JP2007244021A - Dc power supply - Google Patents
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Abstract
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直流電源装置に関するものである。 The present invention relates to a DC 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直流電源装置として、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)。図9は、特許文献1に記載された従来の直流電源装置を示すものである。図9に示すように、交流電源1と、ダイオード4〜7より構成されたブリッジ整流回路8と、平滑コンデンサ9と、リアクタ2と、双方向スイッチ11と、コンデンサ12と、ゼロクロス検出手段16と、双方向スイッチ駆動信号生成手段24と、双方向スイッチ駆動手段25から構成されている。図10は前記従来の直流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。
As a conventional DC 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). FIG. 9 shows a conventional DC power supply device described in
交流電圧の正の半周期において、そのゼロクロス点から△d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2−ダイオード4−平滑コンデンサ9−双方向スイッチ11−コンデンサ12−交流電源1の経路で直列共振電流が流れ、コンデンサ12の電荷が平滑コンデンサ9へ放電される。双方向スイッチ11のオンから△t後に双方向スイッチ11をオフすると、リアクタ2に流れる電流はダイオード4、7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△d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−コンデンサ12−双方向スイッチ11−ダイオード5−リアクタ2−交流電源1の経路でコンデンサ12に充電電流が流れる。さらに△t後に双方向スイッチ11をオフすると、リアクタ2に流れる電流はダイオード6、5を通って通常の全波整流動作として継続される。
When the
以上の構成、動作において、リアクタ2のインダクタンス、コンデンサ12の静電容量を適当に選定し、前記△d、△t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2とコンデンサ12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。
しかしながら、前記のような従来の直流電源装置では、比較的小容量の直流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。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2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2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。
However, the conventional DC power supply device as described above has good characteristics in a relatively small capacity DC power supply device, but the DC output voltage and the power factor decrease when the capacity of the power supply is increased. Had. 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
本発明の直流電源装置は、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直流電源装置を提供することを目的とする。 The DC power supply apparatus of the present invention solves the conventional problems as described above, and an object thereof is to provide a DC power supply apparatus 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直流電源装置は、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、複数のリアクタどうしの接続点と直流出力端子との間に第1の双方向スイッチを介して接続された第1のコンデンサと、ブリッジ整流回路
の交流入力端子と直流出力端子との間に第2の双方向スイッチを介して接続された第2のコンデンサと、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子との間に接続された第3の双方向スイッチを備えたものである。
In order to solve the above problems, a DC 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 is connected between a connection point between the reactors and a DC output terminal. A first capacitor connected via one bidirectional switch; a second capacitor connected via a second bidirectional switch between an AC input terminal and a DC output terminal of the bridge rectifier circuit; A third bidirectional switch connected between the intermediate connection point of the plurality of reactors and the AC input terminal of the bridge rectifier circuit is provided.
これによって、大出力時に第3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、さらに第1のコンデンサの静電容量を第2のコンデンサの静電容量より大きく設定し、直流電源装置の出力量によって第1の双方向スイッチあるいは第2の双方向スイッチどちらか一方のみを制御するように設定することによって、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、小〜大出力時において出力電圧および力率の低下を抑制できることとなる。 As a result, the circuit operation corresponds to the case where the inductance of the reactor is reduced by closing the third bidirectional switch at the time of high output, and the capacitance of the first capacitor is further changed to the capacitance of the second capacitor. By setting a larger value and controlling only one of the first bidirectional switch or the second bidirectional switch according to the output amount of the DC power supply device, voltage drop and current phase shift due to the reactor are suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in output voltage and power factor at the time of small to large output.
本発明の直流電源装置は、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 direct-current power supply device of the present invention can suppress a decrease in direct-current output voltage and power factor even during large output while performing output voltage control.
第1の発明は、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平滑コンデンサと、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端子との間に直列に接続された複数のリアクタと、前記複数のリアクタどうしの接続点と直流出力端子との間に第1の双方向スイッチを介して接続された第1のコンデンサと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端子と直流出力端子との間に第2の双方向スイッチを介して接続された第2のコンデンサと、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子との間の接続を開閉する第3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、前記平滑コンデンサの両端の電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記ゼロクロス検出手段と前記直流電圧検出手段の出力に基づき前記第1の双方向スイッチと前記第2の双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ制御手段を備えたことにより、前記第1の双方向スイッチ、前記第2の双方向スイッチ、前記第3の双方向スイッチを切り替えることで、小〜大出力時において直流出力電圧および力率低下を抑制することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an AC power source, a bridge rectifier circuit formed of four diodes for full-wave rectification of AC from the AC power source, a smoothing capacitor for smoothing the output of the bridge rectifier circuit, and the AC power source And a plurality of reactors connected in series between the AC input terminal of the bridge rectifier circuit and a connection point between the plurality of reactors and a DC output terminal via a first bidirectional switch. A first capacitor, a second capacitor connected between an AC input terminal and a DC output terminal of the bridge rectifier circuit via a second bidirectional switch, and a connection point between the plurality of reactors. A third bidirectional switch for opening and closing a connection with the AC input terminal of the bridge rectifier circuit; a zero cross detecting means for detecting a zero point of the voltage of the AC power supply; DC voltage detection means for detecting the voltage across the two terminals, and bidirectional switch control for driving the first bidirectional switch and the second bidirectional switch based on outputs of the zero-cross detection means and the DC voltage detection means By providing the means, switching between the first bidirectional switch, the second bidirectional switch, and the third bidirectional switch suppresses a DC output voltage and a power factor decrease at a small to large output. can do.
第2の発明は、特に、第1の発明の複数のリアクタを、第1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を設定するように構成した直流電源装置であり、他方にあるリアクタのインダクタンス値を大きく設定することにより、第1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を小型化することができる。 In the second invention, in particular, the plurality of reactors according to the first invention is configured so that the total inductance value of the reactor on the AC power supply side from the connection point of the first bidirectional switch is greater than the total inductance value of the reactors on the other side. The DC power supply device is configured to set the inductance so as to be reduced, and by setting the inductance value of the reactor on the other side to be large, the reactor of the reactor on the AC power supply side from the connection point of the first bidirectional switch is set. Inductance can be reduced in size.
第3の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、第1の双方向スイッチが動作して第2の双方向スイッチがオフの時は閉とするように構成した直流電源装置であり、力率の低下を抑制することができる。 In the third invention, in particular, the third bidirectional switch of the first invention or the second invention is closed when the first bidirectional switch is operated and the second bidirectional switch is off. It is the direct-current power supply device comprised as mentioned above, and can suppress the fall of a power factor.
第4の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、第1の双方向スイッチの接続点よりブリッジ整流回路側にあるリアクタに流れる電流がゼロになった時点で開とするように構成した直流電源装置であり、複数のリアクタ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。 In the fourth invention, in particular, in the third bidirectional switch of the first invention or the second invention, the current flowing to the reactor on the bridge rectifier circuit side from the connection point of the first bidirectional switch becomes zero. The DC power supply device is configured to be opened at a point in time, and the occurrence of a voltage surge due to a sudden change in the current flowing through the plurality of reactors can be avoided.
第5の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチに並列にスナバ抵抗とスナバコンデンサが直列に接続されたスナバ回路に直列に第4の双方向スイッチが接続された直流電源装置であり、第1の双方向スイッチの接続点よりブリッジ整流回路側にあるリアクタから発生する電圧サージを回避することができる。 In the fifth invention, in particular, a fourth bidirectional switch is connected in series to a snubber circuit in which a snubber resistor and a snubber capacitor are connected in series to the third bidirectional switch of the first invention or the second invention. The connected DC power supply device can avoid a voltage surge generated from a reactor located on the bridge rectifier circuit side from the connection point of the first bidirectional switch.
第6の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、交流電源の電圧のゼロクロス点から第3の双方向スイッチ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構成した直流電源装置であり、複数のリアクタの電流急変によるサージ電圧発生を回避できることができる。 In the sixth invention, in particular, the third bidirectional switch of the first invention or the second invention has a predetermined amount of time until the current becomes zero from the zero crossing point of the voltage of the AC power supply to the third bidirectional switch. The DC power supply device is configured to be turned off after a lapse of time, and generation of a surge voltage due to a sudden change in current of a plurality of reactors can be avoided.
第7の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、トライアックで構成した直流電源装置であり、複数のリアクタのサージ電圧発生を回避できるため、第3の双方向スイッチの制御性を向上することができる。 The seventh invention is a DC power supply device in which the third bidirectional switch of the first invention or the second invention is constituted by a triac, and since it is possible to avoid generation of surge voltages in a plurality of reactors, The controllability of the bidirectional switch can be improved.
第8の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、交流電源から供給される入力電流が第1の所定値を超えると閉とし、前記入力電流が前記第1の所定値より小さい第2の所定値を下回ると開とするように構成した直流電源装置であり、負荷の大小を前記入力電流で判定し、負荷の大きい時は第3の双方向スイッチをオンすることにより直流出力電圧と力率の低下を回避することができる。 In the eighth invention, in particular, the third bidirectional switch of the first invention or the second invention is closed when the input current supplied from the AC power source exceeds the first predetermined value, and the input current is A DC power supply device configured to be opened when it falls below a second predetermined value smaller than the first predetermined value, and the magnitude of the load is determined by the input current, and when the load is large, the third bidirectional By turning on the switch, it is possible to avoid a decrease in DC output voltage and power factor.
第9の発明は、特に、第1の発明あるいは第2の発明の第3の双方向スイッチを、開とする時に、同時に第1の双方向スイッチあるいは第2の双方向スイッチを開とするように構成した直流電源装置であり、直流出力電圧の急上昇を回避することができる。 In the ninth invention, in particular, when the third bidirectional switch of the first invention or the second invention is opened, the first bidirectional switch or the second bidirectional switch is opened at the same time. The DC power supply device configured as described above can avoid a sudden increase in DC output voltage.
第10の発明は、特に、第1〜第9の発明の第1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を、可飽和特性を持たした直流電源装置であり、第1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小型化が可能である。 The tenth invention is a DC power supply device having saturable characteristics, in particular, a reactor located on the AC power supply side from the connection point of the first bidirectional switches of the first to ninth inventions. It is possible to reduce the size of the reactor on the AC power supply side from the connection point of the direction switch.
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において、ブリッジ整流回路8は4個のダイオード4〜7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2に加えてリアクタ3がリアクタ2と直列に、かつコンデンサ12とコンデンサ14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2、3の接続点と直流出力端子との間に第1の双方向スイッチ11と第1のコンデンサ12介して接続され、リアクタ2、3の接続点とリアクタ3と第2の双方向スイッチ13の接続点間が第3の双方向スイッチ15を介して接続されている。リアクタ2、3のインダクタンスおよび第1のコンデンサ12と第2のコンデンサの静電容量は第1の双方向スイッチ11と第2の双方向スイッチ13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。また、リアクタ2のインダクタンスはリアクタ3のインダクタンスより小さい値に設定され、さらに第1のコンデンサ11は第2のコンデンサ14より大きく設定されている。
(Embodiment 1)
In FIG. 1, a
以上の構成において図1の回路動作を説明する。まず、出力が比較的小さい領域においては、第3の双方向スイッチ15はオフとし、第1の双方向スイッチ11はオフとし、第2の双方向スイッチは従来の直流電源装置と同様の動作を行なう。この時は図2に示した通り、第2の双方向スイッチ13のオン時間は比較的短く、第2のコンデンサ14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。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2の△dを減少し、かつ△tを増加してゆく。さらに出力が大きくなると△d=0とし、電圧のゼロクロスから第2の双方向スイッチ13をオンさせることとなる。また、出力の増加に伴ない第2のコンデンサ14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。
The circuit operation of FIG. 1 in the above configuration will be described. First, in a region where the output is relatively small, the third
図2(a),(b)は第3の双方向スイッチ15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、第2のコンデンサ14の静電容量を100μFとし、入力電力が3.5kWの時のものである。この動作点では直流出力電圧が約270V、力率が96%と良好な特性を有している。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19を下回っている。
FIGS. 2A and 2B are operation waveform examples of each part when a relatively large output is output in a state where the third
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。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。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。従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。 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. 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. 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%. Accordingly, in the conventional circuit configuration, the output range is practically suppressed to a smaller value, and the output cannot be expanded.
ここで電圧のゼロクロス点で第3の双方向スイッチ15をオンにすると、リアクタ3にはほとんど電流が流れず、リアクタ3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。この動作の詳細を図1および図3(b)、(c)を用いて説明する。まず交流電源1の正の半周期において第2の双方向スイッチ13がオンされると、交流電源1−リアクタ2−第3の双方向スイッチ15−第2の双方向スイッチ13−第2のコンデンサ14−ダイオード7−交流電源1の経路で第2のコンデンサ14に充電電流が流れる。次に第2の双方向スイッチ13がオフされると、交流電源1−リアクタ2−第3の双方向スイッチ15−ダイオード4−平滑コンデンサ9−ダイオード7−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。これにより交流電源1から流れる電流の大半は第3の双方向スイッチ15を経由し、リアクタ3を経由して流れる電流はごく僅かな値となる(図3(c)参照)。
Here, when the third
交流電源1の負の半周期において第2の双方向スイッチ13がオンされると、交流電源1−ダイオード6−平滑コンデンサ9−第2のコンデンサ14−第2の双方向スイッチ13−第3の双方向スイッチ15−リアクタ2−交流電源1の経路で第2のコンデンサ14の電荷が平滑コンデンサ9に放電される。次に第2の双方向スイッチ13がオフされると交流電源1−ダイオード6−平滑コンデンサ9−ダイオード5−第3の双方向スイッチ15−リアクタ2−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。これにより交流電源1から流れる電流の大半は第3の双方向スイッチ15を経由し、リアクタ3を経由して流れる電流はごく僅かな値となる(図3(c)参照)。
When the second
以上の動作により、リアクタ2の電流波形は図3に示すIL8、リアクタ3の電流はIL9のようになり、第3の双方向スイッチ15の電流はリアクタ2の電流波形とほぼ同一になる。ここでリアクタ3の電流は前述の通り、第3の双方向スイッチ15の導通時にはごく僅かな値となる。このことは第3の双方向スイッチ15をオンにすることによりリアクタ3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270Vと高い値を維持している。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95%と高い値を実現している。
With the above operation, the current waveform of the
次に、出力がさらに大きい領域においては、第3の双方向スイッチ15はオンのままで
、第2の双方向スイッチ13をオフとし、第1の双方向スイッチ11を従来の直流電源装置と同様の動作を行なう。第2のコンデンサ14の静電容量が100μFに対し第1のコンデンサ12の静電容量を400μFと大きく設定する。この時の動作の詳細は、第2の双方向スイッチの動作時と同等であるが、各モードで流れる第1のコンデンサの充放電電流は第2のコンデンサの時よりも大きくなるので、出力がより大きい領域でも出力電圧Voと力率を保つことができる。第2の双方向スイッチが動作時は、パルスを限界まで広げても高力率を維持しつつ6.0kWを保つのが限界であったのに対して、第1の双方向スイッチが動作時は、図4に示すように入力電力が9.0kWで出力電圧Voは約270Vと高い値を維持し、力率も約95%と高い値を実現している。
Next, in a region where the output is larger, the third
また、第1の双方向スイッチ11を動作しているときは、高出力電圧、高力率を維持しつつ入力電力を9.0kWまで出力できるが、パルス幅を限界まで狭めても6.0kWより低い電力を出力できない。つまり、中出力電力の領域では第3の双方向スイッチ15はオン、第1の双方向スイッチ11はオフ、第2の双方向スイッチを制御するモードに切り替えることが必要となる。
Further, when the first
(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2のインダクタンス値はリアクタ3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。本実施の形態1の回路構成では第3の双方向スイッチ15がオフされる小〜中出力時には、リアクタ2、3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。一方、第3の双方向スイッチ15がオンされる大出力時は、前記の通りリアクタ3に流れる電流はごくわずかとなるため、リアクタ2に流れる電流に比べてリアクタ3に流れる電流は低く抑えられる。従がって、本実施例では前記の通りリアクタ2のインダクタンスを5mH、リアクタ3のインダクタンスをリアクタ2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。このようにより電流の大きいリアクタ2のインダクタンスを低く、比較的電流の小さいリアクタ3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2を小型化することが可能となる。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the inductance value is set so that the inductance value of the
(実施の形態3)
実施の形態3では、実施の形態1の第1の双方向スイッチ11が動作して第2の双方向スイッチ13がオフの時は第3の双方向スイッチは閉とする。第1の双方向スイッチ11が動作している時に第3の双方向スイッチ15をオフすると、第1の双方向スイッチ11の接続点はリアクタ2とリアクタ3の間になり、図5(b)の波形に示すようにブリッジ整流回路8の交流入力端子に流れる電流が小さくなるので、第1のコンデンサ12の充放電電流は図5(b)に示すように歪な形に大きくなる。そのため、リアクタ2に流れる電流は図5(a)に示すようになり、力率も82%と大幅に低下してしまう。そのため、第1の双方向スイッチ11が動作している時は第3の双方向スイッチ15はオンという制限を加えることで、力率が低くなるモードを防ぐことができる。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, when the first
(実施の形態4)
実施の形態4では、実施の形態1の第3の双方向スイッチ15はリアクタ3に流れる電流がゼロになった時点で開とする。直流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3の双方向スイッチ15の電流がゼロとなった時点で第3の双方向スイッチ15がオフされる。この動作によりリアクタ2、3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。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, the third
(実施の形態5)
図6は、本発明の第5の形態における直流電源装置の実施の形態1の第3の双方向スイッチ15の構成図を示すものである。図6において、スナバ抵抗21とスナバコンデンサ
22が直列に接続されたスナバ回路23に直列に第4の双方向スイッチ20が接続されており、これらは第3の双方向スイッチ15に並列に接続されている。直流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3の双方向スイッチ15がオフすると同時に第4の双方向スイッチ20をオンする。第1の形態のリアクタ3と第3の双方向スイッチ15に流れるループ電流がスナバ回路23によって減衰され、ループ電流がゼロになった時点で第4の双方向スイッチ20をオフする。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3の双方向スイッチ15をオフしてもリアクタ3から発生する電圧サージを回避することができる。
(Embodiment 5)
FIG. 6 shows a configuration diagram of the third
(実施の形態6)
実施の形態6では実施の形態1の第3の双方向スイッチ15を交流電源1の電圧のゼロクロス点から第3の双方向スイッチ15の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。第3の双方向スイッチ15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。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3の双方向スイッチ15をオフするようにしている。電圧のゼロクロス点は第1の双方向スイッチ11あるいは第2の双方向スイッチ13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3の双方向スイッチ15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2、3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。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, the third
(実施の形態7)
実施の形態7では、実施の形態1における第3の双方向スイッチ15がトライアックで構成されている。以上の構成により、第3の双方向スイッチ15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2、3のサージ電圧発生を回避できるため、第3の双方向スイッチ15の制御性が向上する。
(Embodiment 7)
In the seventh embodiment, the third
(実施の形態8)
実施の形態8では、実施の形態1における第3の双方向スイッチ15が交流電源1から供給される入力電流が第1の所定値を超えると第3の双方向スイッチ15を閉とし、入力電流が第1の所定値より小さい第2の所定値を下回ると第3の双方向スイッチ15を開とするように構成されている。図7に示すように比較的負荷が軽く第3の双方向スイッチ15がオフの運転状態から、負荷が大きくなって入力電流IL8が増加し、第1の所定値を超えると第3の双方向スイッチ15をオンする。そして再び負荷が軽くなり入力電流IL10が第2の所定値を下回ると第3の双方向スイッチ15をオフする。ここで第1の所定値は第2の所定値より大きい値に設定されている。また、第3の双方向スイッチ15をオンする場合に、それと同時に第1の双方向スイッチ11あるいは第2の双方向スイッチ13をオフする。
(Embodiment 8)
In the eighth embodiment, when the input current supplied from the
以上の動作により、負荷の大小を入力電流IL8で判定し、負荷の大きい時には第3の双方向スイッチ15をオンすることにより直流出力電圧と力率の低下が回避できる。また、第1の所定値は第2の所定値より大きく設定しているため、第3の双方向スイッチ15のオンとオフを繰り返すハンチング現象を回避することができる。
With the above operation, the load magnitude is determined by the input current IL8, and when the load is large, the third
(実施の形態9)
実施の形態9では、実施の形態1における第3の双方向スイッチを閉とする時に、同時に第1の双方向スイッチ11あるいは第2の双方向スイッチ13を開とする構成されている。第1の双方向スイッチ11あるいは第2の双方向スイッチ13のオンデューティを維持したままで第3の双方向スイッチ15をオンすると、その瞬間に直流出力電圧が数10V急上昇し、負荷の挙動に悪影響を与える場合が考えられるが、ここでは第3の双方向ス
イッチ15をオンすると同時に第1の双方向スイッチ11あるいは第2の双方向スイッチ13をオフしているため、それぞれの昇圧、降圧作用が相殺され、直流出力電圧の急上昇を回避することができる。
(Embodiment 9)
In the ninth embodiment, when the third bidirectional switch in the first embodiment is closed, the first
(実施の形態10)
実施の形態10では、リアクタ2に可飽和特性を持たせ、図8に示すようにリアクタ2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。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2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。また、リアクタ2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2の小型化が可能となる。
(Embodiment 10)
In the tenth embodiment, the
以上のように、本発明にかかる直流電源装置は、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, the DC power supply device according to the present invention can achieve both a high power factor at the time of high output and output voltage maintenance, and therefore can be applied to applications such as a high output inverter air conditioner.
1 交流電源
2 第1のリアクタ
3 第2のリアクタ
4〜7 ダイオード
8 ブリッジ整流回路
9 平滑コンデンサ
10 負荷
11 第1の双方向スイッチ
12 第1のコンデンサ
13 第2の双方向スイッチ
14 第2のコンデンサ
15 第3の双方向スイッチ
16 ゼロクロス検出手段
17 双方向スイッチ制御手段
18 直流電圧検出手段
19 IEC高調波規制値
20 第4の双方向スイッチ
21 スナバ抵抗
22 スナバコンデンサ
23 スナバ回路
24 双方向スイッチ駆動信号生成手段
25 双方向スイッチ駆動手段
DESCRIPTION OF
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006059142A JP2007244021A (en) | 2006-03-06 | 2006-03-06 | Dc power supply |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2006059142A JP2007244021A (en) | 2006-03-06 | 2006-03-06 | Dc power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007244021A true JP2007244021A (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=38588995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006059142A Pending JP2007244021A (en) | 2006-03-06 | 2006-03-06 | Dc power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007244021A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017139926A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | Method and system for detecting dc zero bias of inverter output current |
-
2006
- 2006-03-06 JP JP2006059142A patent/JP2007244021A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017139926A1 (en) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | Method and system for detecting dc zero bias of inverter output current |
CN107430173A (en) * | 2016-02-17 | 2017-12-01 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | The detection method and system of a kind of output current direct current zero bias of frequency converter |
CN107430173B (en) * | 2016-02-17 | 2019-12-03 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | A kind of detection method and system of the output current DC zero bias of frequency converter |
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