JP2005204378A - 電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路において、高調波電流を抑制しつつ、抵抗器にて消費されるロスを極力軽減すること。
【解決手段】抵抗器６と並列に開閉手段７を備え、また開閉手段７を駆動させる駆動手段８、負荷電流を検出する負荷電流検出手段９を備えることで、検出された電流値に応じて開閉手段７を駆動させる構成とし、負荷電流検出手段９にて負荷電流を常時検出することで、負荷電流が所定値以下の時は開閉手段７を閉状態として入力電流が抵抗器６を介さないことにより、抵抗器６にて発生する無効電力を軽減し、また負荷電流が所定値以上になると開閉手段７を開状態とすることで抵抗器６と平滑コンデンサ３の時定数により、入力電流の通流期間を増加させて力率を改善し高調波電流を抑制することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は交流電源からの入力電流をダイオードブリッジ等の整流回路で整流した後、平滑コンデンサで平滑して、ＤＣ−ＤＣコンバーターやインバーターなどの負荷側へ出力する、いわゆるコンデンサインプット型の電源回路に関するものである。

従来の電源回路は、交流電源からの入力電流をダイオードブリッジ等の整流回路で整流した後、平滑コンデンサで平滑して、ＤＣ−ＤＣコンバーターやインバーターなどの負荷側へ出力している（例えば、特許文献１参照）。

図５は前記特許文献１に記載された従来からのコンデンサインプット型の電源回路の電気回路図である。図５に示すように、商用交流電源１からの交流電流は、ダイオードブリッジからなる整流回路２において全波整流された後、平滑コンデンサ３で平滑化されて負荷５へ供給される。前記負荷側にはＤＣ−ＤＣコンバーター４などのスイッチング素子等が設けられており、たとえば１００Ｖの入力電圧が１２Ｖや５Ｖに降圧された後、負荷５へ供給される。このように、商用交流電源を一旦整流した後、高周波の交番電流を作成し、変圧することによって、変圧器などの電源回路を小型化することができ、このような構成をそなえた電源回路が広く普及している。また、空気調和器などの室内機のような小入力電流回路などは商用交流電源１と整流回路２の間に抵抗器６を設けて、抵抗器６と平滑コンデンサ３の時定数により入力電流の通流期間を増幅させ、力率を改善して高調波電流の抑制を行っている。
特開平８−２１４５４０号公報

しかしながら、上述のような電源回路では、入力電流に応じて常に抵抗器６で電力消費が生じる為、電源回路として無効電力が生じていることになるという課題がある。図６は抵抗器６に入力電流が流れて生じる電力推移を表したものである。また、これを解決するために、発熱により抵抗値が減少する特性をもったＮＴＣサーミスタを用いる場合があるが、前述のとおり抵抗値の増減は平滑コンデンサ３への入力電流の通流期間の増減に影響する為、抵抗値が減少すると、平滑コンデンサ３の通流期間が短くなり、力率が悪化して高調波電流が増大する恐れがある。高調波電流を抑制する為に力率改善回路などを構成する方法があるが、複雑な構成になり、コストアップにつながり、部品面積が拡大される為に実現が困難である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、その目的とするところは、比較的に簡素な構成を安価で実現し、抵抗器にて消費される無効電力を極力軽減し、かつ高調波電流を抑制することを実現できる電源回路を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電源回路は、交流電源からの入力電流が抵抗器を通じて整流回路で整流した後、平滑コンデンサにて平滑して負荷側へ出力する電源回路であって、前記抵抗器と並列に配された開閉手段と、前記開閉手段を駆動させる駆動手段と、負荷電流を検出する負荷電流検出手段とを備えることで、検出された電流値に応じて前記開閉手段を駆動させる構成としたものである。

本発明の電源回路は、高調波電流を抑制しつつ、抵抗器にて消費されるロスを極力軽減することが出来る。

本発明は、交流電源からの入力電流を抵抗器を通じて整流回路で整流した後、平滑コンデンサにて平滑して負荷側へ出力するコンデンサインプット型の電源回路であって、前記抵抗器と並列に配された開閉手段と、前記開閉手段を駆動させる駆動手段と、負荷電流を検出する負荷電流検出手段とを備え、電源投入時は前記開閉手段を開状態とし、また電源投入後の所定時間経過後に前記開閉手段を閉状態とし、また負荷電流検出手段にて検出された負荷電流が所定値以上になると前記開閉手段を開状態とすることで、電源投入時は入力電流が抵抗器を通じて負荷側へ供給することで、整流回路を突入電流から保護することができる。また、電源投入後、所定時間後に開閉手段を閉状態にすることで、入力電流が抵抗器を介さずに流すことにより抵抗器にて消費される無効電力を軽減させることができる。また負荷電流を検出する負荷電流検出手段を備え、負荷電流検出手段にて検出された負荷電流が所定値以上になると開閉手段を開状態にすることで、抵抗器と平滑コンデンサの時定数により入力電流の通流期間を増幅させ、力率を改善し高調波電流を抑制することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図1は本発明の第１の実施の形態における電源回路の構成を示す回路図である。図1において、図５と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。図１（Ａ）において、商用交流電源１からの交流電流は、抵抗器６を通じてダイオードブリッジからなる整流回路２において全波整流された後、平滑コンデンサ３で平滑化されて負荷側へ供給される。また前記抵抗器６と並列に開閉手段７を備え、開閉手段７を駆動させる駆動手段８と負荷電流を検出する負荷電流検出手段９を設けている。

以上のように構成された電源回路について、以下その動作、作用を説明する。

本発明の実施の形態では開閉手段７と駆動手段８を構成することで電源投入時は、開閉手段７を開状態として抵抗器６側へ通じる経路にすることで突入電流から整流回路２を保護する。また所定時間（ｔａ）経過後、すなわち平滑コンデンサ３の充電が充分なされてから、駆動手段８にて制御信号を出して開閉手段７を閉状態とし、入力電流が抵抗器６を介さずに流すことにより抵抗器６にて消費される無効電力を軽減させることができる。上述に記載の開閉手段７のタイミングは図２に示す。

また、図１（Ｂ）に示す負荷電流検出手段１０にて負荷電流が所定値（ｔ１）以上になると駆動手段８にて制御信号を出して開閉手段７を開状態とすることで抵抗器６と平滑コンデンサ３の時定数により入力電流の通流期間を増加させて力率を改善し高調波電流を抑制することが出来る。例えば、本実施の形態の回路図１（Ｂ）の交流電源１の電源電圧を２３０Ｖ、平滑コンデンサ３の静電容量を６８μＦ、抵抗器６の抵抗値を１Ω（開閉手段７側）、１５Ω（抵抗器６側）とした時、実験的な値から第９次高調波電流は図４のようなグラフになる。第９次高調波は実験的な値から、７〜８Ａ付近までをピークとして比例に近いカーブを描いて高調波電流が増幅する傾向があり、規格値に対して最もマージンが少なくなる。図４から負荷電流が所定値（ｔ１）になった時、開閉手段７を開状態とし、抵抗器６側（１５Ω）へ電流を通すことで、第９次高調波電流が減少することが分かる。

また、図３の所定値（ｔ１）以下の領域では、入力電流が抵抗器６を通じることがない
為、抵抗器６にて生じるロスがなく、無効電力の軽減が可能となることが分かる。また負荷電流の検出方法としては、例えば、負荷電流の電流値を正確に２次側の駆動手段へ伝えるものとしてはカレントトランスフォーマーなどを用いる。

以上のように、本発明にかかる電源回路は、高調波電流を抑制しつつ、抵抗器にて消費される無効電力の軽減が可能となるので、小入力電流回路の必要な空気調和器、マルチ式空気調和機の室内機等にも適用できる。

本発明の実施の形態１における電源回路の構成を示す回路図 本発明の実施の形態１における電源回路の所定時間（ｔａ）経過時の開閉手段の状態を示すタイミング図 本発明の実施の形態１における電源回路の無力電力を示す特性図 本発明の実施の形態１における電源回路の負荷電流と抵抗値に対しての第９次高調波電流を示す特性図 従来の電源回路の構成を示す回路図 従来の電源回路における無力電力を示す特性図

符号の説明

１ 交流電源
２ 整流回路
３ 平滑コンデンサ
６ 抵抗器
７ 開閉手段
８ 駆動手段
９ 負荷電流検出手段

Claims (3)

1. 交流電源からの入力電流を抵抗器を通じて整流回路で整流した後、平滑コンデンサにて平滑して負荷側へ出力するコンデンサインプット型の電源回路であって、前記抵抗器と並列に配された開閉手段と、前記開閉手段を駆動させる駆動手段と、負荷電流を検出する負荷電流検出手段とを備え、電源投入時は前記開閉手段を開状態とし、また電源投入後の所定時間経過後に前記開閉手段を閉状態とし、また、前記負荷電流検出手段にて検出された電流値が所定以上になると前記開閉手段を開状態とすることを特徴とする電源回路。
2. 所定時間は平滑コンデンサに電荷が充分に充電される時間であることを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 負荷電流検出手段はカレントトランスフォーマーから構成されることを特徴する請求項１に記載の電源回路。

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