JP2005318700A

JP2005318700A - 電源装置

Info

Publication number: JP2005318700A
Application number: JP2004132380A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kishi; 繁岸; Kinichi Soda; 欣一想田
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】従来技術による電源装置も過大電圧および過大電流に対する保護機能は有しているが必ずしも充分なものでななかった。
【解決手段】従来の電源装置が有する保護機能とは別に、入力電流の過大電流検出回路と、出力電圧の過大電圧検出回路と、出力電圧の過小電圧検出回路と、半導体スイッチング素子の過温度検出回路とを具備することにより解決される。入力電流の過大電流、出力電圧の過大電圧、出力電圧の過小電圧、半導体スイッチング素子の過温度から電源装置の保護を行うことができるができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源を整流して直流電圧を得る電源装置で、電源電流を正弦波状に制御して力率を改善する機能を有する電源装置と、それを用いた空気調和機等に関する。

始めに、従来技術による電源装置について説明する。図９は従来技術による電源装置の全体構成図である。１は交流電源、２は整流ダイオード、３はリアクタ、５はダイオード、６は平滑キャパシタで、以上で交流直流変換回路を構成している。７は負荷である。交流電源１は整流ダイオード２の作用によって整流され脈流電圧となる。半導体スイッチング素子４が動作していない場合はこの脈流電圧は、リアクタ３、ダイオード５を通して平滑キャパシタ６で平滑されて負荷７に供給される。つぎに入力電流を正弦波状に制御する動作について説明する。４は半導体スイッチング素子、８は電流検出手段、９は直流電圧検出回路、１０は電流指令作成回路、１１は電流制御回路である。直流電圧検出回路９は交流直流変換回路の出力電圧を検出する。電流指令作成回路１０は出力電圧指令値と出力電圧の偏差より電流指令を作成する。偏差が大きい場合は負荷が大きいので電流指令を大きくする。偏差が小さい場合はその逆である。電流制御回路１１は電流検出手段８で検出した入力電流が電流指令の大きさ通りに正弦波状になるように動作する。電流制御回路１１の出力信号にしたがって半導体スイッチング素子４がスイッチング動作を行い、入力電流を正弦波状に制御する。以上で、電源装置を構成している。従来技術の電源装置として、特開２００１−３１４０８５号公報を挙げることができる。

特開２００１−３１４０８５号公報

上記従来技術における電源装置において、直流電圧検出回路と電流検出手段を有することより、通常、過大電圧および過大電流に対する保護機能は有しているが必ずしも充分なものではなかった。

本発明の目的は、電源装置の保護機能を充実させて想定される破壊要因から保護可能な電源装置を提供することにある。

上記課題は、従来の電源装置が有する保護機能とは別に、入力電流の過大電流検出回路と、出力電圧の過大電圧検出回路と、出力電圧の過小電圧検出回路と、半導体スイッチング素子の過温度検出回路とを具備することにより解決される。

本発明によれば、入力電流の過大電流、出力電圧の過大電圧、出力電圧の過小電圧、半導体スイッチング素子の過温度から電源装置の保護を行うことができるができる。

本発明の一実施例を図１により説明する。図１は本実施例の全体構成図である。１は交流電源、２は整流ダイオード、３はリアクタ、５はダイオード、６は平滑キャパシタで、以上で交流直流変換回路を構成している。７は負荷である。交流電源１は整流ダイオード２の作用によって整流され脈流電圧となる。半導体スイッチング素子４が動作していない場合はこの脈流電圧は、リアクタ３、ダイオード５を通して平滑キャパシタ６で平滑されて負荷７に供給される。つぎに入力電流を正弦波状に制御する動作について説明する。４は半導体スイッチング素子、８は電流検出手段、９は直流電圧検出回路、１０は電流指令作成回路、１１は電流制御回路である。直流電圧検出回路９は交流直流変換回路の出力電圧を検出する。電流指令作成回路１０は出力電圧指令値と出力電圧の偏差より電流指令を作成する。偏差が大きい場合は負荷が大きいので電流指令を大きくする。偏差が小さい場合はその逆である。電流制御回路１１は電流検出手段８で検出した入力電流が電流指令の大きさ通りに正弦波状になるように動作する。電流制御回路１１の出力信号にしたがって半導体スイッチング素子４がスイッチング動作を行い、入力電流を正弦波状に制御する。以上の電源装置の構成および動作は従来技術による電源装置を同一である。２１は入力電流の過大電流検出回路、２２は出力電圧の過大電圧検出回路、２３は出力電圧の過小電圧検出回路、２４は半導体スイッチング素子の過温度検出回路、２５は論理和回路、２６は遮断回路、２７は出力回路である。以上で本実施例おける電源装置を構成している。

図２は入力電流波形の説明図である。半導体スイッチング素子４が動作していないときは、入力電流は電流が流れている期間が短く歪んでいる。このような状態においては力率が低い。力率を改善するために半導体スイッチング素子４を動作させて入力電流を正弦波状に制御する。図２においてはスイッチング周波数の成分も書き表したが、通常はフィルタにより抑制され使用される。

本実施例のような構成の電源装置は、半導体スイッチング素子４が動作を始めると直流電圧が上昇する。図３はスイッチング動作開始時の直流電圧の変化の説明図である。スイッチング動作が始まって直流電圧が徐々に上昇して、指令電圧値に到達する。

このように、半導体スイッチング素子４を動作させることにより電流が流れ、電圧が上昇する。したがって、過大電流の保護回路、過大電圧の保護回路が必要となる。

図４は過大電流検出回路２１の説明図である。電流検出手段８は電流が流れると負電位が発生するため過大電流検出回路２１はこれにバイアスを加えて、コンパレータに入力する。過大な電流が流れると電位が下がるため、予め設定された基準電圧を下回る電流が流れるとコンパレータ出力が反転し、過大電流を検出する。

つぎに、過大電圧検出回路２２について説明する。電源装置の出力である直流電圧が上昇すると平滑キャパシタ６、あるいは負荷７の耐圧を超えて破壊に至らしめる可能性がある。このため、直流電圧の上限を設定してそれを超えないようにする必要がある。図５は過大電圧検出回路２２の説明図である。直流電圧と予め設定された基準電圧とコンパレータで比較して、過大電圧を検出する。

つぎに、過小電圧検出回路２３について説明する。図８は本実施例の構成の電源装置が動作している状態で、交流電源１に瞬時停電が発生した場合の説明図である。瞬時停電が発生すると、直流電圧が低下する。瞬時停電後復電時に、入力電流が大きく流れて通常状態に復帰する。瞬時停電の時間が短い場合は点線で示すように直流電圧の低下も少なく、入力電流も小さい。しかし、瞬時停電の時間が長くなると実線で示すように直流電圧の低下が大きくなり、復電時に大きな入力電流が流れるようになる。このような状況を防止するために、図６に示すような過小電圧検出回路２３を設ける。

最後に、過温度検出回路２４について説明する。図７は過温度検出回路の説明図である。半導体スイッチング素子４の近傍にサーミスタを設置して温度を検出する。抵抗と分圧回路を作りコンパレータで予め設定された基準電圧と比較して、過温度を検出する。

以上、説明した４つの保護回路の出力は論理和回路２５で論理和を作る。したがって、いずれかの保護回路が作動した場合には論理和回路２５に出力が発生する。この出力により遮断回路２６が作動して、半導体スイッチング素子４が停止し保護される。

また、出力は出力回路２７を通して外部へ出力される。

上記の検出回路の例においてはコンパレータのしきい値にヒステリシスを設けていないが、ヒステリシスを設ければ検出回路の動作の安定に寄与することは言うまでもない。

本発明の一実施例の全体構成図である。入力電流波形の説明図である。直流電圧の説明図である。過大電流検出回路の説明図である。過大電圧検出回路の説明図である。過小電圧検出回路の説明図である。過温度検出回路の説明図である。瞬時停電時の動作説明図である。従来技術による電源装置の全体構成図である。

符号の説明

１…交流電源、２…整流ダイオード、３…リアクタ、４…半導体スイッチング素子、５…ダイオード、６…平滑キャパシタ、７…負荷、８…電流検出手段、９…直流電圧検出回路、１０…電流指令作成回路、１１…電流制御回路、２１…過大電流検出回路、２２…過大電圧検出回路、２３…過小電圧検出回路、２４…過温度検出回路、２５…論理和回路、２６…遮断回路、２７…出力回路。

Claims

外部に接続された整流ダイオードおよびリアクタを介して交流電源を短絡する半導体スイッチング素子と、該半導体スイッチング素子に接続され直流電圧を得るダイオードよりなる交流直流変換回路と、該交流直流変換回路の出力の直流電圧を検出する直流電圧検出回路と、出力電圧の指令値との偏差から電流指令を作成する電流指令作成回路と、入力電流を検出する電流検出手段と、電流指令に基づき入力電流を正弦波状に制御する電流制御回路よりなる電源装置で、出力電圧が予め設定された電圧を超えた場合、および、入力電流が予め設定された電流を超えた場合に、前記電流指令を抑制する機能を有する電源装置において、上記の構成要素とは別に入力電流の過大電流検出回路と、出力電圧の過大電圧検出回路と、出力電圧の過小電圧検出回路と、半導体スイッチング素子の過温度検出回路とを上記電源装置内に具備し、これらの出力の論理和により力率改善制御ＩＣのオンオフ端子を遮断してオフすることを特徴とする電源装置。
前記論理和の出力を外部に出力することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した空気調和機。
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した冷蔵庫。
請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した冷凍機。