路１５に悪影響を及ぼさな
い。
Ｖ３が得られるようにトランス手段の二次側巻線／一次
側巻線の巻数比を定めているから、交流入力の電圧値が
定格の７０％を割り込むような場合でもほぼ定格の電圧
を出力できる。また、トランスの一次側巻線に接続され
た回路と二次側巻線に接続された回路が絶縁されている
から、チョッパ素子Ｑ１が発生するパルス電流のノイズ
が制御回路１２や異常検出回路１５に悪影響を及ぼさな
い。
【００２１】
【発明の効果】本発明の交流電源装置によれば、季節、
一日の時間帯、負荷状況等に起因して変動する交流電源
の電圧を一定に調整できるから、照明の明るさの変化、
電球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等を防止でき
る。また、チョッパ処理→昇圧→ローパスフィルタ処理
を通じて交流入力と位相の揃った交流出力を取り出すか
ら、電流と電圧の位相が一致した力率の高い交流電源装
置を構成できる。
一日の時間帯、負荷状況等に起因して変動する交流電源
の電圧を一定に調整できるから、照明の明るさの変化、
電球や電熱機器の破損、電子機器の誤動作等を防止でき
る。また、チョッパ処理→昇圧→ローパスフィルタ処理
を通じて交流入力と位相の揃った交流出力を取り出すか
ら、電流と電圧の位相が一致した力率の高い交流電源装
置を構成できる。
【図１】実施例の交流電源装置の回路図である。
【図２】電圧調整機能の説明図である。
【図３】故障検出機能の説明図である。
１１ ローパスフィルタ １２ 制御回路 １３ 電源回路 １４、Ｔ１ トランス １５ 異常検出回路 １６ ブレーカ １７ リレー １８ ダイオード １９、Ｒ１、Ｒ２ 抵抗 ２０、Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ ＤＢ１ 整流器（ブリッジダイオード） Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ スイッチ（リレー１７の接
点） Ｑ１ チョッパ素子（ＩＧＢＴ） Ｑ２ トランジスタ Ｋ１ 一次側巻線 Ｋ２ 二次側巻線 Ｌ１ コイル Ｖ１ 交流入力 Ｖ３ 交流出力
点） Ｑ１ チョッパ素子（ＩＧＢＴ） Ｑ２ トランジスタ Ｋ１ 一次側巻線 Ｋ２ 二次側巻線 Ｌ１ コイル Ｖ１ 交流入力 Ｖ３ 交流出力
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の変圧比を有して一次側巻線を交流
入力に接続したトランス手段と、 一次側巻線に流れる電流を電源周波数よりも高い周波数
で遮断して一次側巻線にパルス電圧を入力するチョッパ
手段と、 一次側巻線に流れるパルス電流によって二次側巻線に誘
導されたパルス電流を平滑して電源周波数の交流出力を
形成する平滑手段と、 交流出力の状況に応じてチョッパ手段を制御して、交流
出力の電圧水準が上昇すると一次巻線に入力するパルス
電圧のデューティ比を下げ、一方、交流出力の電圧水準
が下降するとパルス電圧のデューティ比を上げる制御手
段とを有することを特徴とする交流電源装置。 - 【請求項２】 請求項１の交流電源装置において、チョ
ッパ手段は、１個のブリッジダイオードと１個の固体ス
イッチング素子を含み、 ブリッジダイオードの交流入力端子が一次巻線と直列に
接続され、 ブリッジダイオードの直流出力端子が固体スイッチング
素子と直列に接続されることを特徴とする交流電源装
置。 - 【請求項３】 請求項１の交流電源装置において、次の
いずれかに該当することを特徴とする交流電源装置。 （１）トランス手段の一次側巻線に流れる電流は、交流
入力の周期で方向が変化する両方向のパルス電流であ
る。 （２）トランス手段の二次側巻線／一次側巻線の巻数比
は、パルス電圧の有効な最大デューティ比で交流出力が
交流入力よりも大きくなる値に定めてある。 （３）トランスの一次側巻線に接続された回路と二次側
巻線に接続された回路が絶縁されている。 - 【請求項４】 請求項１の交流電源装置において、制御
手段は、交流出力の整流平滑電圧に対応する直流信号を
検知してチョッパ手段のＯＮ／ＯＦＦデューティ比を制
御することを特徴とする交流電源装置。 - 【請求項５】 請求項１の交流電源装置において、一次
側巻線の回路から平滑手段までで発生した異常を検出可
能な異常検出手段を有し、 異常検出手段が異常を検出すると、交流電圧の入力端子
から一次巻線を遮断して交流出力の出力端子から平滑手
段を遮断するとともに、交流電圧の入力端子と交流出力
の出力端子を直接に接続することを特徴とする交流電源
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000264598A JP2002049429A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 交流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000264598A JP2002049429A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 交流電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002049429A true JP2002049429A (ja) | 2002-02-15 |
Family
ID=18751992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000264598A Pending JP2002049429A (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 交流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002049429A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013535767A (ja) * | 2010-07-14 | 2013-09-12 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 発光ダイオードを駆動するためのシステムおよび方法 |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000264598A patent/JP2002049429A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013535767A (ja) * | 2010-07-14 | 2013-09-12 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 発光ダイオードを駆動するためのシステムおよび方法 |
| KR20130129178A (ko) * | 2010-07-14 | 2013-11-27 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 발광 다이오드의 구동 시스템 및 방법 |
| US9516723B2 (en) | 2010-07-14 | 2016-12-06 | General Electric Company | System and method for driving light emitting diodes |
| KR102077129B1 (ko) * | 2010-07-14 | 2020-02-13 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 발광 다이오드의 구동 시스템 및 방법 |
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