JP2004030089A - Alternating-current voltage adjusting device - Google Patents

Alternating-current voltage adjusting device Download PDF

Info

Publication number
JP2004030089A
JP2004030089A JP2002183802A JP2002183802A JP2004030089A JP 2004030089 A JP2004030089 A JP 2004030089A JP 2002183802 A JP2002183802 A JP 2002183802A JP 2002183802 A JP2002183802 A JP 2002183802A JP 2004030089 A JP2004030089 A JP 2004030089A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
switch
power supply
output
commercial power
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
JP2002183802A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shugo Murase
村瀬　収吾
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.)
Kyoto Denkiki Co Ltd
Original Assignee
Kyoto Denkiki Co Ltd
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 Kyoto Denkiki Co Ltd filed Critical Kyoto Denkiki Co Ltd
Priority to JP2002183802A priority Critical patent/JP2004030089A/en
Publication of JP2004030089A publication Critical patent/JP2004030089A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost AC voltage adjusting device which has high efficiency. <P>SOLUTION: The AC voltage adjusting device which is equipped with a first AC switch 4 and a second AC switch 5 each composed of a semiconductor element and connects the secondary side of a transformer 6 for voltage adjustment between an input terminal 1b and an output terminal 3b and decreases the part of a commercial source voltage exceeding a rate value on the secondary side of the transformer to supply the voltage to a load 2 generates induced electric power on the secondary side by controlling the primary-side counterelectromotive force of the transformer 6. Consequently, the device is made lightweight and low in manufacturing cost and has high efficiency, so the AC voltage adjusting device for energy is realized which is more practical. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流入力電圧となる商用電源電圧がその定格値を超えて上昇した際に少なくともその上昇分を降下させて、定格値またはそれより低い値の交流出力電圧を負荷に供給する交流電圧調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力会社が各需要家に商用電力を供給する際、各需要家の受電の状況により、各需要家の受電する商用電源電圧が変動する場合がある。例えば、１００Ｖ系では、１０１Ｖ±６Ｖの範囲で受電する電圧が変動する。したがって、例えば、負荷となる多くの照明灯を取り付けたスーパーマーケット、デパート、またはパチンコ店などで、受電する電圧がその定格値（例えば１００Ｖ）を超えて上昇すると、照明灯による消費電力量が増大してしまう。
【０００３】
しかし、照明灯などの消費電力は供給された電圧の二乗に比例するため、負荷に供給する電圧を下げることにより節電効果が得られる。そこで、商用電源電圧の定格値を超えた場合、電圧を定格値あるいはそれ以下に降下させて負荷に供給する手段として、サイリスタによる変圧器のタップ切替方式、トランジスタ制御による電圧調整器などが知られている。
【０００４】
サイリスタによる変圧器のタップ切替方式は、主に照明装置等に用いられている。しかし、各タップの巻線間のステップ数に応じた急変電圧が生じるため、電圧調整は段階的となり、照明器具にちらつきが生じてしまう。
【０００５】
また、トランジスタ制御による電圧調整器は、一般に１０〜２０ｋＨｚの高周波でトランジスタのスイッチングを行っており、高周波フィルターを必要とする。しかし、トランジスタのスイッチング損失および高周波フィルターでの損失が大きいため、効率が悪く装置が大型になってしまう。
【０００６】
さらに、この種の交流電圧調整装置として、例えば特開２００１−１４５３５０号公報に記載のものが知られている。この文献に記載の交流電圧調整装置では、トランスに複数のタップを設け、タップの切り替えにより商用電源電圧を調整して出力している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記文献のような交流電圧調整装置では、タップの数に比例して、タップの切替手段が必要になるため、装置が複雑且つ大型になるとともに、製造コストが高くなるなどの問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、このような従来技術が有していた問題を解決しようとするものであり、電圧調整用の変圧器の２次側を入力端子と出力端子の間に接続し、１組のトランジスタおよびダイオードで構成された第一交流スイッチと、１組のサイリスタで構成された第二交流スイッチとで、前記変圧器の１次側の逆起電力を制御することにより、２次側に誘起電力を生じさせる。その結果、商用電源電圧の定格値を超えた上昇分を変圧器の２次側で降下させ、常に定格値以下の電圧を負荷に供給する。
【０００９】
これにより、本発明では、装置が軽量化し、製造コストが低くなり、また高効率であるため、より実用的な省エネルギー用の交流電圧調整装置が実現できる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、入力された商用電源電圧がその定格値以上の場合、該定格値以下の電圧に降下させて負荷に供給する交流電圧調整装置において、前記商用電源を接続する一対の入力端子と、前記負荷を接続する一対の出力端子と、前記入力端子の一方と前記出力端子の一方を接続する共通のコモン線と、前記入力端子の他方と前記出力端子の他方との間に２次側を接続して前記商用電源電圧を降下させる変圧器と、前記負荷に供給する交流出力電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出し、その検出出力に応じて前記変圧器の２次側に誘起電力が生じるようその１次側の逆起電力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の前記制御手段は、前記入力端子の一方と前記変圧器の１次側との間に接続される第一交流スイッチと、前記変圧器の１次側と並列に接続される第二交流スイッチと、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチに駆動信号を出力して前記両交流スイッチを制御する駆動回路と、該駆動回路に比較信号を出力する比較回路と、前記商用電源電圧の極性を検出するフリップフロップと、から構成され、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチを制御することにより、前記変圧器の１次側の逆起電力を制御することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の前記第一交流スイッチは、二つの半導体素子から構成され、該二つの半導体素子の被制御端子間に、それぞれその導通方向とは逆方向にダイオードを接続し、前記二つの半導体素子の同一極の前記被制御端子同志を接続して構成したことを特徴とする。また、本発明の前記第二交流スイッチは、二つの半導体素子から構成され、該二つの半導体素子はそれぞれの導通方向が互いに逆方向となるよう並列接続したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の前記駆動回路は、前記比較回路からの前記比較信号と、前記商用電源電圧の極性を検出した前記フリップフロップからの検出信号とを受けて、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチに前記駆動信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の前記比較回路は、鋸波を発生する発信器と、任意の基準電圧を発生する基準電圧発生器と、該基準電圧と前記電圧検出手段からの前記検出出力との誤差を増幅する誤差増幅器と、前記発信器からの前記鋸波と前記誤差増幅器からの出力とを比較して前記比較信号を前記駆動回路に出力する比較器と、から構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、前記商用電源電圧がその定格値を超えて上昇した際に、前記商用電源電圧の正または負の半周期の前半は前記第一交流スイッチが導通し、後半は前記第二交流スイッチが導通することを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、装置が軽量化し、製造コストが低くなり、また高効率であるため、より実用的な省エネルギー用の交流電圧調整装置が実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、本発明による交流電圧調整装置の回路構成図、図２は、第一交流スイッチおよび第二交流スイッチのタイミングチャート、図３は、比較器から出力される比較信号のタイミングチャート、図４は、交流出力電圧の電圧波形、図５は、本発明の交流電圧調整装置の動作説明用回路図である。
【００１８】
まず、本発明による交流電圧調整装置の回路構成を図１に基づいて説明する。交流電圧調整装置は、交流入力電源となる商用電源Ｐを接続する入力端子１ａ、１ｂと、負荷２を接続する出力端子３ａ、３ｂと、第一交流スイッチ４および第二交流スイッチ５と、電圧調整用の変圧器６と、フィルター７と、から構成されている。入力端子１ａと出力端子３ａは、共通のコモン線Ｙで接続されている。また、入力端子１ｂと出力端子３ｂとの間には、変圧器６の２次側が接続されており、且つ２次側の巻き始めの一端が出力端子３ｂに接続されている。さらに、入力端子１ａと変圧器６の１次側の巻き始めの一端との間には、第一交流スイッチ４と、フィルター７を構成するリアクトルＬ２とが直列に接続されており、また、変圧器６の１次側の巻き終わりの一端は、入力端子１ｂに接続されている。また、変圧器６の１次側と並列に第二交流スイッチ５が接続されており、フィルター７を構成するコンデンサＣが第二交流スイッチ５と並列に接続されている。
【００１９】
さらに、第一交流スイッチ４および第二交流スイッチ５には、それぞれ駆動回路８が接続されている。また、駆動回路８には、フリップフロップ９と、発信器１１、基準電圧発生器１２、誤差増幅器１３、および比較器１４からなる比較回路１０とが接続されている。また、出力端子３ａ、３ｂ間には、電圧検出手段１５が接続されている。
【００２０】
商用電源Ｐから５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源電圧（例えば１００Ｖ）が入力端子１ａ、１ｂ間に供給される。また、負荷２は抵抗ＲとリアクトルＬ１から構成され、出力端子３ａ、３ｂに接続される。
【００２１】
第一交流スイッチ４は、二個のトランジスタＱ１、Ｑ２、および二個のダイオードＤ１、Ｄ２から構成される。トランジスタＱ１のコレクタ、エミッタ間に、ダイオードＤ１をその導通方向とは逆方向に接続する。同様に、トランジスタＱ２のコレクタ、エミッタ間に、ダイオードＤ２をその導通方向とは逆方向に接続する。そして、トランジスタＱ１、Ｑ２のそれぞれのエミッタ同志を接続し、第一交流スイッチ４を構成する。また、トランジスタＱ１、Ｑ２のそれぞれのベースには、駆動回路８が接続される。
【００２２】
第二交流スイッチ５は、二個のサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２から構成され、それぞれの導通方向が互いに逆方向になるように並列接続して構成される。また、サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２のそれぞれのゲートには、駆動回路８が接続される。さらに、サイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２のカソードはそれぞれ変圧器６の１次側の巻き終わり、巻き始めの一端と接続される。
【００２３】
電圧調整用の変圧器６は、１次側の巻き始めと２次側の巻き始めが互いに反対側に位置するように構成されている。また、１次側の巻線と２次側の巻線は、所定の巻数比となるよう構成されている。フィルタ７は、リアクトルＬ２およびコンデンサＣから構成され、電圧の脈動を縮小させ、高周波成分を除去することができる。
【００２４】
駆動回路８は、フリップフロップ９からの検出信号と、比較回路１０からの比較信号１７とを受けて、第一交流スイッチ４を構成するトランジスタＱ１、Ｑ２のベース、および第二交流スイッチ５を構成するサイリスタＳＣＲ１、ＳＣＲ２のゲートにそれぞれ駆動信号を出力する。フリップフロップ９は、入力端子１ａ、１ｂ間に接続され、商用電源電圧の極性を検出し、その検出信号を駆動回路８に出力する。
【００２５】
比較回路１０は、所定の周波数の鋸波１６（図３参照）を発生する発信器１１と、任意の基準電圧を発生する基準電圧発生器１２と、基準電圧発生器１２からの基準電圧と電圧検出手段１５で検出した交流出力電圧との誤差を増幅する誤差増幅器１３と、発信器１１からの鋸波１６と誤差増幅器１３からの出力とを比較する比較器１４と、から構成される。
【００２６】
次に、交流電圧調整装置の回路動作を図１乃至図５に基づいて説明する。商用電源Ｐとして６０Ｈｚ、単相１００Ｖ（定格値）の商用電源電圧を用い、出力端子３ａ、３ｂに６０Ｈｚ、単相１００Ｖの交流出力電圧を出力する場合についての動作を説明する。
【００２７】
以下、商用電源電圧が定格値１００Ｖを超えた場合（例えば１０５Ｖ）について説明する。この時、出力端子３ａ、３ｂには定格値１００Ｖを超える交流出力電圧（例えば１０５Ｖ）が出力され、電圧検出手段１５でその交流出力電圧を検出し、さらに整流回路（図示せず）で直流電圧に変換した後、誤差増幅器１３に入力される。電圧検出手段１５で検出した交流出力電圧と、基準電圧発生器１２で発生される所定の値に調整された基準電圧との誤差を誤差増幅器１３で増幅し、その結果を比較器１４に出力する。
【００２８】
さらに、発信器１１で発生される所定の周波数の鋸波１６と、誤差増幅器１３からの出力とを、比較器１４で比較させる。そして、鋸波１６の立ち上がり部分と基準電圧との共通領域における期間Ｔ１をローレベル、それ以外の期間Ｔ２をハイレベルとする比較信号１７（図３参照）を駆動回路８に出力する。また、フリップフロップ９にて商用電源電圧の極性を検出し、その検出信号を駆動回路８に出力する。
【００２９】
図３乃至図５から明らかなように、商用電源電圧の最初の正の半周期において、期間Ｔ１では、駆動回路８からの駆動信号を受けて、第一交流スイッチ４のトランジスタＱ２のみがオン状態を保持する。この時、トランジスタＱ２がオンすると、変圧器６の１次側には商用電源電圧の１０５Ｖが逆起電力Ｖ１（実線の矢印方向を正とする）として発生する。今、変圧器６の巻数比を例えば１０（１次巻線）：１（２次巻線）とすると、変圧器６の２次側には１０．５Ｖの誘起電力Ｖ２（実線の矢印方向を正とする）が発生する。その結果、期間Ｔ１において、出力端子３ａ、３ｂには１０５Ｖから誘起電力Ｖ２を差し引いた９４．５Ｖの交流出力電圧が出力される。
【００３０】
また、期間Ｔ２では、トランジスタＱ２がオフし、第二交流スイッチ５のサイリスタＳＣＲ１がオン状態を保持する。この時、トランジスタＱ２がオフし、サイリスタＳＣＲ１がオンすると、変圧器６の１次側には逆起電力Ｖ１が発生しなくなるため、期間Ｔ２においては、出力端子３ａ、３ｂには１０５Ｖの商用電源電圧が出力される。その結果、出力端子３ａ、３ｂには、図４に示す電圧波形を有する交流出力電圧が出力される。したがって、商用電源電圧の正の半周期の全期間（Ｔ１、Ｔ２）において、出力端子３ａ、３ｂには、定格値１００Ｖの交流出力電圧が出力されることになる。
【００３１】
次に、商用電源電圧の負の半周期において、期間Ｔ１では、駆動回路８からの駆動信号を受けて、第一交流スイッチ４のトランジスタＱ１のみがオン状態を保持する。この時、トランジスタＱ１がオンすると、変圧器６の１次側には商用電源電圧の１０５Ｖが逆起電力Ｖ３（破線の矢印方向を正とする）として発生し、変圧器６の２次側には１０．５Ｖの誘起電力Ｖ４（破線の矢印方向を正とする）が発生する。（図５参照）その結果、期間Ｔ１において、出力端子３ａ、３ｂには１０５Ｖから誘起電力Ｖ４を差し引いた９４．５Ｖの交流出力電圧が出力される。
【００３２】
また、期間Ｔ２では、トランジスタＱ１がオフし、第二交流スイッチ５のサイリスタＳＣＲ２がオン状態を保持する。この時、トランジスタＱ１がオフし、サイリスタＳＣＲ２がオンすると、変圧器６の１次側には逆起電力Ｖ３が発生しなくなるため、期間Ｔ２においては、出力端子３ａ、３ｂには１０５Ｖの商用電源電圧が出力される。その結果、出力端子３ａ、３ｂには、図４に示す電圧波形を有する交流出力電圧が出力される。したがって、商用電源電圧の負の半周期の全期間（Ｔ１、Ｔ２）において、出力端子３ａ、３ｂには、定格値１００Ｖの交流出力電圧が出力されることになる。
【００３３】
ここで、商用電源電圧がその定格値を超えた上昇分、すなわち、電圧検出手段１５で検出する交流出力電圧の値に応じて、誤差増幅器１３からの出力が変化するため、比較器１４からの比較信号１７が変化し、期間Ｔ１および期間Ｔ２の比も変化する。その結果、第一交流スイッチ４および第二交流スイッチ５に出力される駆動信号も変化し、各交流スイッチの導通比が変化する。その結果、商用電源電圧がその定格値を超えた場合、上記の動作を繰り返すことにより、負荷２には常に定格値１００Ｖを供給することができる。
【００３４】
次に、商用電源電圧が定格値１００Ｖを維持している、あるいは、定格値１００Ｖよりも所定の値だけ低い場合、駆動回路８からの駆動信号を受け、第二交流スイッチ５のみが動作する。すなわち、商用電源電圧の正の半周期ではサイリスタＳＣＲ１がオン状態を保持し、負の半周期ではサイリスタＳＣＲ２がオン状態を保持する。その結果、変圧器６の１次側には逆起電力Ｖ１およびＶ３が発生しないため、入力端子１ａ、１ｂに入力された商用電源電圧がそのまま出力端子３ａ、３ｂに出力される。
【００３５】
以上は、商用電源電圧がその定格値１００Ｖを超えて１０５Ｖに変動した際に、変圧器６により定格値の上昇分を降下させて、定格値１００Ｖを負荷２に供給する場合について説明した。さらに、基準電圧発生器１２で発生する基準電圧の大きさを調整することにより、例えば、商用電源電圧がその定格値２００Ｖを超えて２０５Ｖに変動した場合、上記の実施例と同様に、変圧器６により定格値の上昇分を降下させて、定格値２００Ｖを負荷２に供給することも可能である。
【００３６】
また、一般の家電製品では、入力する商用電源電圧は定格値１００Ｖ±１０Ｖ、すなわち９０Ｖ〜１１０Ｖの範囲で使用することが可能である。したがって、負荷２として一般の家電製品を用い、節電の目的で本発明の交流電圧調整装置を使用する場合、例えば、商用電源電圧がその定格値１００Ｖを超えて１０５Ｖに変動した際に、変圧器６により定格値の上昇分を降下させて、負荷２に９８Ｖの交流出力電圧を供給することも可能である。つまり、期間Ｔ１を上記実施例よりも少し長くし、期間Ｔ２を上記実施例よりも少し短く設定することにより、負荷２に９８Ｖの交流出力電圧を供給することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施例について説明したが、その他の態様でも実施し得るものである。例えば、第一交流スイッチを構成する半導体素子として、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。以上、本発明を種々説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の交流電圧調整装置では、従来のように、変圧器に複数のタップを設けてタップの切り替えを行ったり、高周波で交流スイッチをスイッチングすることなく、商用電源電圧がその定格値を超えて上昇した際にその上昇分を降下させて、定格値またはそれに近い値の交流電圧を交流出力電圧として負荷に出力することができる。その結果、装置が軽量化し、製造コストが低くなり、また高効率であるため、より実用的な省エネルギー用の交流電圧調整装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の交流電圧調整装置の回路構成図。
【図２】図１の回路動作を説明するための各交流スイッチのタイミングチャート。
【図３】同じく比較信号のタイミングチャート。
【図４】同じく交流出力電圧の電圧波形。
【図５】同じく動作説明用回路図。
【符号の説明】
Ｐ　　商用電源
１ａ、１ｂ　入力端子
２　　負荷
３ａ、３ｂ　出力端子
４　　第一交流スイッチ
５　　第二交流スイッチ
６　　変圧器
７　　フィルター
８　　駆動回路
９　　フリップフロップ
１０　比較回路
１１　発信器
１２　基準電圧発生器
１３　誤差増幅器
１４　比較器
１５　電圧検出手段
１６　鋸波
１７　比較信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides an AC voltage for supplying at least an AC output voltage of a rated value or a lower value to a load by lowering at least an increase when a commercial power supply voltage serving as an AC input voltage exceeds its rated value. It relates to an adjusting device.
[0002]
[Prior art]
When a power company supplies commercial power to each customer, the commercial power supply voltage received by each customer may fluctuate depending on the power receiving status of each customer. For example, in a 100V system, the voltage received in the range of 101V ± 6V varies. Therefore, for example, in a supermarket, a department store, a pachinko parlor, or the like, to which a large number of lighting lamps are attached, if the voltage received exceeds the rated value (for example, 100 V), the power consumption by the lighting lamps increases. Would.
[0003]
However, since the power consumption of the lighting and the like is proportional to the square of the supplied voltage, a power saving effect can be obtained by reducing the voltage supplied to the load. Therefore, as a means for lowering the voltage to or below the rated value when the voltage exceeds the rated value of the commercial power supply voltage, a tap switching method of a transformer using a thyristor, a voltage regulator using transistor control, and the like are known. ing.
[0004]
The tap switching method of a transformer by a thyristor is mainly used for lighting devices and the like. However, since a sudden change voltage is generated in accordance with the number of steps between the windings of each tap, the voltage adjustment is stepwise, and the lighting fixture flickers.
[0005]
Further, a voltage regulator controlled by a transistor generally performs switching of a transistor at a high frequency of 10 to 20 kHz, and requires a high frequency filter. However, since the switching loss of the transistor and the loss in the high-frequency filter are large, the efficiency is poor and the device becomes large.
[0006]
Further, as this type of AC voltage regulator, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-145350 is known. In the AC voltage regulator described in this document, a plurality of taps are provided in a transformer, and the commercial power supply voltage is adjusted and output by switching the taps.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the AC voltage adjusting device as described in the above document, since a tap switching means is required in proportion to the number of taps, there are problems that the device becomes complicated and large and the manufacturing cost increases. Would.
[0008]
An object of the present invention is to solve such a problem of the related art, in which a secondary side of a voltage adjusting transformer is connected between an input terminal and an output terminal, and a set of transistors is provided. And a first AC switch composed of a diode and a second AC switch composed of a set of thyristors to control the back electromotive force on the primary side of the transformer, thereby generating an induced power on the secondary side. Cause. As a result, the amount of increase in the commercial power supply voltage exceeding the rated value is reduced on the secondary side of the transformer, and a voltage less than the rated value is always supplied to the load.
[0009]
As a result, in the present invention, since the device is reduced in weight, the manufacturing cost is reduced, and the efficiency is high, a more practical AC voltage regulator for energy saving can be realized.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an AC voltage regulator that supplies an input commercial power supply voltage to a load when the commercial power supply voltage is equal to or higher than its rated value. A pair of input terminals to be connected, a pair of output terminals to connect the load, a common line connecting one of the input terminals and one of the output terminals, and the other of the input terminals and the other of the output terminals A transformer for connecting the secondary side between the transformer and the voltage dropping the commercial power supply voltage, voltage detection means for detecting an AC output voltage supplied to the load, and detection by the voltage detection means. Control means for controlling the back electromotive force on the primary side so that induced power is generated on the secondary side of the transformer in response.
[0011]
Further, the control means of the present invention includes a first AC switch connected between one of the input terminals and a primary side of the transformer, and a second AC switch connected in parallel with the primary side of the transformer. A double AC switch, a drive circuit that outputs a drive signal to the first AC switch and the second AC switch to control the two AC switches, a comparison circuit that outputs a comparison signal to the drive circuit, and the commercial power supply And a flip-flop for detecting the polarity of the voltage, wherein the first AC switch and the second AC switch are controlled to control the back electromotive force on the primary side of the transformer. .
[0012]
Further, the first AC switch of the present invention is composed of two semiconductor elements, and a diode is connected between the controlled terminals of the two semiconductor elements in a direction opposite to a conduction direction thereof, and the two semiconductor elements are connected to each other. The invention is characterized in that the controlled terminals of the same pole of the element are connected to each other. Further, the second AC switch of the present invention includes two semiconductor elements, and the two semiconductor elements are connected in parallel so that their conduction directions are opposite to each other.
[0013]
Further, the drive circuit of the present invention, upon receiving the comparison signal from the comparison circuit and a detection signal from the flip-flop that has detected the polarity of the commercial power supply voltage, receives the first AC switch and the second The driving signal is output to an AC switch.
[0014]
Further, the comparison circuit of the present invention includes a transmitter that generates a sawtooth wave, a reference voltage generator that generates an arbitrary reference voltage, and amplifies an error between the reference voltage and the detection output from the voltage detection unit. And a comparator that compares the sawtooth wave from the oscillator with the output from the error amplifier and outputs the comparison signal to the drive circuit.
[0015]
In the present invention, when the commercial power supply voltage rises above its rated value, the first AC switch is turned on for the first half of the positive or negative half cycle of the commercial power supply voltage, and the second half is for the second half. The AC switch is conductive.
[0016]
According to the above configuration, the apparatus is reduced in weight, the manufacturing cost is reduced, and the efficiency is high, so that a more practical AC voltage regulator for energy saving can be realized.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a circuit configuration diagram of an AC voltage regulator according to the present invention, FIG. 2 is a timing chart of a first AC switch and a second AC switch, and FIG. 3 is a timing chart of a comparison signal output from a comparator. 4 is a voltage waveform of the AC output voltage, and FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the operation of the AC voltage regulator of the present invention.
[0018]
First, the circuit configuration of the AC voltage regulator according to the present invention will be described with reference to FIG. The AC voltage regulator includes input terminals 1 a and 1 b for connecting a commercial power supply P serving as an AC input power supply, output terminals 3 a and 3 b for connecting a load 2, a first AC switch 4 and a second AC switch 5, It comprises a transformer 6 for adjustment and a filter 7. The input terminal 1a and the output terminal 3a are connected by a common common line Y. The secondary side of the transformer 6 is connected between the input terminal 1b and the output terminal 3b, and one end of the secondary winding start is connected to the output terminal 3b. Further, between the input terminal 1a and one end of the winding start on the primary side of the transformer 6, a first AC switch 4 and a reactor L2 constituting a filter 7 are connected in series. One end of the winding end on the primary side of the container 6 is connected to the input terminal 1b. The second AC switch 5 is connected in parallel with the primary side of the transformer 6, and the capacitor C constituting the filter 7 is connected in parallel with the second AC switch 5.
[0019]
Further, a drive circuit 8 is connected to each of the first AC switch 4 and the second AC switch 5. The drive circuit 8 is connected to a flip-flop 9 and a comparison circuit 10 including an oscillator 11, a reference voltage generator 12, an error amplifier 13, and a comparator 14. Further, a voltage detecting means 15 is connected between the output terminals 3a and 3b.
[0020]
A commercial power supply voltage of 50 Hz or 60 Hz (for example, 100 V) is supplied from the commercial power supply P between the input terminals 1a and 1b. The load 2 includes a resistor R and a reactor L1, and is connected to output terminals 3a and 3b.
[0021]
The first AC switch 4 includes two transistors Q1, Q2, and two diodes D1, D2. The diode D1 is connected between the collector and the emitter of the transistor Q1 in a direction opposite to the conduction direction. Similarly, a diode D2 is connected between the collector and the emitter of the transistor Q2 in a direction opposite to the conduction direction. Then, the emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other to form a first AC switch 4. The drive circuit 8 is connected to the bases of the transistors Q1 and Q2.
[0022]
The second AC switch 5 includes two thyristors SCR1 and SCR2, and is connected in parallel so that their conduction directions are opposite to each other. A drive circuit 8 is connected to each gate of the thyristors SCR1 and SCR2. Further, the cathodes of the thyristors SCR1 and SCR2 are respectively connected to one end of the winding end on the primary side of the transformer 6 and one end of the winding start.
[0023]
The voltage adjustment transformer 6 is configured such that the primary winding start and the secondary winding start are located on opposite sides. The primary winding and the secondary winding are configured to have a predetermined turn ratio. The filter 7 includes the reactor L2 and the capacitor C, and can reduce voltage pulsation and remove high-frequency components.
[0024]
The drive circuit 8 receives the detection signal from the flip-flop 9 and the comparison signal 17 from the comparison circuit 10 and configures the bases of the transistors Q1 and Q2 constituting the first AC switch 4 and the second AC switch 5. The driving signals are output to the gates of the thyristors SCR1 and SCR2. The flip-flop 9 is connected between the input terminals 1a and 1b, detects the polarity of the commercial power supply voltage, and outputs a detection signal to the drive circuit 8.
[0025]
The comparison circuit 10 includes a transmitter 11 for generating a sawtooth wave 16 (see FIG. 3) having a predetermined frequency, a reference voltage generator 12 for generating an arbitrary reference voltage, and a reference voltage and a voltage from the reference voltage generator 12. An error amplifier 13 amplifies an error between the AC output voltage detected by the detection means 15 and a comparator 14 which compares a sawtooth wave 16 from the transmitter 11 with an output from the error amplifier 13.
[0026]
Next, the circuit operation of the AC voltage regulator will be described with reference to FIGS. The operation in the case where a commercial power supply voltage of 60 Hz and single-phase 100 V (rated value) is used as the commercial power supply P and an AC output voltage of 60 Hz and single-phase 100 V is output to the output terminals 3a and 3b will be described.
[0027]
Hereinafter, a case where the commercial power supply voltage exceeds the rated value of 100 V (for example, 105 V) will be described. At this time, an AC output voltage (for example, 105 V) exceeding the rated value of 100 V is output to the output terminals 3a and 3b, the AC output voltage is detected by the voltage detecting means 15, and further the DC voltage is output by a rectifier circuit (not shown). , And then input to the error amplifier 13. The error between the AC output voltage detected by the voltage detection means 15 and the reference voltage adjusted to a predetermined value generated by the reference voltage generator 12 is amplified by the error amplifier 13, and the result is output to the comparator 14. .
[0028]
Furthermore, the comparator 14 compares the sawtooth wave 16 of a predetermined frequency generated by the transmitter 11 with the output from the error amplifier 13. Then, a comparison signal 17 (see FIG. 3) in which the period T1 in the common region between the rising portion of the sawtooth wave 16 and the reference voltage is at the low level and the other periods T2 are at the high level is output to the drive circuit 8. Further, the polarity of the commercial power supply voltage is detected by the flip-flop 9 and the detection signal is output to the drive circuit 8.
[0029]
As is clear from FIGS. 3 to 5, in the first positive half cycle of the commercial power supply voltage, in the period T1, only the transistor Q2 of the first AC switch 4 is turned on by receiving the drive signal from the drive circuit 8. Hold. At this time, when the transistor Q2 is turned on, a commercial power supply voltage of 105 V is generated on the primary side of the transformer 6 as a back electromotive force V1 (the direction of the solid line arrow is positive). Now, assuming that the turns ratio of the transformer 6 is, for example, 10 (primary winding): 1 (secondary winding), an induced power V2 of 10.5 V is applied to the secondary side of the transformer 6 (the direction indicated by the solid arrow). Positive). As a result, in the period T1, an AC output voltage of 94.5V obtained by subtracting the induced power V2 from 105V is output to the output terminals 3a and 3b.
[0030]
In the period T2, the transistor Q2 is turned off, and the thyristor SCR1 of the second AC switch 5 is kept on. At this time, when the transistor Q2 is turned off and the thyristor SCR1 is turned on, the back electromotive force V1 is not generated on the primary side of the transformer 6, so that during the period T2, the 105V commercial power supply is applied to the output terminals 3a and 3b. A voltage is output. As a result, an AC output voltage having the voltage waveform shown in FIG. 4 is output to the output terminals 3a and 3b. Therefore, an AC output voltage having a rated value of 100 V is output to the output terminals 3a and 3b during the entire period (T1, T2) of the positive half cycle of the commercial power supply voltage.
[0031]
Next, in the period T1, in the negative half cycle of the commercial power supply voltage, only the transistor Q1 of the first AC switch 4 is kept on by receiving the drive signal from the drive circuit 8. At this time, when the transistor Q1 is turned on, 105 V of the commercial power supply voltage is generated on the primary side of the transformer 6 as a back electromotive force V3 (positive in the direction of the dashed arrow), and is generated on the secondary side of the transformer 6. Generates an induced power V4 of 10.5 V (positive in the direction of the dashed arrow). As a result, in the period T1, an AC output voltage of 94.5V obtained by subtracting the induced power V4 from 105V is output to the output terminals 3a and 3b.
[0032]
In the period T2, the transistor Q1 is turned off, and the thyristor SCR2 of the second AC switch 5 is kept on. At this time, when the transistor Q1 is turned off and the thyristor SCR2 is turned on, the back electromotive force V3 is not generated on the primary side of the transformer 6, so that in the period T2, the 105V commercial power supply is applied to the output terminals 3a and 3b. A voltage is output. As a result, an AC output voltage having the voltage waveform shown in FIG. 4 is output to the output terminals 3a and 3b. Therefore, in the entire period (T1, T2) of the negative half cycle of the commercial power supply voltage, an AC output voltage having a rated value of 100 V is output to the output terminals 3a, 3b.
[0033]
Here, the output from the error amplifier 13 changes according to the increase in the commercial power supply voltage exceeding its rated value, that is, the value of the AC output voltage detected by the voltage detecting means 15. The comparison signal 17 changes, and the ratio between the period T1 and the period T2 also changes. As a result, the drive signals output to the first AC switch 4 and the second AC switch 5 also change, and the conduction ratio of each AC switch changes. As a result, when the commercial power supply voltage exceeds the rated value, the above operation is repeated, whereby the load 2 can always be supplied with the rated value of 100 V.
[0034]
Next, when the commercial power supply voltage maintains the rated value of 100 V or is lower than the rated value of 100 V by a predetermined value, the drive signal is received from the drive circuit 8 and only the second AC switch 5 operates. That is, in the positive half cycle of the commercial power supply voltage, the thyristor SCR1 holds the on state, and in the negative half cycle, the thyristor SCR2 holds the on state. As a result, the back electromotive forces V1 and V3 are not generated on the primary side of the transformer 6, so that the commercial power supply voltage input to the input terminals 1a and 1b is directly output to the output terminals 3a and 3b.
[0035]
The case where the rated value is increased by the transformer 6 and the rated value 100V is supplied to the load 2 when the commercial power supply voltage exceeds the rated value 100V and fluctuates to 105V has been described above. Furthermore, by adjusting the magnitude of the reference voltage generated by the reference voltage generator 12, for example, when the commercial power supply voltage exceeds its rated value of 200V and fluctuates to 205V, the transformer It is also possible to supply the rated value 200 V to the load 2 by lowering the rise of the rated value by 6.
[0036]
Further, in a general home electric appliance, the input commercial power supply voltage can be used within a rated value of 100V ± 10V, that is, in a range of 90V to 110V. Therefore, when a general household electric appliance is used as the load 2 and the AC voltage regulator of the present invention is used for power saving, for example, when the commercial power supply voltage exceeds its rated value of 100 V and fluctuates to 105 V, the transformer It is also possible to supply the load 2 with an AC output voltage of 98 V by lowering the increase in the rated value by means of 6. That is, by setting the period T1 to be slightly longer than that of the above-described embodiment and setting the period T2 to be slightly shorter than that of the above-described embodiment, an AC output voltage of 98 V can be supplied to the load 2.
[0037]
As mentioned above, although one Example of this invention was described, it can implement also in another aspect. For example, a MOSFET may be used as a semiconductor element constituting the first AC switch. Although the present invention has been described in various ways, the present invention can be implemented in various modified, modified, and modified embodiments based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
In the AC voltage regulator of the present invention, as in the related art, a plurality of taps are provided on a transformer to switch taps, and without switching an AC switch at a high frequency, the commercial power supply voltage exceeds its rated value. When the voltage rises, the amount of the rise is reduced, and an AC voltage having a rated value or a value close to the rated value can be output to the load as an AC output voltage. As a result, the weight of the device is reduced, the manufacturing cost is reduced, and the efficiency is high, so that a more practical AC voltage regulator for energy saving can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an AC voltage regulator according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart of each AC switch for explaining the circuit operation of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart of a comparison signal.
FIG. 4 is a voltage waveform of an AC output voltage.
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the operation.
[Explanation of symbols]
P Commercial power supply 1a, 1b Input terminal 2 Load 3a, 3b Output terminal 4 First AC switch 5 Second AC switch 6 Transformer 7 Filter 8 Drive circuit 9 Flip-flop 10 Comparison circuit 11 Oscillator 12 Reference voltage generator 13 Error amplifier 14 comparator 15 voltage detecting means 16 sawtooth wave 17 comparison signal

Claims (7)

入力された商用電源電圧がその定格値以上の場合、該定格値以下の電圧に降下させて負荷に供給する交流電圧調整装置において、前記商用電源を接続する一対の入力端子と、前記負荷を接続する一対の出力端子と、前記入力端子の一方と前記出力端子の一方を接続する共通のコモン線と、前記入力端子の他方と前記出力端子の他方との間に２次側を接続して前記商用電源電圧を降下させる変圧器と、前記負荷に供給する交流出力電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出し、その検出出力に応じて前記変圧器の２次側に誘起電力が生じるようその１次側の逆起電力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする交流電圧調整装置。When the input commercial power supply voltage is equal to or higher than the rated value, in an AC voltage regulator that supplies the load by dropping the voltage to the rated value or less, a pair of input terminals for connecting the commercial power supply and the load are connected. A pair of output terminals, a common line connecting one of the input terminals and one of the output terminals, and connecting a secondary side between the other of the input terminals and the other of the output terminals. A transformer for lowering a commercial power supply voltage, voltage detecting means for detecting an AC output voltage supplied to the load, and an electric power induced on the secondary side of the transformer in accordance with the detected output. And a control means for controlling the back electromotive force on the primary side so as to generate the following. 前記制御手段は、前記入力端子の一方と前記変圧器の１次側との間に接続される第一交流スイッチと、前記変圧器の１次側と並列に接続される第二交流スイッチと、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチに駆動信号を出力して前記両交流スイッチを制御する駆動回路と、該駆動回路に比較信号を出力する比較回路と、前記商用電源電圧の極性を検出するフリップフロップと、から構成され、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチを制御することにより、前記変圧器の１次側の逆起電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の交流電圧調整装置。A first AC switch connected between one of the input terminals and a primary side of the transformer, a second AC switch connected in parallel with the primary side of the transformer, A drive circuit that outputs a drive signal to the first AC switch and the second AC switch to control the two AC switches, a comparison circuit that outputs a comparison signal to the drive circuit, and detects a polarity of the commercial power supply voltage And controlling the first AC switch and the second AC switch to control back electromotive force on the primary side of the transformer. AC voltage regulator. 前記第一交流スイッチは、二つの半導体素子から構成され、該二つの半導体素子の被制御端子間に、それぞれその導通方向とは逆方向にダイオードを接続し、前記二つの半導体素子の同一極の前記被制御端子同志を接続して構成したことを特徴とする請求項２に記載の交流電圧調整装置。The first AC switch is composed of two semiconductor elements, a diode is connected between the controlled terminals of the two semiconductor elements in a direction opposite to a conduction direction thereof, and a diode of the same polarity of the two semiconductor elements is connected. 3. The AC voltage regulator according to claim 2, wherein the controlled terminals are connected to each other. 前記第二交流スイッチは、二つの半導体素子から構成され、該二つの半導体素子はそれぞれの導通方向が互いに逆方向となるよう並列接続したことを特徴とする請求項２または３に記載の交流電圧調整装置。4. The AC voltage according to claim 2, wherein the second AC switch includes two semiconductor elements, and the two semiconductor elements are connected in parallel so that their conduction directions are opposite to each other. 5. Adjustment device. 前記駆動回路は、前記比較回路からの前記比較信号と、前記商用電源電圧の極性を検出した前記フリップフロップからの検出信号とを受けて、前記第一交流スイッチおよび前記第二交流スイッチに前記駆動信号を出力することを特徴とする請求項２乃至４に記載の交流電圧調整装置。The drive circuit receives the comparison signal from the comparison circuit, and a detection signal from the flip-flop that detects the polarity of the commercial power supply voltage, and drives the first AC switch and the second AC switch to drive the drive signal. 5. The AC voltage regulator according to claim 2, which outputs a signal. 前記比較回路は、鋸波を発生する発信器と、任意の基準電圧を発生する基準電圧発生器と、該基準電圧と前記電圧検出手段からの前記検出出力との誤差を増幅する誤差増幅器と、前記発信器からの前記鋸波と前記誤差増幅器からの出力とを比較して前記比較信号を前記駆動回路に出力する比較器と、から構成されることを特徴とする請求項２乃至５に記載の交流電圧調整装置。The comparison circuit is a transmitter that generates a sawtooth wave, a reference voltage generator that generates an arbitrary reference voltage, an error amplifier that amplifies an error between the reference voltage and the detection output from the voltage detection unit, 6. A comparator for comparing the sawtooth wave from the oscillator with an output from the error amplifier and outputting the comparison signal to the drive circuit. AC voltage regulator. 前記商用電源電圧がその定格値以上になった際、前記商用電源電圧の正または負の半周期の前半は前記第一交流スイッチが導通し、後半は前記第二交流スイッチが導通することを特徴とする請求項２乃至６に記載の交流電圧調整装置。When the commercial power supply voltage is equal to or higher than its rated value, the first AC switch is turned on for the first half of the positive or negative half cycle of the commercial power supply voltage, and the second AC switch is turned on for the second half. The AC voltage regulator according to claim 2.
JP2002183802A 2002-06-25 2002-06-25 Alternating-current voltage adjusting device Pending JP2004030089A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002183802A JP2004030089A (en) 2002-06-25 2002-06-25 Alternating-current voltage adjusting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002183802A JP2004030089A (en) 2002-06-25 2002-06-25 Alternating-current voltage adjusting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004030089A true JP2004030089A (en) 2004-01-29

Family

ID=31179847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002183802A Pending JP2004030089A (en) 2002-06-25 2002-06-25 Alternating-current voltage adjusting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004030089A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102393776A (en) * 2011-09-30 2012-03-28 电子科技大学 Serial connection type AC voltage stabilizer
JPWO2015189879A1 (en) * 2014-06-11 2017-04-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Stabilized power supply device and power distribution system using the same
CN107800134A (en) * 2016-09-06 2018-03-13 陈建德 The managing device and method of intelligent power system voltage stabilizing

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102393776A (en) * 2011-09-30 2012-03-28 电子科技大学 Serial connection type AC voltage stabilizer
JPWO2015189879A1 (en) * 2014-06-11 2017-04-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Stabilized power supply device and power distribution system using the same
CN107800134A (en) * 2016-09-06 2018-03-13 陈建德 The managing device and method of intelligent power system voltage stabilizing
CN107800134B (en) * 2016-09-06 2024-03-01 苏州建丞节能科技有限公司 Intelligent power system voltage stabilizing management device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI526117B (en) Current ripple reduction circuit for leds
TWI458247B (en) Flyback controller, flyback converter, and dimmer-controllable led circuit using flyback converter
US5398182A (en) Power supply
US5932934A (en) Circuit for the infinite direct or indirect variation of the direct and/or alternating current flowing through a load operated by a mains DC or AC voltage or an arbitrary combination thereof
JPH0654528A (en) Drive circuit for power switch of zero- volt switching power converter
US20040189265A1 (en) Constant current regulator using IGBT&#39;s with simplified timing
JP2009081992A (en) High-efficiency driver circuit for solid state switch
JPH06225524A (en) Power supply device of electronic range
US8238127B1 (en) Method and apparatus for supplying and switching power
JP2004030089A (en) Alternating-current voltage adjusting device
JPH0823779B2 (en) Power control device
JP3031782B2 (en) Power supply for magnetron drive
JP2003348843A (en) Ac power regulator
JP4899268B2 (en) Switching power supply
KR100537721B1 (en) Regulator for micom
JP2003309973A (en) Alternating-current power regulator
US20230283193A1 (en) Method of controlling a switching converter and related induction cooktop
US11664741B2 (en) System and method for AC power control
JPH11146645A (en) Power supply equipment
JP3433343B2 (en) Power control circuit
JPH0564451A (en) Power source apparatus
KR101035018B1 (en) Rapid switching rectify circuit for the half bridge power converter of inductor(l),inductor(l) and capacitor(c)
JP2711497B2 (en) Cycle control method
JP2002034240A (en) Self-excited switching power supply circuit
JP2973575B2 (en) Inverter for induction heating

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080122

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080612