JP2005229792A - Power supply device - Google Patents

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Yasutaka Taguchi
泰貴 田口
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress power supply higher harmonic waves, by realizing the stabilization of current control by maintaining a load output voltage at a constant level, in a power supply device having a power factor improving means. <P>SOLUTION: When a voltage of a load 4 is obtained with a step-up chopper circuit 3 by converting an input power supply 1 into a DC voltage, a power factor is improved, by switching a switching element 3c of the step-up chopper circuit 3 and short circuiting via a step-up chalk coil 3a. A no-load output voltage is detected by a voltage-dividing resistor circuit 12 for detecting a load voltage and an A/D converting means of a control part 13 at its current control. A prescribed ratio value is multiplied to the no-load output voltage. The voltage deviation between the no-load output voltage, to which the prescribed ratio value is multiplied, and the output voltage with a load is calculated. Voltage control, corresponding to an amount of the voltage deviation, is added so as to maintain the no-load output voltage and the output voltage with a load at a prescribed ratio. The output voltage is maintained at a constant level, regardless of the resistance variations of the voltage-dividing resistor circuit 12 and variations of a reference voltage in the A/D conversion means. Consequently, stabilization of the current control can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、空気調和機などに用いる電源装置の制御技術に関し、さらに詳しく言えば、リアクタを含む昇圧チョッパ回路を有して力率改善および高調波電流抑制機能の安定化を向上させる電源装置の制御技術に関するものである。   The present invention relates to a control technology for a power supply device used for an air conditioner or the like, and more specifically, a power supply device having a boost chopper circuit including a reactor to improve power factor improvement and stabilization of harmonic current suppression function. It relates to control technology.

この種の電源装置の一例としては、図10に示すように、入力電源(商用電源)1を整流回路2で全波整流し、この交流/直流変換した電圧を昇圧チョッパ回路(力率改善手段)3を通すことにより電源の力率を改善し、かつ、高調波電流を抑制するようにしたものがある。   As an example of this type of power supply device, as shown in FIG. 10, an input power supply (commercial power supply) 1 is full-wave rectified by a rectifier circuit 2, and this AC / DC converted voltage is used as a boost chopper circuit (power factor improving means). ) The power factor of the power supply is improved by passing 3 and the harmonic current is suppressed.

この例において、昇圧チョッパ回路3は整流回路2の正端子側に直列に接続した昇圧チョークコイル(リアクタ)3aと、昇圧チョークコイル3aに直列に接続した逆阻止ダイオード3bと、昇圧チョークコイル3aと逆阻止ダイオード3bの間で整流回路2の負端子側に接続したスイッチング素子(例えばIGBT;絶縁ゲート形トランジスタ)3cと、出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ3dとを備えている。   In this example, the boost chopper circuit 3 includes a boost choke coil (reactor) 3a connected in series to the positive terminal side of the rectifier circuit 2, a reverse blocking diode 3b connected in series to the boost choke coil 3a, and a boost choke coil 3a. A switching element (for example, IGBT; insulated gate transistor) 3c connected between the reverse blocking diode 3b on the negative terminal side of the rectifier circuit 2 and a smoothing capacitor 3d for smoothing the output voltage are provided.

昇圧チョッパ回路3の動作は、昇圧チョークコイル3aをスイッチング素子3cによってスイッチングして負端子側に短絡する一方、スイッチングされている電圧を逆阻止ダイオード3bから平滑コンデンサ3dに供給して負荷4の電圧とする。なお、負荷4としては、例えば空気調和機のコンプレッサモータに適用した場合、インバータ回路4aおよびモータ4bを想定することができる。   The step-up chopper circuit 3 operates by switching the step-up choke coil 3a by the switching element 3c and short-circuiting to the negative terminal side, while supplying the switched voltage from the reverse blocking diode 3b to the smoothing capacitor 3d. And As the load 4, for example, when applied to a compressor motor of an air conditioner, an inverter circuit 4a and a motor 4b can be assumed.

このような昇圧チョッパ回路3を有する電源装置としては、例えば本出願人による特許文献1があり、交流電源を直流電圧に変換して負荷電圧とする際、その変換された電圧を少なくともリアクタ(昇圧チョークコイル3a)を介して短絡して力率の改善などを行うようにしている。   As a power supply device having such a step-up chopper circuit 3, there is, for example, Patent Document 1 by the present applicant. When converting an AC power source into a DC voltage to obtain a load voltage, the converted voltage is at least a reactor (step-up). The power factor is improved by short-circuiting the choke coil 3a).

この電源装置は、昇圧チョッパ回路3の入力電流Iiを検出するための電流センサ5と、その検出電流値,昇圧チョッパ回路3の入力電圧Viおよび出力電圧Voをもとにしてスイッチング素子3cを制御する制御部6と、この制御部6からの信号によりスイッチング素子3cを駆動する駆動部7とを備えている。   This power supply device controls a switching element 3c based on a current sensor 5 for detecting an input current Ii of the boost chopper circuit 3 and its detected current value, an input voltage Vi and an output voltage Vo of the boost chopper circuit 3. And a drive unit 7 that drives the switching element 3 c by a signal from the control unit 6.

上記制御部6は、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子3cをスイッチングするとともに、入力電流と正弦波状の入力電流基準信号との比較結果によりスイッチング素子3cをオン,オフして昇圧チョッパ回路3の出力電圧Voを負荷の電圧とする。   The control unit 6 switches the switching element 3c of the boost chopper circuit 3 and turns on / off the switching element 3c based on the comparison result between the input current and the sine wave input current reference signal, thereby outputting the output voltage of the boost chopper circuit 3 Let Vo be the voltage of the load.

このとき、図11に示すように、出力電圧指令値と検出出力電圧Voとの偏差が演算手段6aで算出され、この算出偏差により電流基準信号振幅作成手段6bで入力電流基準信号Irの振幅値(いわゆる基準となる正弦波状の振幅値)が作成される。   At this time, as shown in FIG. 11, the deviation between the output voltage command value and the detected output voltage Vo is calculated by the calculating means 6a, and the amplitude value of the input current reference signal Ir is calculated by the current reference signal amplitude creating means 6b based on this calculated deviation. (A so-called reference sinusoidal amplitude value) is created.

この作成振幅値と検出入力電圧Viとの乗算が乗算手段6cで行われ、その乗算結果の入力電流基準信号(電流指令値)と電流検出値Iiをもとにしてヒステリシスコンパレータ6dでヒステリシスが作成され、このヒシステリシスにより入力電流の上限値および下限値が作成され、これにより入力電流Iiがその上限値および下限値の範囲内に収まるように、上記スイッチング素子3cをスイッチングする電流制御が行われる。   The multiplication of the created amplitude value and the detection input voltage Vi is performed by the multiplication means 6c, and hysteresis is created by the hysteresis comparator 6d based on the input current reference signal (current command value) and the current detection value Ii obtained as a result of the multiplication. Thus, an upper limit value and a lower limit value of the input current are created by this hysteresis, and current control for switching the switching element 3c is performed so that the input current Ii falls within the range of the upper limit value and the lower limit value. .

また、特許文献2においては、交流電源1のゼロクロスが電源位相検出回路8で検出されるとともに、そのゼロクロスの所定前から同ゼロクロスまでの所定期間がスイッチング動作禁止時間作成手段6eで作成され、この作成信号によりヒステリシスの出力がアンド回路6fで禁止される。   In Patent Document 2, the zero cross of the AC power supply 1 is detected by the power supply phase detection circuit 8, and a predetermined period from the predetermined zero cross to the zero cross is generated by the switching operation prohibition time creating means 6e. The output of hysteresis is prohibited by the AND circuit 6f by the creation signal.

これにより、図12および図13に示すように、その禁止区間だけスイッチング素子3cのスイッチングが禁止されるため、入力交流電源のゼロクロス点で入力電流が強制的にゼロとなり、そのゼロクロス点近傍における入力交流波形が改善され(正弦波状にされ)、高次高調波電流の低減が図れる。   As a result, as shown in FIGS. 12 and 13, since switching of the switching element 3c is prohibited only during the prohibited period, the input current is forced to be zero at the zero cross point of the input AC power supply, and the input near the zero cross point is input. The AC waveform is improved (sinusoidal), and higher harmonic current can be reduced.

特開2002―112573号公報JP 2002-112573 A 特開2004―7880号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-7880

ところで、上記スイッチング動作においては、出力直流電圧よりも入力電圧が高い区間(Vi≧Vo;入力電流のピーク域付近)では、入力電流が増加傾向にあるため、スイッチング素子3cがほとんどオフ状態になる(図12,図13参照)。   By the way, in the switching operation, the input current tends to increase in a section where the input voltage is higher than the output DC voltage (Vi ≧ Vo; near the peak area of the input current), and therefore the switching element 3c is almost turned off. (See FIGS. 12 and 13).

このように、出力直流電圧Voは入力電流波形および高調波電流に対して重要なパラメータであるということができる。したがって、上記出力直流電圧Voにバラツキがあると、上記電流制御による入力電流に影響を及ぼし、当該電源装置を搭載する機器に応じて高調波電流特性および力率改善特性が異なることになり、当該電源装置の適応性が低くなるという問題が起こる。   Thus, it can be said that the output DC voltage Vo is an important parameter for the input current waveform and the harmonic current. Therefore, if there is a variation in the output DC voltage Vo, the input current by the current control will be affected, and the harmonic current characteristics and the power factor improvement characteristics will differ depending on the device on which the power supply device is mounted. There arises a problem that the adaptability of the power supply device is lowered.

上述した電源装置にあっては、電圧フィードバック制御をコスト面などからマイコンのソフトウェアによって行うことが好ましいことから、出力直流電圧Voを検出するため直列接続の抵抗よりなる分圧抵抗回路を設け、その分圧抵抗回路の出力をA/D変換するようにしている。   In the power supply device described above, it is preferable to perform voltage feedback control by software of a microcomputer from the viewpoint of cost, etc., so that a voltage dividing resistor circuit including a series connected resistor is provided to detect the output DC voltage Vo. The output of the voltage dividing resistor circuit is A / D converted.

しかしながら、上記分圧抵抗回路に用いられる抵抗素子の抵抗値のバラツキやA/D変換に必要なA/Dコンバータリファレンス電圧AVRのバラツキなどにより、出力直流電圧Voの検出に誤差が生じることになり、この誤差を含む出力直流電圧Voがフィードバックされるため、負荷電圧指令値を正確に出力できないことがある。   However, an error occurs in detection of the output DC voltage Vo due to variations in resistance values of the resistance elements used in the voltage dividing resistor circuit and variations in the A / D converter reference voltage AVR necessary for A / D conversion. Since the output DC voltage Vo including this error is fed back, the load voltage command value may not be output accurately.

一般的に、抵抗素子などのバラツキは±4ないし6%程度であるが、例えば300V程度の出力直流電圧Voを検出するときには±12ないし18V程度にもなり、電圧フィードバック系にこのような大きな誤差が含まれると電流制御が安定しないばかりでなく、電源高調波規制をクリアできないことにもなりかねない。   Generally, the variation of the resistance element is about ± 4 to 6%, but for example, when detecting the output DC voltage Vo of about 300V, it becomes about ± 12 to 18V, and such a large error is caused in the voltage feedback system. If included, current control may not be stable, and power harmonic regulations may not be cleared.

また、上記したデバイスのバラツキは、入力電流波形にも大きく影響を及ぼし、入力電流の増大による電源電圧低下や他の系統接続機器の影響による電源電圧の増減により入力電流波形が入力電圧波形と相似形に保てなくなり、電流制御の安定に影響を及ぼす。   In addition, the above device variations greatly affect the input current waveform, and the input current waveform is similar to the input voltage waveform due to a decrease in the power supply voltage due to an increase in the input current or an increase or decrease in the power supply voltage due to the influence of other connected devices. It becomes impossible to keep the shape and affects the stability of current control.

上記した課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、交流電源を整流手段で直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と入力交流電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果により、上記スイッチング素子をオン,オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、その電流制御に際して負荷検出手段によって無負荷出力電圧および有負荷出力電圧を検出し、上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との比が所定値となるように電圧制御することを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 improves the power factor by short-circuiting the AC power source through a reactor when the AC power source is converted into a DC voltage by a rectifying means to obtain a load voltage. And switching the switching element of the power factor improving means including the reactor, and turning on and off the switching element according to a comparison result between the input current and the input current reference signal of the input AC power supply voltage waveform. While the output voltage of the power factor improving means is used as the load voltage, the load detecting means detects the no-load output voltage and the loaded output voltage during the current control, and the ratio between the no-load output voltage and the loaded output voltage is The voltage control is performed so as to be a predetermined value.

上記請求項1に記載の発明には、請求項2ないし請求項4に記載の態様が含まれる。すなわち、請求項2においては、上記無負荷出力電圧に対する有負荷出力電圧の所定比は、あらかじめ負荷状態に応じて求めた値とすることを特徴としている。   The invention described in the first aspect includes the aspects described in the second to fourth aspects. That is, according to a second aspect of the present invention, the predetermined ratio of the load output voltage to the no-load output voltage is a value obtained in advance according to the load state.

また、請求項3においては、上記所定値は有負荷時,無負荷時の入力電圧の比率であることを特徴とし、請求項4においては、上記入力電圧の代わりに整流平均値もしくは実効値を用いることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, the predetermined value is a ratio of an input voltage when there is a load and when there is no load. In the fourth aspect, a rectified average value or an effective value is used instead of the input voltage. It is characterized by use.

また、上記した課題を解決するため、請求項5に記載の発明は、交流電源を整流手段で直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と入力交流電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果により、上記スイッチング素子をオン,オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、その電流制御に際して負荷検出手段によって無負荷出力電圧および有負荷出力電圧を検出し、上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との差が所定値となるように電圧制御することを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 5 is directed to a power factor by short-circuiting the AC power source through a reactor when the AC power source is converted into a DC voltage by a rectifying means to obtain a load voltage. In the power supply device for improving the power factor, the switching element of the power factor improving means including the reactor is switched, and the switching element is turned on / off based on the comparison result between the input current and the input current reference signal of the input AC power supply voltage waveform. The load voltage is used as the output voltage of the power factor improving means, while the load detecting means detects the no-load output voltage and the loaded output voltage when the current is controlled. The voltage control is performed so that the difference becomes a predetermined value.

上記請求項5に記載の発明には、請求項6ないし請求項9の態様が含まれる。すなわち、請求項6においては、上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との差が所定値となるように電圧制御するにあたって、負荷電圧指令値として上記無負荷出力電圧から所定値を減算してなる値を用いることを特徴としている。   The invention according to the fifth aspect includes the aspects of the sixth to ninth aspects. That is, in claim 6, when performing voltage control so that a difference between the no-load output voltage and the load output voltage becomes a predetermined value, a predetermined value is subtracted from the no-load output voltage as a load voltage command value. It is characterized by using the following value.

また、請求項7においては、入力交流電源電圧を検出する手段を有し、該交流検出電圧が制御開始当初より大きくなった場合には負荷電圧指令値を大きくし、上記交流検出電圧が制御開始当初より小さくなった場合には負荷電圧指令値を小さくすることを特徴としている。なお、この請求項7は請求項1にも従属する。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided means for detecting an input AC power supply voltage, and when the AC detection voltage becomes larger than the beginning of the control, the load voltage command value is increased, and the AC detection voltage starts the control When it becomes smaller than the initial value, the load voltage command value is reduced. This claim 7 also depends on claim 1.

請求項8においては、上記負荷電圧指令値を上記無負荷出力電圧から所定値を減算して算出する際、上記無負荷出力電圧に対して無負荷時の交流電源電圧と有負荷時の交流電源電圧との比を乗算することを特徴としている。   In claim 8, when calculating the load voltage command value by subtracting a predetermined value from the no-load output voltage, the no-load output voltage and the no-load AC power supply voltage It is characterized by multiplying the ratio with the voltage.

請求項9においては、上記負荷電圧指令値の算出に用いられる上記無負荷出力電圧に代えて、上記有負荷出力電圧から負荷駆動によって生ずる電圧降下分の予測値を加算した値を用いることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, instead of the no-load output voltage used for calculating the load voltage command value, a value obtained by adding a predicted value of a voltage drop caused by load driving from the load output voltage is used. It is said.

また、上記請求項1,5に記載の発明において、請求項10に記載のように、上記無負荷出力電圧および上記有負荷出力電圧に代えて、整流平均値もしくは実効値を用いることができ、また、請求項11に記載のように、無負荷判定手段により無負荷状態を判定してその無負荷時の検出値を記憶,更新することが好ましい。   Further, in the inventions according to claims 1 and 5, as described in claim 10, a rectified average value or an effective value can be used instead of the no-load output voltage and the load output voltage. Further, as described in claim 11, it is preferable to determine a no-load state by a no-load determination unit and store and update a detection value at the time of no-load.

請求項1に記載の発明によれば、無負荷出力電圧と有負荷出力電圧との比が所定値となるように電圧制御するようにしたことにより、分圧抵抗回路における抵抗値のバラツキやA/D変換におけるリファレンス電圧のバラツキに影響されることなく電圧制御を行うことができ、負荷出力電圧が一定に保たれることから、その電流制御の安定化が図れ、高調波電流の低減が図れるという効果が奏される。   According to the first aspect of the present invention, voltage control is performed so that the ratio between the no-load output voltage and the loaded output voltage becomes a predetermined value, so that the resistance value variation and A Voltage control can be performed without being affected by variations in the reference voltage in the / D conversion, and the load output voltage is kept constant, so that the current control can be stabilized and the harmonic current can be reduced. The effect is played.

また、請求項5に記載の発明によれば、無負荷出力電圧と有負荷出力電圧との差が所定値となるように電圧制御するようにしたことにより、ワンチップマイクロコンピュータなどからなる制御手段における演算処理の負担が軽減されるため、例えばエアコンに適用された場合には、1台のワンチップマイクロコンピュータでPFC(Power Factor Correction)制御とコンプレッサ制御とを同時に行うことが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, the voltage control is performed so that the difference between the no-load output voltage and the loaded output voltage becomes a predetermined value. Therefore, when applied to an air conditioner, for example, it is possible to simultaneously perform PFC (Power Factor Correction) control and compressor control with a single one-chip microcomputer.

本発明の第1実施形態(請求項1に対応)に係る電源装置は、少なくともリアクタを含む昇圧チョッパ回路を制御する際、昇圧チョッパ回路の出力電圧Vo(t)を検出するための分圧抵抗回路,LPFおよびA/Dコンバータを利用して無負荷出力電圧Vo(0)を検出する一方、この無負荷出力電圧Vo(0)に所定比率値を乗算した負荷電圧指令値A×Vo(0)と有負荷出力電圧Vo(t)との電圧偏差Ve分に応じた電圧制御を当該電流制御に加味するようにし、無負荷時の電圧に対して有負荷時の電圧を所定比に保つことにより、分圧抵抗やA/Dコンバータレファレンス電圧AVRのバラツキにかかわらず、負荷出力電圧を一定に保つようにしてなる。   The power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention (corresponding to claim 1) is a voltage dividing resistor for detecting the output voltage Vo (t) of the boost chopper circuit when controlling the boost chopper circuit including at least the reactor. While detecting a no-load output voltage Vo (0) using a circuit, LPF and A / D converter, a load voltage command value A × Vo (0) obtained by multiplying the no-load output voltage Vo (0) by a predetermined ratio value. ) And the load output voltage Vo (t), the voltage control corresponding to the voltage deviation Ve is added to the current control, and the load-loaded voltage is kept at a predetermined ratio with respect to the no-load voltage. Thus, the load output voltage is kept constant regardless of variations in the voltage dividing resistor and the A / D converter reference voltage AVR.

すなわち、本発明によると昇圧チョッパ回路の有負荷出力電圧と無負荷出力電圧の比Vo(t)/Vo(0)が分圧抵抗やA/Dコンバータのリファレンス電圧AVRのバラツキに依存しない値となる。   That is, according to the present invention, the ratio Vo (t) / Vo (0) between the load output voltage and the no-load output voltage of the boost chopper circuit is a value that does not depend on the variation of the voltage dividing resistor and the reference voltage AVR of the A / D converter. Become.

よって、上記比率値A(=Vo(t)/Vo(0))を所定の回路で測定して求めておけばバラツキによらずどの機種でも使用可能な値となる。したがって、上記比率値Aをあらかじめテーブルなどに記憶しておくことにより、Vo(t)=A×Vo(0)とすることができ、どのような装置でもほぼ真値に補正できる。   Therefore, if the ratio value A (= Vo (t) / Vo (0)) is obtained by measuring with a predetermined circuit, the value can be used in any model regardless of variations. Therefore, by storing the ratio value A in a table or the like in advance, Vo (t) = A × Vo (0) can be obtained, and any device can be corrected to a substantially true value.

ここで、有負荷出力電圧とは、例えばエアコン室外機の圧縮機モータ,ファンモータ,電子膨張弁を駆動するステッピングモータや電磁弁などの直流電力を使用する負荷を駆動しているときに昇圧チョッパ回路から出力される出力電圧であり、無負荷出力電圧とは、有負荷状態でないときに昇圧チョッパ回路から出力される出力電圧である。ただし、システムに多数の負荷(例えば圧縮機や通信回路など)がある場合において、これらの負荷間で大負荷(例えば圧縮機)≫小負荷(例えば通信回路)の関係であるときには、大負荷が停止していることをもって無負荷状態としてもよい。   Here, the load output voltage is, for example, a step-up chopper when driving a load using DC power, such as a compressor motor, a fan motor, a stepping motor that drives an electronic expansion valve, or an electromagnetic valve of an air conditioner outdoor unit. The output voltage output from the circuit, and the no-load output voltage is an output voltage output from the boost chopper circuit when not in a loaded state. However, when there are a large number of loads (for example, a compressor and a communication circuit) in the system, a large load (such as a compressor) >> a small load (for example, a communication circuit) among these loads, It is good also as a no-load state with having stopped.

以下に、本発明の第1実施形態を図1ないし図6を参照して詳しく説明する。なお図1において、図10の構成要素と同一もしくは同一と見なされてよい部分には同一符号を付して重複説明を省略する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In FIG. 1, parts that may be regarded as the same as or the same as the components in FIG.

図1において、この電源装置は、昇圧チョッパ回路3の入力電流Iiを電流センサ(例えばCT)5からの検出信号により検出する入力電流検出部10と、昇圧チョッパ回路3の入力電圧Viを検出するため直列に接続した抵抗R1,R2の分圧抵抗回路11と、その出力電圧(出力直流電圧)Voを検出するため直列に接続した抵抗R3,R4の分圧抵抗回路12および雑音除去のLPF(ローパスフィルタ)13と、このLPF13を経た電圧をA/D変換して検出し、それら検出値や電源ゼロクロス検出部(電源位相検出部)8による交流電源1のゼロクロス検出などをもとにして昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子3cをオン,オフする信号を駆動部7に出力するマイクロコンピュータなどの制御部14とを備えている。   In FIG. 1, this power supply apparatus detects an input current Vi of the boost chopper circuit 3 and an input current detector 10 that detects an input current Ii of the boost chopper circuit 3 based on a detection signal from a current sensor (for example, CT) 5. Therefore, the voltage dividing resistor circuit 11 of the resistors R1 and R2 connected in series, the voltage dividing resistor circuit 12 of the resistors R3 and R4 connected in series to detect the output voltage (output DC voltage) Vo, and the noise removing LPF ( A low-pass filter) 13 and the voltage passing through the LPF 13 are detected by A / D conversion, and the voltage is boosted based on the detected value and the zero cross detection of the AC power source 1 by the power source zero cross detector (power source phase detector) 8. And a control unit 14 such as a microcomputer for outputting a signal for turning on / off the switching element 3c of the chopper circuit 3 to the driving unit 7.

なお変形例として、図1に示されている昇圧チョークコイル(リアクタ)3aおよびスイッチング素子3cを整流回路2の前段に入れることによってもアクティブフィルタとして同様な効果が得られ、その場合、電流検出手段などは適宜位置を変更すればよい。また、制御部14は図10の制御部6と同様の機能を備え、他の部分については図10と同一であることからその説明を省略する。   As a modification, the same effect as an active filter can be obtained by inserting the boost choke coil (reactor) 3a and the switching element 3c shown in FIG. For example, the position may be changed as appropriate. The control unit 14 has the same function as that of the control unit 6 in FIG. 10, and the other parts are the same as those in FIG.

図2を併せて参照して、上記制御部14には、出力電圧のバラツキを抑えるための指令値(比率値)Aを出す電圧指令部14aと、LPF13を経た出力電圧Vo(t)をA/D変換して検出するA/D変換部14bと、このA/D変換された出力電圧Vo(t)を無負荷時と有負荷時とに切り替えるための判定手段14cと、無負荷時の出力電圧Vo(0)を記憶する無負荷電圧記憶手段14dと、無負荷時の出力電圧Vo(0)に上記比率値Aを乗算する乗算手段14eと、この乗算結果の電圧指令値と有負荷時の出力電圧検出値Vo(t)とを演算する演算手段14fと、この演算結果をもとにして入力電圧検出値Vi(t)の補正量を算出する電圧コントローラ14gと、電源ゼロクロス検出部5からの検出信号をもとにして従来と同様にスイッチング素子3cのオン,オフタイミングを発生するスイッチング動作コントローラ14hとが含まれる。   Referring also to FIG. 2, the control unit 14 receives a voltage command unit 14 a that outputs a command value (ratio value) A for suppressing variations in output voltage, and an output voltage Vo (t) that has passed through the LPF 13 as A A / D conversion unit 14b that detects by performing A / D conversion, determination means 14c for switching the A / D converted output voltage Vo (t) between no load and load, and no load A no-load voltage storage means 14d for storing the output voltage Vo (0), a multiplication means 14e for multiplying the output voltage Vo (0) at the time of no load by the ratio value A, a voltage command value of this multiplication result and a load 14f for calculating the output voltage detection value Vo (t) at the time, a voltage controller 14g for calculating the correction amount of the input voltage detection value Vi (t) based on the calculation result, and a power supply zero-cross detection unit Based on the detection signal from 5, On the switching element 3c as include a switching operation controller 14h for generating an off timing.

上記制御部14は、入力電圧検出値Vi(t)に電圧コントローラ14gで得た演算値を乗算する乗算手段14iと、スイッチング動作コントローラ14hによるスイッチングタイミングをもとにしてスイッチング素子3cのスイッチング信号を出力する際、乗算手段14iの乗算結果を加味して入力電流Iiを制御する電流コントローラ14jとを備えている。スイッチング動作コントローラ14hおよび電流コントローラ14jは図11に示すブロック構成でもよい。   The control unit 14 multiplies the input voltage detection value Vi (t) by the operation value obtained by the voltage controller 14g, and the switching signal of the switching element 3c based on the switching timing by the switching operation controller 14h. And a current controller 14j for controlling the input current Ii in consideration of the multiplication result of the multiplication means 14i. The switching operation controller 14h and the current controller 14j may have a block configuration shown in FIG.

上記構成の電源装置の動作について、図2の処理系統ブロック線図および図3ないし図5のフローチャートを参照して説明する。制御部14は、従来同様に出力電圧指令値(負荷4の印加電圧指令値)をもとにしてスイッチング素子3cをスイッチングして出力電圧を負荷4に必要な所定値にするとともに、入力電流波形を正弦波形状にする。なお、入力交流波形を改善し高次高調波電流の低減を図るため、入力電源のゼロクロス点をもとにして所定期間だけスイッチング素子3cの動作を禁止する。   The operation of the power supply apparatus having the above configuration will be described with reference to the processing system block diagram of FIG. 2 and the flowcharts of FIGS. The control unit 14 switches the switching element 3c based on the output voltage command value (applied voltage command value of the load 4) as in the prior art to set the output voltage to a predetermined value necessary for the load 4, and the input current waveform Into a sine wave shape. In order to improve the input AC waveform and reduce the higher harmonic current, the operation of the switching element 3c is prohibited for a predetermined period based on the zero cross point of the input power supply.

本発明で実行されるソフトウェアによる処理について説明すると、まず、電圧指令値算出処理系では判定手段14cの切り替えによって無負荷時の出力電圧Vo(0)を無負荷電圧記憶手段14dに記憶し、この無負荷出力電圧Vo(0)を用いて電圧指令値Vo*(t)を得る。判定手段14cは負荷4を運転しているか否かによって無負荷状態,有負荷状態の別を判定する。   The processing by the software executed in the present invention will be described. First, in the voltage command value calculation processing system, the output voltage Vo (0) at the time of no load is stored in the no load voltage storage means 14d by switching the determination means 14c. A voltage command value Vo * (t) is obtained using the no-load output voltage Vo (0). The determination unit 14c determines whether there is a no-load state or a loaded state depending on whether the load 4 is operating.

なお、上記無負荷出力電圧Vo(0)は所定の期間だけ無負荷状態を作り出して検出し、その検出に際しては後述する無負荷判定手段をもって無負荷状態を判定してその検出値を記憶、更新するとよい。また、上記無負荷出力電圧の検出は、当該電源装置の電源投入後から負荷起動開始までの所定時間を無負荷状態としてその所定時間に実行し、あるいはインターバルタイマを用いて所定時間ごとに上記負荷の運転を停止してその運転停止時に行うことが好ましい。   The no-load output voltage Vo (0) is detected by creating a no-load state only for a predetermined period, and when detecting it, the no-load state is determined by a no-load determining means described later, and the detected value is stored and updated. Good. In addition, the detection of the no-load output voltage is performed by setting a predetermined time from the power-on of the power supply device to the start of load activation as a no-load state at the predetermined time, or by using an interval timer at a predetermined time. It is preferable to perform the operation when the operation is stopped.

そして、図3に示すように、比率値Aが予め経験的に求めたテーブルから参照され、あるいは現出力電圧Vo(有負荷時の出力電圧Vo(t))をもとにして算出される(ステップST1)。この比率値Aが無負荷時に得た出力電圧Vo(0)に乗算され、次式(1)で示す電圧指令値Vo*(t)が得られる(ステップST2)。
Vo*(t)=A×Vo(0)…(1)
Then, as shown in FIG. 3, the ratio value A is referred to from a table obtained empirically in advance, or is calculated based on the current output voltage Vo (output voltage Vo (t) under load) ( Step ST1). This ratio value A is multiplied by the output voltage Vo (0) obtained when there is no load to obtain a voltage command value Vo * (t) expressed by the following equation (1) (step ST2).
Vo * (t) = A × Vo (0) (1)

上記比率値Aは、電源高調波規制のクリアを勘案して求めた値であり、また負荷4がモータである場合、その負荷の量に応じてモータ制御系が要求する電圧値から求めた値であり、テーブル参照や関数による演算によって得たものであるかを問わない。   The ratio value A is a value obtained in consideration of clearing of power supply harmonic regulations, and when the load 4 is a motor, a value obtained from a voltage value required by the motor control system according to the amount of the load. It does not matter whether it is obtained by table reference or calculation by function.

参考として、電源高調波規制をクリアするうえでの上記比率値Aと負荷の大きさ(入力電流値)との関係を次表1に示す。この表1は試験的に求めた結果の一例であり、電源高調波規制をクリアするか否かは比率値Aの大きさや負荷の大きさによって変わる。表中の「〇」は規制クリア,「△」は電源条件によりNGとなる場合があることを意味し、「×」はNGである。   As a reference, the relationship between the ratio value A and the load size (input current value) for clearing the power harmonic regulation is shown in Table 1 below. Table 1 is an example of the results obtained on a trial basis, and whether or not the power supply harmonic regulation is cleared depends on the ratio value A and the load. “◯” in the table means that the regulation is cleared, “Δ” means that the power supply condition may be NG, and “×” is NG.

Figure 2005229792
Figure 2005229792

表1の例では比率値Aを0.94に設定すると、負荷の大きさ(入力電流値)の大きさにかかわらず電源高調波規制をクリアすることができる。なお、「△」の電源条件には、各地域による電源電圧規格値(国内100V/200V,海外220V/230V/240V),電源周波数規格値(50Hz/60Hz),電源インピーダンス値(国内:電源電圧により規定,IEC:規定なし)などを含む。   In the example of Table 1, when the ratio value A is set to 0.94, the power harmonic regulation can be cleared regardless of the magnitude of the load (input current value). The power supply conditions of “Δ” include power supply voltage standard values (100 V / 200 V in Japan, 220 V / 230 V / 240 V overseas), power supply frequency standard values (50 Hz / 60 Hz), power supply impedance values (domestic: power supply voltage). And IEC: No regulation).

上記出力電圧や入力電圧などの検出に際してA/D変換を行うA/D変換処理系では、図4に示すように、A/D変換データ(出力電圧や入力電圧)の種類を判断する(ステップST10)。そのデータ種類が出力電圧である場合、A/D変換結果をフィルタ処理するとともにVo(t)に代入する(ステップST11)。続いて、負荷状態を判断し(ステップST12)、有負荷であれば出力電圧Vo(t)をそのままとし、無負荷であれば出力電圧Vo(t)を初期値Vo(0)に代入する(ステップST13)。   In the A / D conversion processing system that performs A / D conversion when detecting the output voltage, the input voltage, and the like, as shown in FIG. 4, the type of A / D conversion data (output voltage or input voltage) is determined (step). ST10). If the data type is output voltage, the A / D conversion result is filtered and substituted for Vo (t) (step ST11). Subsequently, the load state is determined (step ST12). If there is a load, the output voltage Vo (t) is left as it is. If there is no load, the output voltage Vo (t) is substituted for the initial value Vo (0) ( Step ST13).

上記データ種類が入力電圧である場合、A/D変換結果をフィルタ処理するとともにVi(t)に代入する(ステップST14)。続いて、負荷状態を判断し(ステップST15)、有負荷であれば入力電圧Vi(t)をそのままとし、無負荷であれば出力電圧Vi(t)を初期値Vi(0)に代入する(ステップST16)。その他のデータに関しては、それに応じた処理を実行する(ステップST17)。   If the data type is an input voltage, the A / D conversion result is filtered and substituted into Vi (t) (step ST14). Subsequently, the load state is determined (step ST15). If there is a load, the input voltage Vi (t) is left as it is. If there is no load, the output voltage Vi (t) is substituted for the initial value Vi (0) ( Step ST16). For other data, processing corresponding to the data is executed (step ST17).

上記電圧フィードバック制御を行う出力電圧制御系では、図5に示すようにPI制御であれば上記電圧指令値Vo*(t)と有負荷時の出力電圧検出値Vo(t)の電圧偏差Veを演算手段14fで算出する(ステップST20)。その電圧偏差Veに対して比例項P(=Kp×Ve)を求めるとともに、積分項I(=Ki×シグマVe)を求め、これにより指令振幅D(=P+I)を得て(ステップST21ないしST24)、これを用いて電流指令値を得る。なお、Kpは任意の比例ゲイン、Kiは任意の積分ゲインである。   In the output voltage control system that performs the voltage feedback control, as shown in FIG. 5, in the case of PI control, the voltage deviation Ve between the voltage command value Vo * (t) and the output voltage detection value Vo (t) under load is calculated. Calculation is performed by the computing means 14f (step ST20). A proportional term P (= Kp × Ve) is obtained for the voltage deviation Ve, and an integral term I (= Ki × sigma Ve) is obtained, thereby obtaining a command amplitude D (= P + I) (steps ST21 to ST24). ) To obtain a current command value. Kp is an arbitrary proportional gain, and Ki is an arbitrary integral gain.

上述した処理系のインターバル時間については、電圧指令値算出処理系のインターバル時間≧出力電圧制御処理系のインターバル時間≧A/D変換処理系のインターバル時間の関係を基本とする。上記処理により、電圧コントローラ14gは、電圧指令値をVo*(t)とすると、出力電圧Vo(t)がVo*(t)になるように、入力電圧Viを補正する乗算値を乗算手段14iに出力する。   The interval time of the processing system described above is basically based on the relationship of the interval time of the voltage command value calculation processing system ≧ the interval time of the output voltage control processing system ≧ the interval time of the A / D conversion processing system. By the above processing, the voltage controller 14g, when the voltage command value is Vo * (t), multiplies the multiplication means 14i by multiplying the multiplication value for correcting the input voltage Vi so that the output voltage Vo (t) becomes Vo * (t). Output to.

これによれば、各処理系における入力電圧や出力電圧などを同じ分圧抵抗回路11,12の抵抗R1,R2;R3,R4やA/Dコンバータリファレンス電圧AVRを用いて得ている。また、上記電圧指令値Vo*(t)(=A×Vo(0))と出力電圧Vo(t)の電圧偏差Veが分圧抵抗回路12の抵抗R3,R4のバラツキやA/Dコンバータリファレンス電圧AVRのバラツキなどに対応した量に相当する。   According to this, the input voltage, the output voltage, etc. in each processing system are obtained using the resistors R1, R2; R3, R4 of the same voltage dividing resistor circuits 11, 12, and the A / D converter reference voltage AVR. In addition, the voltage deviation Ve between the voltage command value Vo * (t) (= A × Vo (0)) and the output voltage Vo (t) varies between the resistors R3 and R4 of the voltage dividing resistor circuit 12 and the A / D converter reference. This corresponds to the amount corresponding to the variation of the voltage AVR.

したがって、上記スイッチング動作コントロール14hにて決定されたスイッチング素子3cのスイッチング区間において、電流コントローラ14jでは電流制御が行われるとともに、この電流制御に上記乗算手段14iの乗算結果を加味して出力電圧Vo(t)を一定とする電圧制御が加味される。   Therefore, in the switching section of the switching element 3c determined by the switching operation control 14h, the current controller 14j performs current control, and the output voltage Vo ( The voltage control that makes t) constant is taken into consideration.

その乗算結果を加味する電流制御としては、スイッチング動作コントロール14hおよび電流コントロール14jを図11に示す構成とするならば、その電流制御における出力電圧指令値などを変更すればよい。   As the current control taking the multiplication result into account, if the switching operation control 14h and the current control 14j are configured as shown in FIG. 11, the output voltage command value in the current control may be changed.

このように、分圧抵抗R3,R4のバラツキやA/Dコンバータリファレンス電圧AVRのバラツキなどがあり、当該電流制御における電圧検出に誤差が生じても、電圧制御によりその検出誤差による影響がなく、出力電圧Vo(t)が一定に保たれ、当該電流制御の安定化が図られ、また入力電流波形の機器によるバラツキが抑えられ、当該電源装置の適用性の向上が図られる。   Thus, there are variations in the voltage dividing resistors R3 and R4, variations in the A / D converter reference voltage AVR, etc., and even if an error occurs in voltage detection in the current control, there is no influence due to the detection error due to voltage control. The output voltage Vo (t) is kept constant, the current control is stabilized, the variation of the input current waveform by the device is suppressed, and the applicability of the power supply device is improved.

上記入力電流波形が入力電圧Viにも影響を及ぼすことから、上記A/D変換処理系を図6に示すルーチンで実行するようにしてもよい。すなわち、比率値Aを乗算する出力電圧を無負荷時の出力電圧Vo(0)に有負荷時と無負荷時の入力電圧Viの比率Vi(t)/Vi(0)を乗算して得る(ステップST30,ST31)。これによれば、電圧指令値Vo*(t)は次式(2)によって表される。
Vo*(t)=A×Vo(0)×(Vi(t)/Vi(0))…(2)
Since the input current waveform also affects the input voltage Vi, the A / D conversion processing system may be executed by the routine shown in FIG. That is, an output voltage multiplied by the ratio value A is obtained by multiplying the output voltage Vo (0) at no load by the ratio Vi (t) / Vi (0) of the input voltage Vi at the time of load and no load ( Steps ST30 and ST31). According to this, the voltage command value Vo * (t) is expressed by the following equation (2).
Vo * (t) = A × Vo (0) × (Vi (t) / Vi (0)) (2)

これにより、入力電圧Viの変動を考慮することになるため、電源電圧が変動しても入力電流波形を入力電圧波形と相似形に保て、電流制御をより安定化することができる。また、無負荷時の出力電圧Vo(0)により電圧指令値Vo*(t)が設定されるため、入力電流の増大による電源電圧の低下や他の系統接続機器の影響による電源電圧の増減にもかかわらず、入力電圧ピーク値と出力電圧との比が一定に保てるようになる。   As a result, since fluctuations in the input voltage Vi are taken into account, even if the power supply voltage fluctuates, the input current waveform can be kept similar to the input voltage waveform, and current control can be further stabilized. In addition, since the voltage command value Vo * (t) is set by the output voltage Vo (0) when there is no load, the power supply voltage is decreased due to an increase in input current or the power supply voltage is increased or decreased due to the influence of other system connected devices. Nevertheless, the ratio between the input voltage peak value and the output voltage can be kept constant.

次に、図7ないし図9により、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は請求項7に対応するものである。上記第1実施形態では無負荷出力電圧Vo(0)と有負荷出力電圧Vo(t)との比が所定値となるように電圧制御するようにしているが、この第2実施形態では無負荷出力電圧Vo(0)と有負荷出力電圧Vo(t)との差が所定値となるように電圧制御する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This second embodiment corresponds to claim 7. In the first embodiment, the voltage is controlled so that the ratio between the no-load output voltage Vo (0) and the loaded output voltage Vo (t) becomes a predetermined value. In the second embodiment, no load is applied. The voltage is controlled so that the difference between the output voltage Vo (0) and the load output voltage Vo (t) becomes a predetermined value.

すなわち、第2実施形態においては、図7に示すように、交流入力電圧(実効値)がVi(0)からVi(1)に減少したときには、直流負荷電圧をVo(0)からVo(1)に減少させる一方、交流入力電圧がVi(0)からVi(2)に増加したときには、直流負荷電圧をVo(0)からVo(2)へと増加させる。   That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, when the AC input voltage (effective value) decreases from Vi (0) to Vi (1), the DC load voltage is changed from Vo (0) to Vo (1 On the other hand, when the AC input voltage increases from Vi (0) to Vi (2), the DC load voltage is increased from Vo (0) to Vo (2).

そのため、ハード的には、図8に示すように上記第1実施形態の図1における乗算手段14eに代えて減算手段14e′が用いられる。その他のハード構成は図1と同じであってよい。なお、減算値の極性がマイナスであれば、減算手段14e′を加算手段としてもよい。   Therefore, in terms of hardware, as shown in FIG. 8, a subtracting means 14e 'is used instead of the multiplying means 14e in FIG. 1 of the first embodiment. Other hardware configurations may be the same as in FIG. If the polarity of the subtraction value is negative, the subtraction means 14e ′ may be used as the addition means.

図9を併せて参照して、電圧指令値Vo*(t)を算出するにあたっては、電圧指令部14aからあらかじめ設定されている所定の差分指令値ΔVが読み出され、減算手段14e′にて無負荷電圧記憶手段14dから出力される無負荷出力電圧Vo(0)との減算が行われる(ステップST41,42)。これにより減算手段14e′にて次式(3)、
Vo*(t)=Vo(0)−ΔV…(3)
なる負荷電圧指令値Vo*(t)が得られ、この負荷電圧指令値Vo*(t)は上記第1実施形態と同じく演算手段14fにて有負荷出力電圧Vo(t)と演算される。
Referring also to FIG. 9, in calculating the voltage command value Vo * (t), a predetermined difference command value ΔV set in advance is read from the voltage command unit 14a and is subtracted by the subtracting means 14e ′. Subtraction with the no-load output voltage Vo (0) output from the no-load voltage storage means 14d is performed (steps ST41 and ST42). As a result, the subtraction means 14e ′ uses the following equation (3),
Vo * (t) = Vo (0) −ΔV (3)
The load voltage command value Vo * (t) is obtained, and this load voltage command value Vo * (t) is calculated as the load output voltage Vo (t) by the calculation means 14f as in the first embodiment.

この差分指令値ΔVも上記第1実施形態における比率値Aと同じく経験的に求められるもので、電源高調波規制をクリアするうえでの差分指令値ΔVと負荷の大きさ(入力電流値)との関係の一例を次表2に示す。同表中の「〇」,「△」,「×」は上記表1と同じ意味を有している。この表2によれば、差分指令値ΔVを20Vに設定することにより、負荷の大きさ(入力電流値)の大きさにかかわらず電源高調波規制をクリアすることができる。   This difference command value ΔV is also determined empirically as with the ratio value A in the first embodiment, and the difference command value ΔV and load magnitude (input current value) for clearing the power harmonic regulation An example of the relationship is shown in Table 2 below. “◯”, “Δ”, and “×” in the table have the same meaning as in Table 1 above. According to Table 2, by setting the differential command value ΔV to 20 V, it is possible to clear the power harmonic regulation regardless of the magnitude of the load (input current value).

Figure 2005229792
Figure 2005229792

有負荷出力電圧Vo(t)は負荷電圧指令値Vo*(t)に追従するように制御されるが、ここで、分圧抵抗R3,R4のバラツキやA/Dコンバータリファレンス電圧AVRのバラツキを含めて、その検出誤差をE(通常は5%程度の値である)とすると、有負荷出力電圧Vo(t)は、
Vo(t)=Vo(0)−ΔV×(1±E)
=Vo(0)−ΔV±ΔV×E
=Vo*(t)±ΔV×E
で表され、負荷電圧指令値Vo*(t)に対する出力誤差はΔV×Eとなる。
The load output voltage Vo (t) is controlled so as to follow the load voltage command value Vo * (t). Here, variations in the voltage dividing resistors R3 and R4 and variations in the A / D converter reference voltage AVR are reduced. If the detection error is E (usually about 5%), the load output voltage Vo (t) is
Vo (t) = Vo (0) −ΔV × (1 ± E)
= Vo (0) -ΔV ± ΔV × E
= Vo * (t) ± ΔV × E
The output error with respect to the load voltage command value Vo * (t) is ΔV × E.

これに対して、差分指令値ΔVを用いずに直接負荷電圧指令値Vo*(t)を出力する場合の有負荷出力電圧Vo(t)は、
Vo(t)=Vo*(t)×(1±E)
=Vo*(t)±Vo*(t)×E
で、その出力誤差はVo*(t)×Eとなる。
On the other hand, the load output voltage Vo (t) when the load voltage command value Vo * (t) is directly output without using the difference command value ΔV is:
Vo (t) = Vo * (t) × (1 ± E)
= Vo * (t) ± Vo * (t) × E
Therefore, the output error is Vo * (t) × E.

このように、差分指令値ΔVを用いたときの出力誤差はΔV×E,これに対して差分指令値ΔVを用いないときの出力誤差はVo*(t)×Eで、Vo*(t)>ΔVの関係にあるから、第2実施形態によればデバイスなどのバラツキに基づく検出誤差Eによる出力誤差を大幅に小さくすることができる。   Thus, the output error when the difference command value ΔV is used is ΔV × E, while the output error when the difference command value ΔV is not used is Vo * (t) × E, Vo * (t). Since there is a relationship of> ΔV, according to the second embodiment, the output error due to the detection error E based on the variation of devices and the like can be significantly reduced.

また、負荷電圧指令値Vo*(t)を算出するにしても、上記式(3)に示すように減算(もとしくは加算)1回で済むため、上記第1実施形態の式(1)の乗算に比べて制御手段の演算負荷を軽減することができる。   Moreover, even if the load voltage command value Vo * (t) is calculated, as shown in the above equation (3), only one subtraction (or addition) is required, so the equation (1) in the first embodiment is used. ), The calculation load on the control means can be reduced.

また、負荷電圧指令値Vo*(t)を交流入力電圧の変動に対応させるため、上記第1実施形態と同じく、有負荷時の入力電圧Vi(t)と無負荷時の入力電圧Vi(0)とを監視し、その比率を加味することが好ましい。すなわち、負荷電圧指令値Vo*(t)を、
Vo*(t)=Vo(0)×(Vi(t)/Vi(0))−ΔV…(4)
なる式によって求めることが好ましい。また、この式(4)により負荷電圧指令値Vo*(t)を演算するにしても、上記第1実施形態での上記式(2)に比べて演算回数が1回少ないため、その分、制御手段の演算負荷を軽減することができる。
Further, in order to make the load voltage command value Vo * (t) correspond to the fluctuation of the AC input voltage, as in the first embodiment, the input voltage Vi (t) when there is a load and the input voltage Vi (0) when there is no load. ) And monitoring the ratio is preferable. That is, the load voltage command value Vo * (t) is
Vo * (t) = Vo (0) × (Vi (t) / Vi (0)) − ΔV (4)
It is preferable to obtain by the following formula. Further, even if the load voltage command value Vo * (t) is calculated by this equation (4), the number of operations is one less than the above equation (2) in the first embodiment, and accordingly, The calculation load on the control means can be reduced.

なお、上記各実施形態ともに、無負荷出力電圧および有負荷出力電圧を用いて電圧制御を行うようにしているが、上記整流回路2で整流された直流電圧の整流平均値あるいは実効値を検出する手段および無負荷時の整流平均値あるいは実効値を記憶する記憶手段とを設けて、その無負荷出力電圧および有負荷出力電圧に代えて、その記憶手段の整流平均値あるいは実効値および検出整流平均値あるいは実効値を用いるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, voltage control is performed using the no-load output voltage and the load output voltage, but the rectified average value or effective value of the DC voltage rectified by the rectifier circuit 2 is detected. And a storage means for storing the rectified average value or effective value at no load, and instead of the no-load output voltage and the load output voltage, the rectified average value or effective value and detected rectified average of the storage means A value or an effective value may be used.

また、上記各実施形態ともに、負荷電圧指令値Vo*(t)を無負荷出力電圧Vo(0)を基準として求めているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、有負荷時には無負荷時の電圧から数ボルト電圧降下することがあらかじめ分かっている負荷(例えばエアコンの電子膨張弁の駆動に用いられるステッピングモータなど)の場合には、その電圧降下分を見込んで負荷電圧指令値を調整することもできる。   In each of the above embodiments, the load voltage command value Vo * (t) is obtained based on the no-load output voltage Vo (0), but the present invention is not limited to this. In other words, in the case of a load (eg, a stepping motor used to drive an electronic expansion valve of an air conditioner) that is known to drop several volts from the no-load voltage when there is a load, the voltage drop is expected. It is also possible to adjust the load voltage command value.

すなわち、上記第1実施形態では上記式(1)に示すように、有負荷時の出力電圧Vo(t)を、Vo(t)=A×Vo(0)になるように電圧制御しているが、負荷駆動時における負荷電圧のドロップ(電圧降下)率の定数をk,負荷駆動時の任意の時点での負荷電圧をVo′として次式(5)、
Vo(t)=A×k×Vo′…(5)
によって有負荷時の出力電圧Vo(t)を制御することもできる。
That is, in the first embodiment, as shown in the above equation (1), the output voltage Vo (t) under load is controlled so that Vo (t) = A × Vo (0). The following equation (5), where k is the constant of the drop (voltage drop) rate of the load voltage when driving the load, and Vo ′ is the load voltage at an arbitrary time when driving the load:
Vo (t) = A × k × Vo ′ (5)
It is also possible to control the output voltage Vo (t) when there is a load.

また、上記第2実施形態では上記式(3)に示すように、有負荷時の出力電圧Vo(t)を、Vo(t)=Vo(0)−ΔVになるように電圧制御しているが、負荷駆動時における負荷電圧のドロップ分を定数をΔk,負荷駆動時の任意の時点での負荷電圧をVo′として次式(6)、
Vo(t)=Vo′+Δk−ΔV…(6)
によって有負荷時の出力電圧Vo(t)を制御することもできる。
In the second embodiment, as shown in the above equation (3), the output voltage Vo (t) under load is controlled so that Vo (t) = Vo (0) −ΔV. However, when the load voltage drop at the time of load driving is a constant Δk, and the load voltage at an arbitrary time at the time of load driving is Vo ′, the following equation (6):
Vo (t) = Vo ′ + Δk−ΔV (6)
It is also possible to control the output voltage Vo (t) when there is a load.

本発明によれば、電源装置における負荷出力電圧が一定に保たれることから、当該電流制御が安定し、電源高調波電流を低減してその規制をクリアできるため、空気調和機や冷蔵庫などの家電機器全般だけなく、産業機器にも適用可能である。   According to the present invention, since the load output voltage in the power supply device is kept constant, the current control is stable, the power harmonic current can be reduced and the regulation can be cleared. It is applicable not only to household appliances in general but also to industrial equipment.

本発明の第1実施形態を示す電源装置の概略的ブロック線図。The schematic block diagram of the power supply device which shows 1st Embodiment of this invention. 上記第1実施形態に含まれる制御手段の処理系統ブロック線図。The processing system block diagram of the control means contained in the said 1st Embodiment. 上記第1実施形態の動作説明用の概略的フローチャート。The schematic flowchart for operation | movement description of the said 1st Embodiment. 上記第1実施形態の動作説明用の概略的フローチャート。The schematic flowchart for operation | movement description of the said 1st Embodiment. 上記第1実施形態の動作説明用の概略的フローチャート。The schematic flowchart for operation | movement description of the said 1st Embodiment. 上記第1実施形態の変形例を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the modification of the said 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態における交流入力電圧と直流負荷電圧との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the alternating current input voltage and DC load voltage in 2nd Embodiment of this invention. 上記第2実施形態に係る電源装置の概略的ブロック線図。The schematic block diagram of the power supply device which concerns on the said 2nd Embodiment. 上記第2実施形態の動作説明用の概略的フローチャート。The schematic flowchart for operation | movement description of the said 2nd Embodiment. 従来の電源装置を示す概略的回路図。The schematic circuit diagram which shows the conventional power supply device. 図10に示す電源装置の制御手段を示す概略的ブロック線図。FIG. 11 is a schematic block diagram showing control means of the power supply device shown in FIG. 10. 図10に示す電源装置の動作説明用の概略的波形図。FIG. 11 is a schematic waveform diagram for explaining the operation of the power supply device shown in FIG. 10. 図10に示す電源装置の動作説明用の概略的波形図。FIG. 11 is a schematic waveform diagram for explaining operations of the power supply device shown in FIG. 10.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力電源(交流電源)
2 整流回路
3 昇圧チョッパ回路
3a 昇圧チョークコイル
3b 逆阻止ダイオード
3c スイッチング素子
3d 平滑コンデンサ
4 負荷
5 電流センサ
6,14 制御部
8 電源ゼロクロス検出部
10 入力電流検出部
11,12 分圧抵抗回路
13 LPF
A 電圧指令比率値
ΔV 差分指令値
Ii 入力電流
Vi,Vi(0),Vi(t) 入力電圧
Vo,Vo(0),Vo(t) 出力電圧
Vo*(t) 負荷電圧指令値
1 Input power supply (AC power supply)
2 rectifier circuit 3 boost chopper circuit 3a boost choke coil 3b reverse blocking diode 3c switching element 3d smoothing capacitor 4 load 5 current sensor 6, 14 control unit 8 power supply zero cross detection unit 10 input current detection unit 11, 12 voltage dividing resistor circuit 13 LPF
A Voltage command ratio value ΔV Difference command value Ii Input current Vi, Vi (0), Vi (t) Input voltage Vo, Vo (0), Vo (t) Output voltage Vo * (t) Load voltage command value

Claims (11)

交流電源を整流手段で直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、
上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と入力交流電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果により、上記スイッチング素子をオン,オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、その電流制御に際して負荷検出手段によって無負荷出力電圧および有負荷出力電圧を検出し、上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との比が所定値となるように電圧制御することを特徴とする電源装置。
In the power supply device that improves the power factor by short-circuiting the AC power supply via a reactor when the AC power supply is converted into a DC voltage by a rectifying means to be a load voltage,
While switching the switching element of the power factor improvement means including the reactor, the switching element is turned on and off according to the comparison result between the input current and the input current reference signal of the input AC power supply voltage waveform. While the output voltage is used as the load voltage, the load detection means detects the no-load output voltage and the loaded output voltage during the current control so that the ratio between the no-load output voltage and the loaded output voltage becomes a predetermined value. The power supply device is characterized in that the voltage is controlled.
上記無負荷出力電圧に対する有負荷出力電圧の所定比は、あらかじめ負荷状態に応じて求めた値とすることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the predetermined ratio of the load output voltage to the no-load output voltage is a value obtained in advance according to a load state. 上記所定値として、有負荷時,無負荷時の入力電圧の比率を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein a ratio of an input voltage when there is a load and when there is no load is used as the predetermined value. 上記入力電圧の代わりに、整流平均値もしくは実効値を用いることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 3, wherein a rectified average value or an effective value is used instead of the input voltage. 交流電源を整流手段で直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、
上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と入力交流電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果により、上記スイッチング素子をオン,オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、その電流制御に際して負荷検出手段によって無負荷出力電圧および有負荷出力電圧を検出し、上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との差が所定値となるように電圧制御することを特徴とする電源装置。
In the power supply device that improves the power factor by short-circuiting the AC power supply via a reactor when the AC power supply is converted into a DC voltage by a rectifying means to be a load voltage,
While switching the switching element of the power factor improvement means including the reactor, the switching element is turned on and off according to the comparison result between the input current and the input current reference signal of the input AC power supply voltage waveform. While the output voltage is used as a load voltage, the load detection means detects the no-load output voltage and the loaded output voltage during current control so that the difference between the no-load output voltage and the loaded output voltage becomes a predetermined value. The power supply device is characterized in that the voltage is controlled.
上記無負荷出力電圧と上記有負荷出力電圧との差が所定値となるように電圧制御するにあたって、負荷電圧指令値として上記無負荷出力電圧から所定値を減算してなる値を用いることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。   When voltage control is performed so that the difference between the no-load output voltage and the load output voltage becomes a predetermined value, a value obtained by subtracting the predetermined value from the no-load output voltage is used as a load voltage command value. The power supply device according to claim 5. 入力交流電源電圧を検出する手段を有し、該交流検出電圧が制御開始当初より大きくなった場合には負荷電圧指令値を大きくし、上記交流検出電圧が制御開始当初より小さくなった場合には負荷電圧指令値を小さくすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電源装置。   A means for detecting the input AC power supply voltage is provided, and when the AC detection voltage becomes larger than the start of control, the load voltage command value is increased, and when the AC detection voltage becomes lower than the start of control, The power supply apparatus according to claim 1, wherein the load voltage command value is reduced. 上記負荷電圧指令値を上記無負荷出力電圧から所定値を減算して算出する際、上記無負荷出力電圧に対して無負荷時の交流電源電圧と有負荷時の交流電源電圧との比を乗算することを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1項に記載の電源装置。   When calculating the load voltage command value by subtracting a predetermined value from the no-load output voltage, multiply the no-load output voltage by the ratio of the no-load AC power supply voltage and the loaded AC power supply voltage The power supply device according to claim 5, wherein the power supply device is a power supply device. 上記負荷電圧指令値の算出に用いられる上記無負荷出力電圧に代えて、上記有負荷出力電圧から負荷駆動によって生ずる電圧降下分の予測値を加算した値を用いることを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1項に記載の電源装置。   6. A value obtained by adding a predicted value of a voltage drop caused by load driving from the load output voltage is used in place of the no-load output voltage used for calculating the load voltage command value. 8. The power supply device according to any one of items 7. 上記無負荷出力電圧および上記有負荷出力電圧に代えて、整流平均値もしくは実効値を用いることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein a rectified average value or an effective value is used in place of the no-load output voltage and the load output voltage. 無負荷判定手段により無負荷状態を判定してその無負荷時の検出値を記憶,更新することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a no-load state is determined by a no-load determination means, and a detection value at the time of no-load is stored and updated.
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