JP2002112533A - Constant-power control device - Google Patents

Constant-power control device

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JP2002112533A
JP2002112533A JP2000298683A JP2000298683A JP2002112533A JP 2002112533 A JP2002112533 A JP 2002112533A JP 2000298683 A JP2000298683 A JP 2000298683A JP 2000298683 A JP2000298683 A JP 2000298683A JP 2002112533 A JP2002112533 A JP 2002112533A
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JP
Japan
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circuit
switching element
chopper circuit
constant
voltage
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Application number
JP2000298683A
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Japanese (ja)
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Yoshiji Tamai
義嗣 玉井
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Meiji National Industrial Co Ltd
Original Assignee
Meiji National Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2885Static converters especially adapted therefor; Control thereof
    • H05B41/2886Static converters especially adapted therefor; Control thereof comprising a controllable preconditioner, e.g. a booster
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constant-power control device that is simply constituted, using one converter, and the cost of which is thus reduced. SOLUTION: A rectifying circuit Re is connected with an alternating-current power supply AC, and a discontinuous current-type step-up/down chopper circuit CHa, that converts the output voltage of the rectifying circuit Re into a prescribed direct-current voltage is connected. An inverter Inv, that converts a direct-current voltage into a high-frequency voltage, is connected with the step- up/step-down chopper circuit, and an HID lamp is connected with the inverted Inv. A control circuit Cont, that on/off-controls a switching element Sa installed in the step-up/down chopper circuit, keeps the on/off period T constant and the on-time 'ton' of the switching element for at least half a cycle of alternating current, and inputs the output voltage of the rectifying circuit at point P and controls pulse width modulation(PWM), so that the on time of the switching element is in proportion to the inverse of the maximum value of the output voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、1つのコンバ−タ
を用いた簡単な構成としてコストを低減した定電力制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant power control device which has a simple configuration using one converter and has a reduced cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源として直流電源を使用し、直流電源
の出力電圧をチョッパ回路により所定の電圧に変換し、
更にこの直流電圧をインバ−タ回路等の高周波電源によ
り高周波電圧に変換して、例えば高圧放電ランプ(Hi
gh Intensity Dischrrge La
mps、以下HIDランプと略称する)等の負荷を定電
力で制御する場合がある。図4は、チョッパ回路とし
て、アクティブ平滑フィルタとして機能する昇圧チョッ
パ回路と、降圧チョッパ回路を用いた定電力制御装置の
一例を示す回路図である。
2. Description of the Related Art A DC power supply is used as a power supply, and the output voltage of the DC power supply is converted to a predetermined voltage by a chopper circuit.
Further, this DC voltage is converted into a high-frequency voltage by a high-frequency power source such as an inverter circuit or the like, for example, a high-pressure discharge lamp (Hi).
gh Intensity Disrchge La
mps (hereinafter abbreviated as HID lamp) may be controlled by constant power. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a constant power control device using a boost chopper circuit functioning as an active smoothing filter and a step-down chopper circuit as a chopper circuit.

【0003】図4において、交流電源ACの出力電圧を
整流回路Reで整流する。整流回路Reの出力電圧は、
昇圧チョッパ回路CHxで昇圧され、次に降圧チョッパ
回路CHyで降圧される。後述するように、昇圧チョッ
パ回路CHxはアクティブ平滑フィルタとして作用させ
て力率改善用に用いられ、降圧チョッパ回路CHyは負
荷の定電力制御を行なうために用いられる。
In FIG. 4, an output voltage of an AC power supply AC is rectified by a rectifier circuit Re. The output voltage of the rectifier circuit Re is
The voltage is boosted by the boost chopper circuit CHx, and then reduced by the step-down chopper circuit CHy. As described later, the step-up chopper circuit CHx is used for improving the power factor by acting as an active smoothing filter, and the step-down chopper circuit CHy is used for performing constant power control of the load.

【0004】降圧チョッパ回路CHyの出力電圧は、平
滑コンデンサCyを通してフルブリッジ構成のインバ−
タInvに入力され、所定周波数の高周波電圧に変換さ
れる。この高周波電圧は、負荷である前記HIDランプ
に供給される。
The output voltage of the step-down chopper circuit CHy is passed through a smoothing capacitor Cy to an inverter of a full bridge configuration.
And is converted into a high-frequency voltage of a predetermined frequency. This high frequency voltage is supplied to the HID lamp as a load.

【0005】昇圧チョッパ回路CHxは、リアクトルL
x、ダイオ−ドDx、スイッチング素子Sx、コンデン
サCxで構成される。スイッチング素子Sxは、MOS
FET等の電子的スイッチング素子を用いることができ
る。制御回路Xaからの信号Uxでスイッチング素子S
xをオンし、スイッチング素子Sxのオン期間中にリア
クトルLxにエネルギ−を蓄積し、スイッチング素子S
xをオフした瞬間に発生する逆起電力で、出力側に電力
を伝達する。スイッチング素子Sxのオンオフ周期を適
宜選定することにより、昇圧チョッパ回路CHxの出力
端に所定の昇圧された直流電圧が得られる。
The boost chopper circuit CHx includes a reactor L
x, a diode Dx, a switching element Sx, and a capacitor Cx. The switching element Sx is a MOS
Electronic switching elements such as FETs can be used. The switching element S is supplied by a signal Ux from the control circuit Xa.
x is turned on, energy is accumulated in the reactor Lx during the ON period of the switching element Sx, and the switching element Sx is turned on.
Power is transmitted to the output side with the back electromotive force generated at the moment when x is turned off. By appropriately selecting the ON / OFF cycle of the switching element Sx, a predetermined boosted DC voltage can be obtained at the output terminal of the boost chopper circuit CHx.

【0006】この昇圧チョッパ回路CHxは、アクティ
ブ平滑フィルタとして作用させることができる。すなわ
ち、整流器Reで両波整流された脈流波形を、高周波で
全周期にわたりスイッチングする。こうすることによ
り、入力電流波形は各スイッチング電流の各周期毎の平
均値となる。このため、負荷に大きなコンデンサがあっ
たとしてもあたかも純抵抗負荷と等価になり、入力のス
イッチング電流は波形歪が除去されたサイン波状になる
ので、力率を改善することができる。
The boost chopper circuit CHx can function as an active smoothing filter. That is, the pulsating current waveform that has been subjected to the dual-wave rectification by the rectifier Re is switched at a high frequency over the entire period. Thus, the input current waveform becomes an average value of each switching current in each cycle. Therefore, even if a large capacitor is included in the load, the load becomes equivalent to a pure resistance load, and the input switching current has a sine wave shape from which waveform distortion has been removed, so that the power factor can be improved.

【0007】降圧チョッパ回路CHyは、MOSFET
等のスイッチング素子Sy、リアクトルLy、フリ−ホ
イ−ルダイオ−ドFDyにより構成されている。スイッ
チング制御回路Xbには発振回路が設けられており、発
振回路からの出力信号Uyでスイッチング素子Syをオ
ン、オフ制御する。この際のスイッチング素子Syのオ
ン、オフ制御は、パルス幅変調(PWM)により降圧チ
ョッパ回路CHの出力電圧を制御するものであり、負荷
のHIDランプの定電力制御を行なう。
The step-down chopper circuit CHy is a MOSFET
And the like, a switching element Sy, a reactor Ly, and a freewheel diode FDy. An oscillation circuit is provided in the switching control circuit Xb, and the switching element Sy is turned on and off by an output signal Uy from the oscillation circuit. The ON / OFF control of the switching element Sy at this time controls the output voltage of the step-down chopper circuit CH by pulse width modulation (PWM), and performs constant power control of the HID lamp of the load.

【0008】フルブリッジ構成のインバ−タInvは、
MOSFETのような電子的スイッチを用いて構成さ
れ、図示しない制御回路からの制御信号で電子的スイッ
チを交互にオン、オフ制御する。電子的スイッチのオン
オフ周期を適宜選定することにより、所定周波数の高周
波電圧が得られる。
[0008] The inverter Inv of the full bridge configuration is
It is configured using an electronic switch such as a MOSFET, and the electronic switch is alternately turned on and off by a control signal from a control circuit (not shown). By appropriately selecting the ON / OFF cycle of the electronic switch, a high-frequency voltage having a predetermined frequency can be obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】図4で示したように、
従来の定電力制御装置は、アクティブ平滑フィルタとし
て作用する昇圧チョッパ回路と、定電力制御を行なう降
圧チョッパ回路の二つのコンバ−タ回路を必要としてい
た。このため、装置が複雑で制御回路が複雑になり、コ
ストも高いという問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION As shown in FIG.
The conventional constant power control device requires two converter circuits, a boost chopper circuit acting as an active smoothing filter and a step-down chopper circuit performing constant power control. For this reason, there is a problem that the device is complicated, the control circuit is complicated, and the cost is high.

【0010】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成としてコストを低減した定電力制御
装置の提供を目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a constant power control device having a simple configuration and reduced cost.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、請
求項1に係る発明において、定電力制御装置を、交流電
源と、交流電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力
電圧を直流電圧に変換する電流不連続型の昇降圧チョッ
パ回路と、昇降圧チョッパ回路に接続される負荷と、前
記昇降圧チョッパ回路に設けられたスイッチング素子を
オンオフ制御する制御回路とを備え、当該制御回路に整
流回路の出力電圧を入力して、スイッチング素子のオン
オフ周期を一定、スイッチング素子のオン時間を少なく
とも交流の半サイクルの間で一定とすると共に、スイッ
チング素子のオン時間を前記出力電圧の最大値の逆数に
比例するようにパルス幅変調(PWM)制御することに
よって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a constant power control apparatus comprising: an AC power supply; a rectifying circuit for rectifying an AC voltage; A current discontinuous buck-boost chopper circuit for converting to a voltage, a load connected to the buck-boost chopper circuit, and a control circuit for controlling on / off of a switching element provided in the buck-boost chopper circuit; The output voltage of the rectifier circuit is input to the switching element, the on / off cycle of the switching element is fixed, the on time of the switching element is fixed at least for half an AC cycle, and the on time of the switching element is set to the maximum value of the output voltage. Is achieved by controlling the pulse width modulation (PWM) to be proportional to the reciprocal of

【0012】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
記載の定電力制御装置において、前記昇降圧チョッパ回
路に直流電圧を高周波電圧に変換する高周波電源を接続
し、当該高周波電源に照明用ランプを接続することを特
徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the constant power control device according to the first aspect, a high-frequency power supply for converting a DC voltage to a high-frequency voltage is connected to the buck-boost chopper circuit, and the high-frequency power supply is illuminated. It is characterized by connecting a lighting lamp.

【0013】請求項1に係る発明の上記特徴によれば、
整流回路と負荷との間に昇降圧チョッパ回路を接続し、
昇降圧チョッパ回路に設けたスイッチング素子のオンオ
フ周期を一定、スイッチング素子のオン時間を少なくと
も交流の半サイクルの間で一定とすると共に、スイッチ
ング素子のオン時間を整流回路の出力電圧の最大値の逆
数に比例するようにパルス幅変調(PWM)制御してい
る。このため、単一のコンバ−タでアクティブ平滑フィ
ルタとしての機能の実現と、負荷の定電力制御を行なう
ことができ、コストを低減すると共に制御回路を簡単に
構成することができる。
According to the above feature of the invention according to claim 1,
Connect a buck-boost chopper circuit between the rectifier circuit and the load,
The on-off cycle of the switching element provided in the buck-boost chopper circuit is constant, the on-time of the switching element is constant at least for half an AC cycle, and the on-time of the switching element is the reciprocal of the maximum value of the output voltage of the rectifier circuit. Is controlled by pulse width modulation (PWM) so as to be proportional to. Therefore, the function as the active smoothing filter and the constant power control of the load can be performed with a single converter, so that the cost can be reduced and the control circuit can be simply configured.

【0014】請求項2に係る発明の上記特徴によれば、
高周波電源に照明用ランプを接続した際に、単一のコン
バ−タでアクティブ平滑フィルタとしての機能の実現
と、照明用ランプの定電力制御を行なうことができる。
According to the above feature of the invention according to claim 2,
When the lighting lamp is connected to the high frequency power supply, the function as an active smoothing filter can be realized with a single converter, and constant power control of the lighting lamp can be performed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図を参照して説明する。図1は、本発明の定電力
制御装置を示す回路図である。図4の従来例と同じとこ
ろまたは対応する部分には同一の符号を付しており、詳
細な説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a constant power control device according to the present invention. The same parts as those in the conventional example of FIG. 4 or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0016】本発明においては、図1に示すように、整
流回路Reとインバ−タInvとの間に、電流不連続型
の昇降圧チョッパ回路CHaを接続することを特徴とす
るものである。この昇降圧チョッパ回路CHaは、MO
SFETを用いたスイッチング素子Sa、リアクトルL
a、ダイオ−ドDaで構成される。昇降圧チョッパ回路
CHaの入力側の端子Pの電圧、すなわち、整流回路R
eから昇降圧チョッパ回路CHaに入力される電圧を制
御回路Contに入力し、制御回路Contからの信号
Uaでスイッチング素子Saをオンオフして、アクティ
ブ平滑フィルタとしての機能を実現させ、入力電流の波
形歪を除去して力率を改善すると共に、負荷の定電力制
御を行なう。
In the present invention, as shown in FIG. 1, a discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa is connected between the rectifier circuit Re and the inverter Inv. This step-up / step-down chopper circuit CHa
Switching element Sa using SFET, reactor L
a, a diode Da. The voltage of the input terminal P of the step-up / step-down chopper circuit CHa, that is, the rectifier circuit R
e, the voltage input to the step-up / step-down chopper circuit CHa is input to the control circuit Cont, and the switching element Sa is turned on / off by a signal Ua from the control circuit Cont, thereby realizing a function as an active smoothing filter. The power factor is improved by removing the distortion, and the constant power control of the load is performed.

【0017】従来は図4に示すように整流回路Reとイ
ンバ−タInvとの間には、アクティブ平滑フィルタと
して作用する昇圧チョッパ回路CHxと、負荷の定電力
制御を行なう降圧チョッパ回路CHyの二つのコンバ−
タを接続していたが、本発明においては、前記電流不連
続型の昇降圧チョッパ回路CHaのみの単一のコンバ−
タを用いている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, between a rectifier circuit Re and an inverter Inv, there are provided a boost chopper circuit CHx acting as an active smoothing filter and a step-down chopper circuit CHy for performing constant power control of a load. One converter
However, in the present invention, a single converter having only the current discontinuous type step-up / step-down chopper circuit CHa is used.
Are used.

【0018】電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHa
のスイッチング素子Saをオンにすると、電流は電源
(整流回路Re)からスイッチング素子Sa、リアクト
ルLa、電源の経路で流れ、リアクトルLaにエネルギ
−を蓄積する。所定期間後にスイッチング素子Saをオ
フにすると、リアクトルLaに蓄積されたエネルギ−
は、リアクトルLaから負荷のHIDランプに流れる。
Discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa
When the switching element Sa is turned on, the current flows from the power supply (rectifier circuit Re) through the path of the switching element Sa, the reactor La, and the power supply, and accumulates energy in the reactor La. When the switching element Sa is turned off after a predetermined period, the energy stored in the reactor La
Flows from the reactor La to the HID lamp of the load.

【0019】電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHa
の入力電圧Vinと出力電圧Voutの関係は、スイッ
チング素子Saの通流率をαとすると、(Vout/V
in)=α/(1−α)となる。したがって、αが0.
5のときにVout/Vin=1で、αをこれよりも小
さくするとVout/Vinが1以下、すなわちVou
tはVinよりも小さく降圧チョッパ回路として動作す
る。また、αを0.5よりも大きくするとVout/V
inが1以上となり、昇圧チョッパ回路として動作す
る。
Discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa
Is the relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout, assuming that the conduction ratio of the switching element Sa is α, (Vout / V
in) = α / (1−α). Therefore, when α is 0.
When Vout / Vin = 1 at 5 and α is made smaller than this, Vout / Vin becomes 1 or less, that is, Vou
t is smaller than Vin and operates as a step-down chopper circuit. When α is larger than 0.5, Vout / V
In becomes 1 or more, and the circuit operates as a step-up chopper circuit.

【0020】次に、電流不連続型の昇降圧チョッパ回路
CHaの作用について、図3の波形図で説明する。図3
において、横軸には時間(τ)を取っている。Vin
(τ)は、整流回路Reから前記昇降圧チョッパ回路C
Haに入力される、交流の正弦波を両波整流された電圧
の脈流波形である。Vin(τ)は、サイン波状に形成
され最大値をVmとする。ip(τ)は、スイッチング
素子Saをオンしたときの電流の最大値、Ipはip
(τ)を結んだ包絡線、ia(τ)は電流不連続型の昇
降圧チョッパ回路CHaの入力電流(平均電流)であ
る。
Next, the operation of the discontinuous current type step-up / step-down chopper circuit CHa will be described with reference to the waveform diagram of FIG. FIG.
In the graph, the horizontal axis represents time (τ). Vin
(Τ) is calculated from the rectifier circuit Re to the step-up / step-down chopper circuit C.
It is a pulsating waveform of a voltage which is input to Ha and is obtained by rectifying both sides of an AC sine wave. Vin (τ) is formed in a sine wave shape, and the maximum value is Vm. ip (τ) is the maximum value of the current when the switching element Sa is turned on, and Ip is ip
An envelope ia (τ) connecting (τ) is the input current (average current) of the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa.

【0021】Taは交流の一周期、Tはスイッチング素
子Saのオンオフ周期、tonはスイッチング素子Sa
のオン期間、toffはスイッチング素子Saのオフ期
間である。また、電流不連続型の昇降圧チョッパ回路C
Haの出力電圧をVout(τ)とする。
Ta is one cycle of alternating current, T is the on / off cycle of the switching element Sa, and ton is the switching element Sa.
Is an ON period, and toff is an OFF period of the switching element Sa. In addition, a discontinuous current type step-up / step-down chopper circuit C
Let the output voltage of Ha be Vout (τ).

【0022】前記スイッチング素子Saをオンする毎に
電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHaに入力される
平均電流ia(τ)は、ia(τ)=(1/2)・{i
p(τ)}・{ton(τ)/T(τ)}、となる。ま
た、電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHaのリアク
トルLaのリアクタンスをLiとすると、スイッチング
素子Saをオンしたときの電流の最大値ip(τ)は、
ip(τ)={Vin(τ)/Li}・ton、また
は、ip(τ)={Vout(τ)/Li}・toff
となる。
Each time the switching element Sa is turned on, the average current ia (τ) input to the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa is ia (τ) = (1 /) · {i
p (τ)} · {ton (τ) / T (τ)}. Further, assuming that the reactance of the reactor La of the current discontinuous type step-up / step-down chopper circuit CHa is Li, the maximum value ip (τ) of the current when the switching element Sa is turned on is:
ip (τ) = {Vin (τ) / Li} · ton or ip (τ) = {Vout (τ) / Li} · toff
Becomes

【0023】これより、ia(τ)=(1/2)・
〔{Vin(τ)/Li}・ton〕・{ton(τ)
/T(τ)}、であるからこの式を変形して、ia
(τ)=(1/2)・{Vin(τ)/Li}・{to
n2(τ)/T(τ)}、となる。ここで、T(τ)は
一定とし、tonを少なくとも交流の半サイクルの間で
一定とすると、ton2(τ)/T(τ)=一定とな
る。すなわち、Kを定数とするとton2(τ)/T
(τ)=K、と表すことができる。このようにして、図
3に示すように、スイッチング素子Saをオンオフ制御
することにより、パルス幅変調(PWM)で負荷を制御
する。
From this, ia (τ) = (1/2) ·
[{Vin (τ) / Li} · ton] {{ton (τ)
/ T (τ)}, this equation is transformed to ia
(Τ) = (1/2) {{Vin (τ) / Li}} {to
n2 (τ) / T (τ)}. Here, assuming that T (τ) is constant and ton is constant at least during a half cycle of alternating current, ton2 (τ) / T (τ) = constant. That is, if K is a constant, ton2 (τ) / T
(Τ) = K. In this way, as shown in FIG. 3, the load is controlled by pulse width modulation (PWM) by turning on / off the switching element Sa.

【0024】このとき、ia(τ)=(1/2)・{V
in(τ)/Li}・K、であり、リアクタンスLiは
一定であるからK/Li=Ka(定数)、と置き換える
ことができる。したがって、ia(τ)∝Vin
(τ)、となる。すなわち、ia(τ)も図3に示すよ
うにVin(τ)と同様のサイン波状に表すことができ
る。
At this time, ia (τ) = (1/2) · {V
in (τ) / Li} · K, and since the reactance Li is constant, it can be replaced by K / Li = Ka (constant). Therefore, ia (τ) ∝Vin
(Τ). That is, ia (τ) can be represented in the same sine wave form as Vin (τ) as shown in FIG.

【0025】このように、スイッチング素子Saをオン
する毎に電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHaに入
力される平均電流ia(τ)は、サイン波状に表わされ
るので、負荷は純抵抗負荷と等価になる。すなわち、電
流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHaをアクティブ平
滑フィルタとして機能させることができる。
As described above, each time the switching element Sa is turned on, the average current ia (τ) input to the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa is represented in a sine wave shape, so that the load is a pure resistance load. Become equivalent. That is, the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa can function as an active smoothing filter.

【0026】次に、電流不連続型の昇降圧チョッパ回路
CHaの瞬時入力電力をPin(τ)、出力電力をPo
ut(τ)とする。インバ−タInvでの損失を無視す
れば、電流不連続型の昇降圧チョッパ回路CHaの出力
電力Pout(τ)が負荷のHIDランプに供給され
る。
Next, the instantaneous input power of the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa is Pin (τ), and the output power is Po.
ut (τ). If the loss in the inverter Inv is neglected, the output power Pout (τ) of the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa is supplied to the HID lamp of the load.

【0027】ここで、Pin(τ)=ia(τ)・Vi
n(τ)=(1/2)・{Vin2(τ)/Li}・
{Ton2(τ)/T(τ)}、が成立する。したがっ
て、1サイクル間に入力される平均電力Pinは次式で
表される。
Here, Pin (τ) = ia (τ) · Vi
n (τ) = (1/2) · {Vin2 (τ) / Li} ·
{Ton2 (τ) / T (τ)} holds. Therefore, the average power Pin input during one cycle is represented by the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】ここで、入力電圧の最大値をVmとする
と、Vin(τ)=Vm・sin(2π/Ta)(τ)
であるから、平均電力Pinについて次式が成立する。
Here, assuming that the maximum value of the input voltage is Vm, Vin (τ) = Vm · sin (2π / Ta) (τ)
Therefore, the following equation holds for the average power Pin.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】これよりtonは、次式で求められる。From this, ton is obtained by the following equation.

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】ところで、前記(数2)より、Pin=
{1/(4LiT)}・(Vm・ton)2、であるか
ら、(数3)より、ton∝(1/Vm)の関係が成立
するようにton時間を制御すれば、Pinが一定とな
りPoutを一定にすることができる。ここに、Li、
Tは定数とする。
By the way, from the above (Equation 2), Pin =
Since {1 / (4LiT)} · (Vm · ton) 2, from equation (3), if the ton time is controlled so that the relationship of ton∝ (1 / Vm) is established, Pin becomes constant. Pout can be kept constant. Where Li,
T is a constant.

【0034】また、Pout=η・(Vm2/4Li)
・(ton2/T)、であるから、η、Liが一定であ
るとすれば、前記ton∝(1/Vm)となるようにス
イッチング素子Saのオンオフ制御を行なうことによ
り、Poutが一定となって負荷の定電力制御を行なう
ことができる。すなわち、tonをVmの逆数に比例す
るようにパルス幅変調(PWM)でスイッチング素子S
aのオンオフ制御を行なうことにより、電流不連続型の
昇降圧チョッパ回路CHaをアクティブ平滑フィルタと
して作用させると共に、負荷を定電力で制御することが
できる。
Further, Pout = η · (Vm2 / 4Li)
Since (ton2 / T), if η and Li are constant, Pout becomes constant by performing on / off control of the switching element Sa so that ton∝ (1 / Vm). Thus, constant power control of the load can be performed. That is, the switching element S is subjected to pulse width modulation (PWM) so that ton is proportional to the reciprocal of Vm.
By performing on / off control of “a”, the current discontinuous type step-up / step-down chopper circuit CHa can act as an active smoothing filter, and the load can be controlled with constant power.

【0035】図2は、図1の制御回路の具体例を示す回
路図である。図2において、Aは、昇降圧チョッパ回路
CHaの入力側の端子Pの電圧、すなわち、電流不連続
型の整流回路の出力電圧である脈流電圧の最大値Vmを
入力し、前記(数3)の演算をしてスイッチング素子S
aのオン時間を出力するton時間演算器である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of the control circuit of FIG. In FIG. 2, A is the voltage of the input terminal P of the step-up / step-down chopper circuit CHa, that is, the maximum value Vm of the pulsating voltage which is the output voltage of the discontinuous current type rectifier circuit. ) To calculate the switching element S
This is a ton time calculator for outputting the ON time of a.

【0036】Bはスイッチング素子Saのオンオフ信号
Uaを出力する駆動回路、Cは二つのNOR回路で形成
される論理回路、Dは一方のNOR回路のゲ−トに入力
される信号を遅延する遅延回路、Eは一定周期のオント
リガ信号を発生するオントリガ信号発生源である。
B is a drive circuit for outputting an on / off signal Ua of the switching element Sa, C is a logic circuit formed by two NOR circuits, and D is a delay for delaying a signal input to the gate of one of the NOR circuits. A circuit E is an on-trigger signal generating source for generating an on-trigger signal having a constant period.

【0037】次に、図2の回路の動作について説明す
る。ton時間演算器Aは、HIDランプの始動時に
は、tonを大きくして電流不連続型の昇降圧チョッパ
回路CHaの出力を上げるように動作する。また、HI
Dランプの点灯後には前記定電力制御を行なうように、
(数3)で演算されたスイッチング素子Saをオンする
時間の信号tonを形成して、論理回路Cに出力する。
すなわち、ton時間演算器Aからの出力信号は、スイ
ッチング素子Saをオフするタイミングを与える。
Next, the operation of the circuit of FIG. 2 will be described. The ton time calculator A operates to increase the ton and increase the output of the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa when the HID lamp is started. Also, HI
After the D lamp is turned on, the constant power control is performed.
A signal ton for turning on the switching element Sa calculated by (Equation 3) is formed and output to the logic circuit C.
That is, the output signal from the ton time calculator A gives a timing to turn off the switching element Sa.

【0038】オントリガ信号発生源Eの信号は、スイッ
チング素子Saをオンするタイミングを与えるものであ
り、一方のNOR回路には前記遅延回路Dを介して信号
を入力する。論理回路Cは、このようにton時間演算
器Aからの出力信号と、オントリガ信号発生源Eの出力
信号により所定の出力信号を形成し、駆動回路Bからの
信号Uaで、図3に示すような特性でスイッチング素子
Saをオンオフ制御する。
The signal from the on-trigger signal source E gives a timing to turn on the switching element Sa, and a signal is input to one NOR circuit via the delay circuit D. The logic circuit C thus forms a predetermined output signal from the output signal from the ton time calculator A and the output signal from the on-trigger signal generation source E, and the signal Ua from the drive circuit B as shown in FIG. The on / off control of the switching element Sa is performed with appropriate characteristics.

【0039】図1の例では、電流不連続型の昇降圧チョ
ッパ回路CHaの出力側にインバ−タInvを接続し、
インバ−タInvの出力側に負荷であるHIDランプを
接続して定電力制御を行なっている。本発明は、昇降圧
チョッパ回路CHaの出力側に直接負荷を接続する場合
にも適用できる。また、負荷はHIDランプのような照
明用ランプに限定されず、一般的な負荷を接続してもよ
い。
In the example of FIG. 1, an inverter Inv is connected to the output side of the discontinuous current step-up / step-down chopper circuit CHa.
An HID lamp as a load is connected to the output side of the inverter Inv to perform constant power control. The present invention can be applied to a case where a load is directly connected to the output side of the step-up / step-down chopper circuit CHa. The load is not limited to a lighting lamp such as an HID lamp, and a general load may be connected.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明の上記特徴によれば、整流回路と負荷との間に昇降圧
チョッパ回路を接続し、昇降圧チョッパ回路に設けたス
イッチング素子のオンオフ周期を一定、スイッチング素
子のオン時間を少なくとも交流の半サイクルの間で一定
とすると共に、スイッチング素子のオン時間を整流回路
の出力電圧の最大値の逆数に比例するようにパルス幅変
調(PWM)制御している。このため、単一のコンバ−
タでアクティブ平滑フィルタとしての機能の実現と、負
荷の定電力制御を行なうことができ、コストを低減する
と共に制御回路を簡単に構成することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the buck-boost chopper circuit is connected between the rectifier circuit and the load, and the switching element provided in the buck-boost chopper circuit is provided. The pulse width modulation (PWM) is performed so that the on-off cycle is constant, the on-time of the switching element is constant at least for half an AC cycle, and the on-time of the switching element is proportional to the reciprocal of the maximum value of the output voltage of the rectifier circuit. ) Control. Therefore, a single converter
The realization of the function as an active smoothing filter and the constant power control of the load can be performed by the filter, so that the cost can be reduced and the control circuit can be simply configured.

【0041】また、請求項2に係る発明の上記特徴によ
れば、高周波電源に照明用ランプを接続した際に、単一
のコンバ−タでアクティブ平滑フィルタとしての機能の
実現と、照明用ランプの定電力制御を行なうことができ
る。
According to the second aspect of the present invention, when a lighting lamp is connected to a high-frequency power supply, the function as an active smoothing filter can be realized with a single converter, and the lighting lamp can be realized. Constant power control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る定電力制御装置を示
す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a constant power control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】制御回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a control circuit.

【図3】昇降圧チョッパ回路の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of a step-up / step-down chopper circuit.

【図4】従来例の定電力制御装置を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional constant power control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AC 交流電源 Rx 整流回路 CHa 昇降圧チョッパ回路 Inv インバ−タ HIDランプ 負荷 Cont 制御回路 AC AC power supply Rx Rectifier circuit CHa Step-up / step-down chopper circuit Inv Inverter HID lamp Load Cont control circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源と、交流電圧を整流する整流回
路と、整流回路の出力電圧を直流電圧に変換する電流不
連続型の昇降圧チョッパ回路と、昇降圧チョッパ回路に
接続される負荷と、前記昇降圧チョッパ回路に設けられ
たスイッチング素子をオンオフ制御する制御回路とを備
え、当該制御回路に整流回路の出力電圧を入力して、ス
イッチング素子のオンオフ周期を一定、スイッチング素
子のオン時間を少なくとも交流の半サイクルの間で一定
とすると共に、スイッチング素子のオン時間を前記出力
電圧の最大値の逆数に比例するようにパルス幅変調(P
WM)制御することを特徴とする定電力制御装置。
An AC power supply, a rectifier circuit for rectifying an AC voltage, a discontinuous current step-up / step-down chopper circuit for converting an output voltage of the rectifier circuit to a DC voltage, and a load connected to the step-up / step-down chopper circuit. A control circuit for controlling on / off of a switching element provided in the step-up / step-down chopper circuit, and inputting an output voltage of a rectifier circuit to the control circuit to make an on / off cycle of the switching element constant and to set an on time of the switching element. The pulse width modulation (P) is set to be constant at least during the half cycle of the alternating current and to make the on-time of the switching element proportional to the reciprocal of the maximum value of the output voltage.
WM) A constant power control device characterized by performing control.
【請求項2】 前記昇降圧チョッパ回路に直流電圧を高
周波電圧に変換する高周波電源を接続し、当該高周波電
源に照明用ランプを接続することを特徴とする請求項1
に記載の定電力制御装置。
2. A high-frequency power supply for converting a DC voltage to a high-frequency voltage is connected to the step-up / step-down chopper circuit, and a lighting lamp is connected to the high-frequency power supply.
3. The constant power control device according to 1.
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