JP2006121837A - Power supply - Google Patents

Power supply Download PDF

Info

Publication number
JP2006121837A
JP2006121837A JP2004307925A JP2004307925A JP2006121837A JP 2006121837 A JP2006121837 A JP 2006121837A JP 2004307925 A JP2004307925 A JP 2004307925A JP 2004307925 A JP2004307925 A JP 2004307925A JP 2006121837 A JP2006121837 A JP 2006121837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bidirectional switch
power supply
reactor
supply device
reactors
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
JP2004307925A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Kawasaki
智広 川崎
Yoshihiko Takeda
芳彦 武田
Shiro Maeda
志朗 前田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004307925A priority Critical patent/JP2006121837A/en
Publication of JP2006121837A publication Critical patent/JP2006121837A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply, having a high output voltage and a high power factor and suppressing higher harmonics, using a simple structure. <P>SOLUTION: The power supply is provided with an AC power supply 1; a bridge rectifying circuit 6 using four diodes; a capacitor 10, wherein a smoothing capacitor 7 is connected to the DC output end of the bridge rectifying circuit 6, and reactors 8, 9 are connected in series between the AC power supply 1 and the AC input end of the bridge rectifying circuit 6, is connected between the AC input end and the DC output end of the bridge rectifying circuit 6, on a side where the reactors 8, 9 are connected via a bidirectional switch 11; a bidirectional switch 12 for opening/closing the connection between the connection points of the reactors 8, 9 and the AC input end of the bridge rectifying circuit 6; a zero-cross detection means 14 for detecting the voltage of the AC power supply 1; a bidirectional switch drive signal generating means 15 for generating the drive signal of the bidirectional switch 11, based on the output; and a bidirectional switch drive means 16 for driving the bidirectional switch 11, based on the signal of the bidirectional switch drive signal generating means 15. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブリッジ整流回路を利用した整流方式を用い、装置、システム等に高力率、低ひずみで電力を供給する電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device that uses a rectification method using a bridge rectifier circuit and supplies power to a device, a system, or the like with high power factor and low distortion.

高力率で高調波を抑制した低ひずみを実現する従来の電源装置として、全波整流回路にコンデンサを付加した装置が考案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional power supply device that realizes low distortion with high power factor and suppressed harmonics, a device in which a capacitor is added to a full-wave rectifier circuit has been devised (see, for example, Patent Document 1).

図6は、特許文献1に記載された従来の電源装置を示すものである。図6に示すように、交流電源1と、ダイオード2〜5より構成されたブリッジ整流回路6と、平滑コンデンサ7と、リアクタ8と、双方向スイッチ11と、コンデンサ10と、ゼロクロス検出手段14と、双方向スイッチ駆動信号生成手段15と、双方向スイッチ駆動手段16から構成されている。   FIG. 6 shows a conventional power supply device described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 6, a bridge rectifier circuit 6 composed of an AC power source 1, diodes 2 to 5, a smoothing capacitor 7, a reactor 8, a bidirectional switch 11, a capacitor 10, and a zero-cross detection means 14 The bidirectional switch drive signal generating means 15 and the bidirectional switch drive means 16 are configured.

図7は前記従来の電源装置の各部動作波形である。同図を用いてその動作を説明する。   FIG. 7 is an operation waveform of each part of the conventional power supply device. The operation will be described with reference to FIG.

交流電圧の正の半周期において、そのゼロクロス点からΔdだけ遅らせて双方向スイッチ11がオンされると、交流電源1−リアクタ8−ダイオード2−平滑コンデンサ7−双方向スイッチ11−コンデンサ10−交流電源1の経路で直列共振電流が流れ、コンデンサ10の電荷が平滑コンデンサ7へ放電される。   When the bidirectional switch 11 is turned on with a delay of Δd from the zero cross point in the positive half cycle of the alternating voltage, the alternating current power supply 1-the reactor 8-the diode 2-the smoothing capacitor 7-the bidirectional switch 11-the capacitor 10-alternating current A series resonance current flows through the path of the power source 1, and the charge of the capacitor 10 is discharged to the smoothing capacitor 7.

双方向スイッチ11のオンからΔt後に双方向スイッチ11をオフすると、リアクタ8に流れる電流はダイオード2、5を通って通常の全波整流動作として継続される。次に交流電圧の負の半周期において、そのゼロクロス点からΔdだけ遅らせて双方向スイッチ13がオンされると、交流電源1−コンデンサ10−双方向スイッチ11−ダイオード3−リアクタ8−交流電源1の経路でコンデンサ10に充電電流が流れる。   When the bidirectional switch 11 is turned off Δt after the bidirectional switch 11 is turned on, the current flowing through the reactor 8 is continued through the diodes 2 and 5 as a normal full-wave rectification operation. Next, in the negative half cycle of the AC voltage, when the bidirectional switch 13 is turned on with a delay of Δd from the zero cross point, the AC power source 1 -capacitor 10 -bidirectional switch 11 -diode 3 -reactor 8 -AC power source 1 The charging current flows through the capacitor 10 through the path.

さらにΔt後に双方向スイッチ11をオフすると、リアクタ8に流れる電流はダイオード4、3を通って通常の全波整流動作として継続される。   When the bidirectional switch 11 is further turned off after Δt, the current flowing through the reactor 8 is continued through the diodes 4 and 3 as a normal full-wave rectification operation.

以上の構成、動作において、リアクタ8のインダクタンス、コンデンサ10の静電容量を適当に選定し、前記Δd、Δtを負荷に応じて適当に設定することにより高調波を抑制しながら高力率を実現するともに、リアクタ8とコンデンサ10の昇圧作用により直流出力電圧を制御することができるというものである。
特開2002−223571号公報
In the above configuration and operation, the inductance of the reactor 8 and the capacitance of the capacitor 10 are appropriately selected, and the Δd and Δt are appropriately set according to the load, thereby realizing a high power factor while suppressing harmonics. At the same time, the DC output voltage can be controlled by the boosting action of the reactor 8 and the capacitor 10.
JP 2002-223571 A

しかしながら、前記のような従来の電源装置では、比較的小容量の電源装置では良好な特性を有するが、電源を大容量化しようとすると直流出力電圧および力率が低下してしまうという課題を有していた。   However, the conventional power supply apparatus as described above has good characteristics with a relatively small capacity power supply apparatus, but there is a problem that the DC output voltage and the power factor decrease when the capacity of the power supply is increased. Was.

特にIEC高調波規制をクリアする大容量電源を実現するためにはリアクタ8のインダクタンスを大きくする必要があり、その結果リアクタ8による電圧降下が大きくなって直流出力電圧が低下するとともに、入力電流と電源電圧の位相のずれが増大することにより力率が低下するという課題を有していた。   In particular, in order to realize a large-capacity power supply that satisfies the IEC harmonic regulations, it is necessary to increase the inductance of the reactor 8. As a result, the voltage drop due to the reactor 8 increases, the DC output voltage decreases, and the input current and There has been a problem that the power factor decreases due to an increase in the phase shift of the power supply voltage.

本発明の電源装置は、前記のような従来の課題を解決するものであり、大出力時も直流出力電圧および力率の低下を抑制できる電源装置を提供することを目的とする。   The power supply device of the present invention solves the conventional problems as described above, and an object thereof is to provide a power supply device that can suppress a decrease in DC output voltage and power factor even at high output.

上記課題を解決するために本発明の電源装置は、複数のリアクタと単相全波整流回路を構成するブリッジ整流回路を備え、複数のリアクタの中間接続点とブリッジ整流回路の交流入力端を第2の双方向スイッチを介して接続するという構成を備えたものである。   In order to solve the above problems, a power supply device of the present invention includes a bridge rectifier circuit that constitutes a plurality of reactors and a single-phase full-wave rectifier circuit, and connects an intermediate connection point of the plurality of reactors and an AC input terminal of the bridge rectifier circuit. It has a configuration in which connection is made via two bidirectional switches.

前記のような電源装置によれば、大出力時に第2の双方向スイッチを閉とすることによりリアクタのインダクタンスを低減した場合に相当する回路動作となり、リアクタによる電圧降下、電流位相のずれが抑制されるため、出力電圧および力率の低下を抑制できることとなる。   According to the power supply device as described above, the circuit operation is equivalent to the case where the inductance of the reactor is reduced by closing the second bidirectional switch at the time of high output, and the voltage drop and current phase shift due to the reactor are suppressed. Therefore, the output voltage and power factor can be prevented from decreasing.

本発明の電源装置は、出力電圧制御を行ないながら、大出力時にも直流出力電圧および力率の低下を抑制することができる。   The power supply apparatus according to the present invention can suppress a decrease in the DC output voltage and the power factor even during large output while performing output voltage control.

本発明は、交流電源と、前記交流電源からの交流を全波整流する4個のダイオードで形成されたブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の出力を平滑する電解コンデンサと、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端との間に直列に接続された複数のリアクタと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端と直流出力端との間に第1の双方向スイッチを介して接続されたコンデンサと、前記複数のリアクタどうしの接続点と前記ブリッジ整流回路の交流入力端との間の接続を開閉する第2の双方向スイッチと、前記交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、前記ゼロクロス検出手段の出力に基づき前記第1の双方向スイッチの駆動信号を生成する双方向スイッチ駆動信号生成手段と、前記双方向スイッチ駆動信号生成手段の信号に基づき前記第1の双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動手段を備えたことにより、大出力時にリアクタのインダクタンス低減と同等の効果が得られることとなり、直流出力電圧および力率低下を抑制することができる。   The present invention provides an AC power supply, a bridge rectifier circuit formed by four diodes for full-wave rectification of AC from the AC power supply, an electrolytic capacitor for smoothing the output of the bridge rectifier circuit, the AC power supply, and the A plurality of reactors connected in series between the AC input terminal of the bridge rectifier circuit, and a capacitor connected via a first bidirectional switch between the AC input terminal and the DC output terminal of the bridge rectifier circuit A second bidirectional switch that opens and closes a connection between a connection point between the plurality of reactors and an AC input terminal of the bridge rectifier circuit; and a zero-cross detection unit that detects a zero point of the voltage of the AC power supply. A bidirectional switch drive signal generating means for generating a drive signal for the first bidirectional switch based on an output of the zero cross detecting means; and the bidirectional switch drive signal generating By providing the bidirectional switch driving means for driving the first bidirectional switch based on the stage signal, the effect equivalent to the reduction of the inductance of the reactor can be obtained at the time of large output, and the DC output voltage and the power factor decrease. Can be suppressed.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1(a)〜(d)は、本発明の実施の形態1における電源装置の構成図である。図1において、図6と同じ構成要素については同じ符号を用い、図1(a)〜(d)は同等の動作となるので、ここでは図1(a)のみ説明する。
(Embodiment 1)
1A to 1D are configuration diagrams of a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals are used for the same components as in FIG. 6, and FIGS. 1A to 1D operate in the same way, so only FIG.

図1(a)において、ブリッジ整流回路6は4個のダイオード2〜5を単相全波整流回路を形成するように接続された構成となっている。リアクタ8に加えてリアクタ9がリアクタ8と直列に、かつコンデンサ10が接続されている交流ラインに挿入されている。そしてリアクタ8、9の接続点とリアクタ9と双方向スイッチ11の接続点間が第2の双方向スイッチ12を介して接続されている。   In FIG. 1A, a bridge rectifier circuit 6 has a configuration in which four diodes 2 to 5 are connected to form a single-phase full-wave rectifier circuit. In addition to the reactor 8, a reactor 9 is inserted in series with the reactor 8 and in an AC line to which a capacitor 10 is connected. A connection point between the reactors 8 and 9 and a connection point between the reactor 9 and the bidirectional switch 11 are connected via a second bidirectional switch 12.

リアクタ8、9のインダクタンスおよびコンデンサ10の静電容量は第1の双方向スイッチ11を以下の動作説明のごとく出力に応じて適切にオン、オフさせた時に、入力電流の高調波がIEC高調波規制をクリアするような値にあらかじめ設定されている。   The inductances of the reactors 8 and 9 and the capacitance of the capacitor 10 are such that when the first bidirectional switch 11 is appropriately turned on / off according to the output as described below, the harmonics of the input current are IEC harmonics. It is preset to a value that clears the regulations.

また、リアクタ8のインダクタンスはリアクタ9のインダクタンスより小さい値に設定
されている。
The inductance of the reactor 8 is set to a value smaller than the inductance of the reactor 9.

以上の構成において図1(a)の回路動作を説明する。   The circuit operation of FIG. 1A in the above configuration will be described.

まず、出力が比較的小さい領域においては、前記第2の双方向スイッチ12はオフとし、従来の電源装置と同様の動作を行なう。   First, in a region where the output is relatively small, the second bidirectional switch 12 is turned off and the same operation as that of the conventional power supply device is performed.

この時は図7に示した通り、第1の双方向スイッチ11のオン時間は比較的短く、コンデンサ10の電圧Vcも変動分が少なく直流バイアスされた状態となる。   At this time, as shown in FIG. 7, the ON time of the first bidirectional switch 11 is relatively short, and the voltage Vc of the capacitor 10 is also in a state of being DC biased with little fluctuation.

出力が大きくなるにつれて高調波の抑制と直流出力電圧の維持のために、図7のΔdを減少し、かつΔtを増加してゆく。   As the output increases, Δd in FIG. 7 is decreased and Δt is increased in order to suppress harmonics and maintain the DC output voltage.

さらに出力が大きくなるとΔd=0とし、電圧のゼロクロスから第1の双方向スイッチ10をオンさせることとなる。   When the output further increases, Δd = 0, and the first bidirectional switch 10 is turned on from the zero crossing of the voltage.

また、出力の増加に伴ないコンデンサ10の電圧Vcの変動幅が大きくなり、やがてゼロと直流出力電圧Voとの間で変動することとなる。   As the output increases, the fluctuation range of the voltage Vc of the capacitor 10 increases, and eventually fluctuates between zero and the DC output voltage Vo.

図2(a)、(b)は前記第2の双方向スイッチ12を依然としてオフに保った状態で比較的大出力を出した時の各部動作波形例で、電源電圧を230V、50Hz、リアクタ8のインダクタンスを5mH、リアクタ9のインダクタンスを13mH、平滑コンデンサ7の静電容量を3300μF、コンデンサ12の静電容量を100μFとし、入力電力が3.5kWの時のものである。   2 (a) and 2 (b) are operation waveform examples of each part when a relatively large output is output with the second bidirectional switch 12 still turned off. The power supply voltage is 230V, 50Hz, the reactor 8 The inductance is 5 mH, the inductance of the reactor 9 is 13 mH, the capacitance of the smoothing capacitor 7 is 3300 μF, the capacitance of the capacitor 12 is 100 μF, and the input power is 3.5 kW.

この動作点では直流出力電圧が約267V、力率が96%と良好な特性を有している。   At this operating point, the DC output voltage is about 267 V and the power factor is 96%, which is a good characteristic.

また、入力電流の高調波も図2(c)に示す通り、IEC高調波規制値17を下回っている。   Further, the harmonic of the input current is also lower than the IEC harmonic regulation value 17 as shown in FIG.

この状態でさらに負荷を増大して、入力電力が5.0kWになった時の入力電流IL8と直流出力電圧Voを図3(a)に示す。   FIG. 3A shows the input current IL8 and the DC output voltage Vo when the load is further increased in this state and the input power reaches 5.0 kW.

この動作点では直流出力電圧が約200Vと大幅に低下しており、例えばこの電源装置をDCモータ駆動電源として用いる場合に所望のモータ最高回転数が得られない等、電源装置の用途によって支障が生じることが考えられる。   At this operating point, the DC output voltage is significantly reduced to about 200 V. For example, when this power supply device is used as a DC motor drive power supply, the desired maximum motor speed cannot be obtained. It is possible that this will occur.

また、入力電流IL8は電源電圧Viと大きく位相がずれており、その結果力率は約79%と大幅に低下してしまう。   Further, the input current IL8 is greatly out of phase with the power supply voltage Vi, and as a result, the power factor is greatly reduced to about 79%.

従がって従来の回路構成では実用上はもっと小さい出力範囲に抑制されてしまい、出力の拡大ができないという課題を招く。   Accordingly, in the conventional circuit configuration, the output range is practically suppressed to a smaller value, which causes a problem that the output cannot be expanded.

ここで電圧のゼロクロス点で第2の双方向スイッチ12をオンにすると、リアクタ9にはほとんど電流が流れず、リアクタ9がバイパスされるような動作となり、見かけ上リアクタのインダクタンスが減少した状態となる。   Here, when the second bidirectional switch 12 is turned on at the voltage zero-crossing point, almost no current flows through the reactor 9 and the reactor 9 is bypassed, and the reactor inductance is apparently reduced. Become.

この動作の詳細を図1(a)および図3(b)、(c)を用いて説明する。   Details of this operation will be described with reference to FIGS. 1A, 3B, and 3C.

まず交流電源1の正の半周期において第1の双方向スイッチ11がオンされると、交流
電源1−リアクタ8−第2の双方向スイッチ12−第1の双方向スイッチ11−コンデンサ10−ダイオード5−交流電源1の経路でコンデンサ10に充電電流が流れる。
First, when the first bidirectional switch 11 is turned on in the positive half cycle of the AC power supply 1, the AC power supply 1-reactor 8-second bidirectional switch 12-first bidirectional switch 11-capacitor 10-diode. 5- A charging current flows through the capacitor 10 through the path of the AC power source 1.

次に第1の双方向スイッチ11がオフされると、交流電源1−リアクタ8−第2の双方向スイッチ12−ダイオード2−平滑コンデンサ7−ダイオード5−交流電源1の電流経路が形成され、交流電源1から流れる電流の大半がこの経路を通ることとなる。   Next, when the first bidirectional switch 11 is turned off, a current path of AC power source 1-reactor 8-second bidirectional switch 12-diode 2-smoothing capacitor 7-diode 5-AC power source 1 is formed, Most of the current flowing from the AC power supply 1 passes through this path.

これにより交流電源1から流れる電流の大半は第2の双方向スイッチ12を経由し、リアクタ9を経由して流れる電流はごくわずかな値となる(図3(c)参照)。   As a result, most of the current flowing from the AC power source 1 passes through the second bidirectional switch 12, and the current flowing through the reactor 9 becomes a very small value (see FIG. 3C).

交流電源1の負の半周期において第1の双方向スイッチ11がオンされると、交流電源1−ダイオード4−平滑コンデンサ7−コンデンサ10−第1の双方向性スイッチ11−第2の双方向スイッチ12−リアクタ8−交流電源1の経路でコンデンサ10の電荷が平滑コンデンサ7に放電される。   When the first bidirectional switch 11 is turned on in the negative half cycle of the AC power supply 1, the AC power supply 1-diode 4-smoothing capacitor 7-capacitor 10-first bidirectional switch 11-second bidirectional The electric charge of the capacitor 10 is discharged to the smoothing capacitor 7 through the path of the switch 12 -reactor 8 -AC power supply 1.

次に第1の双方向スイッチ11がオフされると交流電源1−ダイオード4−平滑コンデンサ7−ダイオード3−第2の双方向スイッチ12−リアクタ8−交流電源1の電流経路が形成され、交流電源1から流れる電流の大半がこの経路を通ることとなる。   Next, when the first bidirectional switch 11 is turned off, a current path of AC power source 1-diode 4-smoothing capacitor 7-diode 3-second bidirectional switch 12-reactor 8-AC power source 1 is formed. Most of the current that flows from the power supply 1 passes through this path.

これにより交流電源1から流れる電流の大半は第2の双方向スイッチ12を経由し、リアクタ9を経由して流れる電流はごくわずかな値となる(図3(c)参照)。   As a result, most of the current flowing from the AC power source 1 passes through the second bidirectional switch 12, and the current flowing through the reactor 9 becomes a very small value (see FIG. 3C).

以上の動作により、リアクタ8の電流波形は図3に示すIL8、リアクタ9の電流はIL9のようになり、第2の双方向スイッチ12の電流はリアクタ8の電流波形とほぼ同一になる。ここでリアクタ9の電流は前述の通り、第2の双方向スイッチ12の導通時にはごくわずかな値となる。このことは第2の双方向スイッチ12をオンにすることによりリアクタ9がバイパスされ、そのインダクタンス成分の作用がほとんど無くなったことを意味し、その結果図3(b)の波形に示すように出力電圧Voは約267Vと高い値を維持している。   With the above operation, the current waveform of the reactor 8 becomes IL8 shown in FIG. 3, the current of the reactor 9 becomes IL9, and the current of the second bidirectional switch 12 becomes almost the same as the current waveform of the reactor 8. Here, as described above, the current of the reactor 9 becomes a very small value when the second bidirectional switch 12 is turned on. This means that when the second bidirectional switch 12 is turned on, the reactor 9 is bypassed, and the action of its inductance component has almost disappeared. As a result, the output as shown in the waveform of FIG. The voltage Vo maintains a high value of about 267V.

また、電源電圧Viと入力電流IL8の位相のずれもないため、力率も約94%と高い値を実現している。   Further, since there is no phase shift between the power supply voltage Vi and the input current IL8, the power factor is as high as about 94%.

(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1のリアクタ8のインダクタンス値はリアクタ9のインダクタンス値より小さくなるようにインダクタンス値を設定する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the inductance value is set so that the inductance value of the reactor 8 of the first embodiment is smaller than the inductance value of the reactor 9.

本実施の形態1の回路構成では第2の双方向スイッチ12がオフされる小〜中出力時には、リアクタ8、9はそのインダクタンスを加えた1個のリアクタと等価である。   In the circuit configuration of the first embodiment, the reactors 8 and 9 are equivalent to one reactor with the inductance added when the second bidirectional switch 12 is turned off at the small to medium output.

一方、第2の双方向スイッチ12がオンされる大出力時は、前記の通りリアクタ9に流れる電流はごくわずかとなるため、リアクタ8に流れる電流に比べてリアクタ9に流れる電流は低く抑えられる。   On the other hand, when the second bidirectional switch 12 is turned on, the current flowing through the reactor 9 is very small as described above, so that the current flowing through the reactor 9 can be kept lower than the current flowing through the reactor 8. .

従って、本実施例では前記の通りリアクタ8のインダクタンスを5mH、リアクタ9のインダクタンスをリアクタ8より大きい13mHとし、両リアクタのインダクタンス合計値18mHを確保している。   Therefore, in this embodiment, as described above, the inductance of the reactor 8 is set to 5 mH, the inductance of the reactor 9 is set to 13 mH larger than the reactor 8, and the total inductance value of both reactors is secured to 18 mH.

このようにより電流の大きいリアクタ8のインダクタンスを低く、比較的電流の小さいリアクタ9のインダクタンスを大きく設定することにより、リアクタ8を小型化すること
が可能となる。
Thus, by setting the inductance of the reactor 8 having a large current low and setting the inductance of the reactor 9 having a relatively small current large, the reactor 8 can be downsized.

(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態1の第2の双方向スイッチ12はリアクタ9に流れる電流がゼロになった時点で開とする。電源装置に求められる出力が低くなってきた場合には、第2の双方向スイッチ12の電流がゼロとなった時点で第2の双方向スイッチ12がオフされる。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the second bidirectional switch 12 of the first embodiment is opened when the current flowing through the reactor 9 becomes zero. When the output required for the power supply device becomes low, the second bidirectional switch 12 is turned off when the current of the second bidirectional switch 12 becomes zero.

この動作によりリアクタ8、9に流れる電流が急変することによる電圧サージの発生を回避することができる。   By this operation, it is possible to avoid the occurrence of a voltage surge due to a sudden change in the current flowing through the reactors 8 and 9.

(実施の形態4)
図4は、本発明の第4の形態における電源装置の実施の形態1の第2の双方向スイッチ12の構成図を示すものである。
(Embodiment 4)
FIG. 4 shows a configuration diagram of the second bidirectional switch 12 of the first embodiment of the power supply device according to the fourth embodiment of the present invention.

図4において、スナバ抵抗19とスナバコンデンサ20が直列に接続されたスナバ回路21に直列に第3の双方向スイッチ18が接続されており、これらは第2の双方向スイッチ12に並列に接続されている。   In FIG. 4, a third bidirectional switch 18 is connected in series to a snubber circuit 21 in which a snubber resistor 19 and a snubber capacitor 20 are connected in series, and these are connected in parallel to the second bidirectional switch 12. ing.

電源装置に求められる出力が低くなってきた場合には、第2の双方向スイッチがオフすると同時に第3の双方向スイッチ18をオンする。第1の形態のリアクタ9と第2の双方向スイッチに流れるループ電流がスナバ回路21によって減衰され、ループ電流がゼロになった時点で第3の双方向スイッチ18をオフする。   When the output required for the power supply device is low, the third bidirectional switch 18 is turned on simultaneously with the second bidirectional switch being turned off. The loop current flowing through the reactor 9 of the first form and the second bidirectional switch is attenuated by the snubber circuit 21, and when the loop current becomes zero, the third bidirectional switch 18 is turned off.

この動作により電圧のゼロクロス点でなく任意の位相で第2の双方向スイッチをオフしてもリアクタ9から発生する電圧サージを回避することができる。   With this operation, a voltage surge generated from the reactor 9 can be avoided even if the second bidirectional switch is turned off at an arbitrary phase instead of the zero cross point of the voltage.

(実施の形態5)
実施の形態5では実施の形態1の第2の双方向スイッチ12を交流電源1の電圧のゼロクロス点から第2の双方向スイッチ12に電流がゼロになるまでの所定の時間経過後にオフするようにしている。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, the second bidirectional switch 12 of the first embodiment is turned off after a predetermined time elapses from the zero cross point of the voltage of the AC power supply 1 to the second bidirectional switch 12 until the current becomes zero. I have to.

前記第2の双方向スイッチ12に流れる電流は図3(b)のIL8とほぼ同一となり、交流半周期の後半にゼロとなる。   The current flowing through the second bidirectional switch 12 is substantially the same as IL8 in FIG. 3B, and becomes zero in the second half of the AC half cycle.

その電流ゼロ期間に適切なタイミングを設定し、電圧のゼロクロス点からその設定したタイミングまでの所定時間経過後に第2の双方向スイッチ12をオフするようにしている。   An appropriate timing is set in the current zero period, and the second bidirectional switch 12 is turned off after a predetermined time elapses from the voltage zero crossing point to the set timing.

電圧のゼロクロス点は双方向スイッチ11の制御に必要なため既にその検出手段が設けられており、前記制御とすることで特に部品を追加することなく、簡単な制御で第2の双方向スイッチ12の電流がゼロとなる区間でのオフが可能となり、リアクタ8、9の電流急変によるサージ電圧発生を回避できることとなる。   Since the zero-cross point of the voltage is necessary for the control of the bidirectional switch 11, the detection means is already provided. By using the control, the second bidirectional switch 12 can be easily controlled without adding any parts. It is possible to turn off in the section where the current becomes zero, and it is possible to avoid the occurrence of a surge voltage due to a sudden change in the current of the reactors 8 and 9.

(実施の形態6)
実施の形態6では、実施の形態1における第2の双方向スイッチ12がトライアックで構成されている。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, the second bidirectional switch 12 in the first embodiment is configured by a triac.

以上の構成により、第2の双方向スイッチ12を任意のタイミングでオフしても、実際にはその電流がゼロになった時点でオフとなり、リアクタ8、9のサージ電圧発生を回避
できるため、第2の双方向スイッチ12の制御性が向上する。
With the above configuration, even if the second bidirectional switch 12 is turned off at an arbitrary timing, it is actually turned off when the current becomes zero, and generation of a surge voltage in the reactors 8 and 9 can be avoided. The controllability of the second bidirectional switch 12 is improved.

(実施の形態7)
実施の形態7では、リアクタ8に可飽和特性を持たせ、図5に示すようにリアクタ8に流れる電流が所定値ILoより小さい時には5mHを確保し、電流が前記所定値ILoより大きくなるとインダクタンスが減少するような特性としている。
(Embodiment 7)
In the seventh embodiment, the reactor 8 has saturable characteristics, and as shown in FIG. 5, 5 mH is secured when the current flowing through the reactor 8 is smaller than the predetermined value ILo, and when the current becomes larger than the predetermined value ILo, the inductance is increased. The characteristic is to decrease.

この特性を持たせることにより、小〜中電力領域では電源高調波を抑制するのに十分なインダクタンスを確保できるとともに、大電力領域ではインダクタンスが減少するため、リアクタ8での電圧降下、電流位相のずれが抑制され、大出力化にとって有利になる。   By providing this characteristic, it is possible to secure sufficient inductance to suppress power supply harmonics in the small to medium power region, and the inductance decreases in the large power region, so that the voltage drop and current phase of the reactor 8 are reduced. The shift is suppressed, which is advantageous for increasing the output.

また、リアクタ8に蓄積する最大エネルギーを小さくできるためリアクタ8の小型化が可能となる。   Further, since the maximum energy accumulated in the reactor 8 can be reduced, the reactor 8 can be downsized.

以上のように、本発明にかかる電源装置は、大出力時の高力率と出力電圧維持の両立が可能となるので、大出力のインバータエアコン等の用途にも適用できる。   As described above, since the power supply apparatus according to the present invention can achieve both a high power factor at the time of high output and output voltage maintenance, it can also be applied to applications such as a high output inverter air conditioner.

本発明の実施の形態1における電源装置の構成図Configuration diagram of power supply device according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における電源装置の比較的大出力時の各部動作波形図および高調波成分とIEC高調波規制値の比較を示す図The operation waveform diagram of each part at the time of relatively large output of the power supply device according to Embodiment 1 of the present invention, and a diagram showing a comparison between harmonic components and IEC harmonic regulation values (a)は従来の電源装置の大出力時の入力電流波形と出力電圧波形を示す図(b)、(c)は本発明の実施の形態1における電源装置の大出力時の各部動作波形図(A) is a figure which shows the input current waveform and output voltage waveform at the time of the large output of the conventional power supply device, (b), (c) is an operation waveform figure of each part at the time of the large output of the power supply device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態4における第2の双方向スイッチの構成図The block diagram of the 2nd bidirectional switch in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態7におけるリアクタ8の電流とインダクタンスの特性図The characteristic diagram of the current and inductance of reactor 8 in the seventh embodiment of the present invention 従来の電源装置の一例に係る構成図Configuration diagram according to an example of a conventional power supply device 従来の電源装置の一例に係る各部動作波形および高調波成分と高調波規制国内ガイドラインとの比較を示す図The figure which shows the comparison of each part operation waveform and harmonic component which concern on an example of the conventional power supply device, and a harmonic regulation domestic guideline

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2〜5 ダイオード
6 ブリッジ整流回路
7 平滑コンデンサ
8 第1のリアクタ
9 第2のリアクタ
10 コンデンサ
11 第1の双方向スイッチ
12 第2の双方向スイッチ
13 負荷
14 ゼロクロス検出手段
15 双方向スイッチ駆動信号生成手段
16 双方向スイッチ駆動手段
17 IEC高調波規制値
18 第3の双方向スイッチ
19 スナバ抵抗
20 スナバコンデンサ
21 スナバ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2-5 Diode 6 Bridge rectifier circuit 7 Smoothing capacitor 8 1st reactor 9 2nd reactor 10 Capacitor 11 1st bidirectional switch 12 2nd bidirectional switch 13 Load 14 Zero cross detection means 15 Bidirectional switch Drive signal generation means 16 Bidirectional switch drive means 17 IEC harmonic regulation value 18 Third bidirectional switch 19 Snubber resistance 20 Snubber capacitor 21 Snubber circuit

Claims (7)

交流電源と、前記交流電源からの交流を全波整流する4個のダイオードで形成されたブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の出力を平滑する電解コンデンサと、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端との間に直列に接続された複数のリアクタと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端と直流出力端との間に第1の双方向スイッチを介して接続されたコンデンサと、前記複数のリアクタどうしの接続点と前記ブリッジ整流回路の交流入力端との間の接続を開閉する第2の双方向スイッチと、前記交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、前記ゼロクロス検出手段の出力に基づき前記第1の双方向スイッチの駆動信号を生成する双方向スイッチ駆動信号生成手段と、前記双方向スイッチ駆動信号生成手段の信号に基づき前記第1の双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動手段を備えたことを特徴とする電源装置。 An AC power source, a bridge rectifier circuit formed by four diodes for full-wave rectification of AC from the AC power source, an electrolytic capacitor for smoothing the output of the bridge rectifier circuit, the AC power source and the bridge rectifier circuit A plurality of reactors connected in series between the AC input terminal, a capacitor connected via a first bidirectional switch between the AC input terminal and the DC output terminal of the bridge rectifier circuit, and the plurality A second bidirectional switch for opening and closing a connection between the connection points of the reactors and the AC input terminal of the bridge rectifier circuit, a zero-cross detection means for detecting a zero point of the voltage of the AC power supply, and the zero-cross detection A bidirectional switch drive signal generating means for generating a drive signal for the first bidirectional switch based on an output of the means; and a signal of the bidirectional switch drive signal generating means Power supply being characterized in that a bidirectional switch driving means for driving on the basis of the first bidirectional switch. 複数のリアクタは、前記第2の双方向スイッチの接続点より交流電源側にあるリアクタのインダクタンスの合計値が他方にあるリアクタのインダクタンスの合計値より小さくなるようにそれぞれインダクタンスが設定されたことを特徴とする、請求項1に記載の電源装置。 The plurality of reactors are set so that the total inductance value of the reactor on the AC power supply side from the connection point of the second bidirectional switch is smaller than the total inductance value of the reactor on the other side. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is characterized. 第2の双方向スイッチは、前記リアクタに流れる電流がゼロになった時点で開とすることを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の電源装置。 3. The power supply device according to claim 1, wherein the second bidirectional switch is opened when a current flowing through the reactor becomes zero. 4. スナバ抵抗とスナバコンデンサで形成されるスナバ回路と、前記スナバ回路と第3の双方向スイッチが直列に接続された回路が、前記第2の双方向スイッチに並列に構成されたことを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の電源装置。 A snubber circuit formed by a snubber resistor and a snubber capacitor, and a circuit in which the snubber circuit and a third bidirectional switch are connected in series are configured in parallel with the second bidirectional switch. The power supply device according to claim 1 or 2. 第2の双方向スイッチは、交流電源のゼロクロス点から所定の時間経過後に開とすることを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の電源装置。 3. The power supply device according to claim 1, wherein the second bidirectional switch is opened after a predetermined time has elapsed from a zero cross point of the AC power supply. 第2の双方向スイッチがトライアックで構成されたことを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the second bidirectional switch is configured by a triac. 複数のリアクタのうち、交流電源側のリアクタに可飽和特性を持たせたことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 6, wherein a saturable characteristic is given to a reactor on the AC power supply side among the plurality of reactors.
JP2004307925A 2004-10-22 2004-10-22 Power supply Pending JP2006121837A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004307925A JP2006121837A (en) 2004-10-22 2004-10-22 Power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004307925A JP2006121837A (en) 2004-10-22 2004-10-22 Power supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006121837A true JP2006121837A (en) 2006-05-11

Family

ID=36539197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004307925A Pending JP2006121837A (en) 2004-10-22 2004-10-22 Power supply

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006121837A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010088283A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Fuji Electric Systems Co Ltd Snubber circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010088283A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Fuji Electric Systems Co Ltd Snubber circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4784207B2 (en) DC power supply
JP3422218B2 (en) converter
US9225258B2 (en) Backflow preventing means, power converting device, and refrigerating and air-conditioning apparatus
JP2003153543A (en) Power feeder, motor driver, and method of controlling power feeder
JP2008099512A (en) Power supply unit
JP4706349B2 (en) DC power supply device and compressor drive device
JP3687641B2 (en) Inverter air conditioner
JPWO2005006531A1 (en) Three-phase power converter and power converter
JP5471384B2 (en) Inverter device for motor drive
CN108011533B (en) inductive load driving circuit
JP3516601B2 (en) Converter circuit
JP2008193815A (en) Power supply system
JP6262835B1 (en) Inductive load drive circuit
JP4885603B2 (en) DC power supply
WO2011048818A1 (en) Dc power supply device, and motor driving inverter apparatus using same
JP2019169991A (en) Three-phase AC-DC converter
JP2008228511A (en) Power supply
JP2003284343A (en) Harmonic control circuit and motor drive system
JP2006121837A (en) Power supply
JP3675336B2 (en) Power supply circuit and electric device
JP4722541B2 (en) Power supply device and air conditioner using the same
JP2008072778A (en) Dc power supply
JPH1198847A (en) Rectifier circuit
JP2007244021A (en) Dc power supply
JP2005269796A (en) Power supply device