JP2007244170A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流を直流に変換し、入力電流の高調波成分を低減して力率を改善することを目的とする電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device for converting AC to DC and reducing a harmonic component of an input current to improve a power factor.
従来より交流−直流変換回路として交流電圧をダイオ−ド整流回路に入力して脈流出力を得て、これをコンデンサにより平滑して直流電圧を得るコンデンサインプット型整流回路が様々な分野で用いられている。この回路の入力電流は電流導通角が狭くなり力率が悪く、無効電力が多いため電力の有効利用ができない上に多くの高調波成分を含んでおり同一電源系統に接続された機器への障害が問題となっている。 Capacitor input type rectifier circuits have been used in various fields as an AC-DC converter circuit in which AC voltage is input to a diode rectifier circuit to obtain a pulsating output, and this is smoothed by a capacitor to obtain a DC voltage. ing. The input current of this circuit has a narrow current conduction angle, a poor power factor, and a large amount of reactive power, so that the power cannot be effectively used, and it contains many harmonic components and is an obstacle to equipment connected to the same power supply system. Is a problem.
そこで力率を改善して高調波成分を低減する技術として特許文献1に示す電源装置が検討されている。図9はこの電源装置の回路構成図である。図9の電源装置は、交流電源71、リアクタ72、ダイオード73a〜73dから成る整流回路および平滑コンデンサ74より構成されるコンデンサインプット回路に加えて、整流回路73a〜73dの交流入力端子と直流出力端子間に力率改善用コンデンサ75を挿入したものである。尚、80はモータ駆動インバータなどの負荷である。
Therefore, a power supply device shown in
図10は図9の電源装置の電圧・電流波形の一例を示すものである。以下、図10を用いて交流電源71の1周期を4つの期間に分けて動作を詳細に説明する。
FIG. 10 shows an example of voltage / current waveforms of the power supply device of FIG. Hereinafter, the operation will be described in detail by dividing one cycle of the
期間1:力率改善用コンデンサ75に充電電圧は無く、交流電源71がゼロから正電圧を出力し始めるとともに図11(a)に示すように交流電源71、リアクタ72、力率改善用コンデンサ75、ダイオード73d、交流電源71の順に力率改善用コンデンサ75の電圧Vcを充電する電流Iinが流れる。
Period 1: There is no charging voltage in the power
この動作は力率改善用コンデンサ75が充電され、力率改善用コンデンサの両端電圧Vcが平滑コンデンサの両端電圧Vdcに等しくなるまで継続する。
This operation continues until the power
期間2:交流電源71の電圧値Vacが平滑コンデンサの両端電圧Vdcより大きくなるので、図11(b)に示すように交流電源71、リアクタ72、ダイオード73a、平滑コンデンサ74、ダイオード73d、交流電源71の順に平滑コンデンサ74の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。
Period 2: Since the voltage value Vac of the
これに加えて期間1および2でリアクタ72に蓄えられたエネルギーが放出されるまで図11(b)の経路で電流が流れつづける。
In addition to this, the current continues to flow through the path of FIG. 11B until the energy stored in the
期間3:力率改善用コンデンサ75には平滑コンデンサの両端電圧Vdcと同じ電圧Vcが充電されており、交流電源71がゼロから負電圧を出力し始めるとともに図11(c)に示すように交流電源71、ダイオード73c、平滑コンデンサ74、力率改善用コンデンサ75、リアクタ72、交流電源71の順に力率改善用コンデンサ75の電圧Vcを放電する電流Iinが流れる。
Period 3: The power
この動作は力率改善用コンデンサ75に充電された電圧Vcが放電されゼロになるまで継続する。
This operation continues until the voltage Vc charged in the power
期間4:交流電源71の電圧値Vacが平滑コンデンサの両端電圧Vdcより大きくな
るので、図11(d)に示すように交流電源71、ダイオード73c、平滑コンデンサ74、ダイオード73b、リアクタ72、交流電源71の順に平滑コンデンサ74の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。
Period 4: Since the voltage value Vac of the
これに加えて期間3および4でリアクタ72に蓄えられたエネルギーが放出されるまで図11(d)の経路で電流が流れつづける。
In addition to this, current continues to flow through the path of FIG. 11D until the energy stored in the
以上のように交流電源71の周期毎に期間1から4の動作を繰り返すことにより電流導通角が広がるので力率を改善することができ、入力電流Iinに含まれる高調波成分を減少させることができる。
As described above, the current conduction angle is widened by repeating the operations of the
また、特に期間1および3においてリアクタ72に蓄えられたエネルギーをそれぞれ期間2および4において放出するので電源装置の出力電圧、即ち平滑コンデンサ74の電圧Vdcを増加させることができる。
しかしながら、上記図10に示す従来の電源装置では、簡単な構成で力率を改善することができるもののIEC高調波規制に対応させるためにはリアクタ72の値を大きく設定する必要があり、この結果負荷が増加するにともない交流電源71の電圧値Vacに対する電流Iinの位相が遅れ、力率が低下するので負荷80に供給できる電力が低下するという課題を有していた。
However, although the conventional power supply apparatus shown in FIG. 10 can improve the power factor with a simple configuration, it is necessary to set a large value for the
またリアクタ72による電圧降下が大きく、出力電圧すなわち平滑コンデンサ74の両端電圧が低下するので、負荷80が増加するほど必要な電圧を得ることができないという課題を有していた。
Further, since the voltage drop due to the
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
IEC高周波規制に対応するとともに高力率および高出力を実現することができる電源装置を提供することを目的とする。
The present invention solves such a conventional problem,
It aims at providing the power supply device which can implement | achieve a high power factor and high output while responding to IEC high frequency regulation.
上記課題を解決するために本発明は、交流電源電圧を整流して脈流電圧を出力する整流回路と、この整流回路に接続されたリアクトルと、電流経路を接続、遮断する第1および第2の開閉手段と、第1の開閉手段と直列に接続され、整流回路の交流入力端子と直流出力端子間に接続された力率改善用コンデンサと、第2の開閉手段と直列に接続され、整流回路の交流入力端子間に接続された位相改善用コンデンサと、整流回路の出力電圧を平滑して略直流電圧を得る平滑コンデンサと、交流電源の電圧値を検出する交流電圧検出手段と、交流電源の実効値または平均値またはピーク値の何れかを検出する交流電圧振幅値検出手段と、第1および第2の開閉手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、スイッチ制御手段は交流電圧検出手段が検出する電圧値および交流電圧振幅値検出手段が検出する交流電圧の大きさを受けて第1および第2の開閉手段のうち少なくとも1つをオンさせるパルス信号を出力するものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a rectifier that rectifies an AC power supply voltage and outputs a pulsating voltage, a reactor connected to the rectifier, and a first and a second that connect and cut off a current path. Open / close means, a first open / close means connected in series, a power factor improving capacitor connected between an AC input terminal and a DC output terminal of the rectifier circuit, and a second open / close means connected in series, and rectified. A phase improving capacitor connected between the AC input terminals of the circuit, a smoothing capacitor for smoothing the output voltage of the rectifier circuit to obtain a substantially DC voltage, an AC voltage detecting means for detecting the voltage value of the AC power source, and an AC power source AC voltage amplitude value detecting means for detecting either an effective value, an average value, or a peak value of the power supply, and switch control means for controlling the first and second opening / closing means. The switch control means includes an AC voltage detecting means. Inspection Voltage value and AC voltage amplitude value detecting means in which outputs a pulse signal for turning on at least one of the first and second switching means receiving the magnitude of the AC voltage detected.
上記構成によって、力率および出力電圧を大幅に向上させることが可能となり、簡単で安価な構成でIEC高調波規制に対応するとともに高出力を実現できる電源装置を提供することができる。 With the above-described configuration, the power factor and the output voltage can be significantly improved, and a power supply device that can meet the IEC harmonic regulations with a simple and inexpensive configuration and can realize a high output can be provided.
本発明の電源装置は、IEC高調波規制をクリアしつつ高力率・高出力を実現することができる。 The power supply device of the present invention can achieve high power factor and high output while clearing IEC harmonic regulations.
第1の発明は、交流電源電圧を整流して脈流電圧を出力する整流回路と、この整流回路に接続されたリアクトルと、電流経路を接続、遮断する第1および第2の開閉手段と、第1の開閉手段と直列に接続され、整流回路の交流入力端子と直流出力端子間に接続された力率改善用コンデンサと、第2の開閉手段と直列に接続され、整流回路の交流入力端子間に接続された位相改善用コンデンサと、整流回路の出力電圧を平滑して略直流電圧を得る平滑コンデンサと、交流電源の電圧値を検出する交流電圧検出手段と、交流電源の実効値または平均値またはピーク値の何れかを検出する交流電圧振幅値検出手段と、第1および第2の開閉手段を制御するスイッチ制御手段とを備え、スイッチ制御手段は交流電圧検出手段が検出する電圧値および交流電圧振幅値検出手段が検出する交流電圧の大きさを受けて第1および第2の開閉手段のうち少なくとも1つをオンさせるパルス信号を出力するものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a rectifier circuit that rectifies an AC power supply voltage and outputs a pulsating voltage, a reactor connected to the rectifier circuit, first and second opening / closing means for connecting and blocking a current path, A power factor improving capacitor connected in series with the first switching means and connected between the AC input terminal and the DC output terminal of the rectifier circuit, and an AC input terminal of the rectifier circuit connected in series with the second switch means A phase improving capacitor connected in between, a smoothing capacitor that smoothes the output voltage of the rectifier circuit to obtain a substantially DC voltage, an AC voltage detecting means for detecting the voltage value of the AC power supply, and an effective value or average of the AC power supply AC voltage amplitude value detecting means for detecting either the value or the peak value, and switch control means for controlling the first and second opening / closing means, the switch control means including a voltage value detected by the AC voltage detecting means and Exchange In which the voltage amplitude value detection means for outputting a pulse signal for turning on at least one of the first and second switching means receiving the magnitude of the AC voltage detected.
これにより、電源電圧の変動に応じて常に最適なタイミングでのパルス出力を確実に行なうことができるので高力率で高出力さらに信頼性の高い電源装置を提供することができるという効果を奏する。またこの結果IEC高調波規制への対応が可能となる効果を奏する。 As a result, it is possible to reliably perform pulse output at the optimum timing at all times in accordance with fluctuations in the power supply voltage, so that it is possible to provide a power device with high power factor, high output and high reliability. As a result, it is possible to comply with IEC harmonic regulations.
第2の発明は、交流電圧振幅値検出手段は電源投入後の無負荷状態における平滑コンデンサの両端電圧より交流電源の大きさを検出するものである。 In the second invention, the AC voltage amplitude value detecting means detects the magnitude of the AC power source from the voltage across the smoothing capacitor in the no-load state after the power is turned on.
これにより、簡単な構成により電源電圧の変動に応じて常に最適なタイミングでのパルス出力を確実に行なうことができるので高力率で高出力さらに信頼性の高い電源装置を容易に提供することができるという効果を奏する。 As a result, it is possible to reliably perform pulse output at the optimum timing in accordance with fluctuations in the power supply voltage with a simple configuration, so that it is possible to easily provide a power supply device with high power factor, high output and high reliability. There is an effect that can be done.
第3の発明は、負荷の大きさを検出する負荷状態検出手段をさらに備えて、スイッチ制御手段は負荷状態検出手段が検出する負荷の大きさに応じて第1および第2の開閉手段のうち少なくとも1つをオンさせる期間が変化するようパルス信号を出力するものである。 The third aspect of the present invention further comprises load state detection means for detecting the magnitude of the load, and the switch control means is one of the first and second opening / closing means corresponding to the magnitude of the load detected by the load state detection means. The pulse signal is output so that the period during which at least one is turned on changes.
これにより、負荷が変動しても常に高力率と高出力を実現することができるので、IEC高調波規制に対応できて負荷の適用範囲の広い電源装置を提供することができるという効果を奏する。 As a result, a high power factor and a high output can always be realized even when the load fluctuates, so that it is possible to provide a power supply device that can comply with IEC harmonic regulations and has a wide load application range. .
第4の発明は、交流電源電圧の周波数を検出する電源周波数検出手段をさらに備えて、スイッチ制御手段は電源周波数検出手段が検出する周波数に応じて第1および第2の開閉手段に出力するパルス信号のオン時間を変更するものである。 The fourth aspect of the invention further includes power supply frequency detection means for detecting the frequency of the AC power supply voltage, and the switch control means outputs pulses to the first and second opening / closing means according to the frequency detected by the power supply frequency detection means. It changes the on time of the signal.
これにより、電源周波数に関わらずに常に高力率と高出力を実現することができるので、IEC高調波規制に対応できて電源および負荷の適用範囲の広い電源装置を提供することができるという効果を奏する。 As a result, a high power factor and a high output can always be realized regardless of the power supply frequency, so that it is possible to provide a power supply device that can comply with IEC harmonic regulations and has a wide range of power supply and load application. Play.
本発明の空気調和機によれば、電流利用率が高く、高い能力を発揮することができるという効果を奏する。 According to the air conditioner of the present invention, there is an effect that current utilization is high and high performance can be exhibited.
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は本発明の電源装置の一実施例を示す回路構成図である。図1において、1は交流電源、2は力率改善を行うリアクタ、3a〜3dは整流素子であり交流電圧を整流して脈流電圧を出力する。4は整流素子3a〜3dにより整流された脈流電圧を平滑して略直流電圧を得るための平滑コンデンサ、5はリアクタ2とともに力率改善を行う力率改善用コンデンサ、6は電流位相を改善する位相改善用コンデンサである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a power supply device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 is a reactor for improving the power factor, and 3a to 3d are rectifying elements, which rectify the AC voltage and output a pulsating voltage. 4 is a smoothing capacitor for smoothing the pulsating voltage rectified by the rectifying
8は力率改善用コンデンサ5と直列に接続される第1のスイッチ装置、9は位相改善用コンデンサ6と直列に接続される第2のスイッチ装置であり、ここではIGBTやパワーMOSFETなどの半導体スイッチにより構成される。10は電源装置の負荷であり電熱線やインバ−タ及びこのインバ−タに接続され動作する照明機器やモ−タ等がある。30は第1スイッチ装置8および第2のスイッチ装置9を制御するスイッチ制御装置であり、32は交流電源1の電圧値を検出する交流電圧検出装置である。以下、図1および図2を用いて本発明の電源装置について詳細に説明する。
交流電圧振幅値検出装置33は交流電源1の少なくとも半周期分の電圧値をもとに電圧平均値を演算して交流電圧検出装置32へ出力する。交流電圧検出装置32は交流電源1の電圧瞬時値を検出するとともに、交流電圧振幅値検出装置33より入力される電圧実効値を基にパルス出力を開始するタイミングとなる電圧基準値を設定する。そして検出した電圧瞬時値が電圧基準値に達した場合に交流電圧検出信号をスイッチ制御装置30へ出力する。
The AC voltage amplitude
スイッチ制御装置30は交流電圧検出装置32からの交流電圧検出信号を受け取ると、第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9を所定時間onさせるパルス信号を出力する。
When the
図2は本発明の電源装置における主要波形図であり、図中Vacは交流電源1の電圧波形、Iinはリアクタ2に流れる電流波形、Vc1は力率改善用コンデンサ5の両端電圧波形、Vc2は位相改善用コンデンサ6の両端電圧波形、Vdcは平滑コンデンサ4の両端電圧波形、Pacは交流電圧検出装置32が出力する交流電源1の交流電圧検出信号、Psw1は第1のスイッチ装置8を駆動するパルス信号、Psw2は第2のスイッチ装置9を駆動するパルス信号を示す。
FIG. 2 is a main waveform diagram in the power supply device of the present invention, where Vac is a voltage waveform of the
また図3は図2に示す波形図の各期間において電流の流れる経路を示す電流導通経路図である。以下、図1から図3を用いて各期間の動作について詳細に説明する。 3 is a current conduction path diagram showing paths through which current flows in each period of the waveform diagram shown in FIG. Hereinafter, the operation in each period will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
期間1:直前の負の半周期の間に力率改善用コンデンサ5の電圧Vc1はある程度放電された状態であり、また位相改善用コンデンサ6の電圧Vc2はほぼ−Vdcに充電されている。交流電源1の瞬時値が電圧平均値に応じて設定される電圧基準値を超えると交流電圧検出装置32は交流電圧検出信号Pacを出力する。スイッチ制御装置30は交流電圧検出信号Pacを検出すると第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をそれぞれon状態にさせる信号Psw1、Psw2を出力する。
Period 1: The voltage Vc1 of the power
その後、交流電源1が正電圧を出力し始めるとともに図3(a)に示すように交流電源1、リアクタ2、位相改善用コンデンサ6、交流電源1の順に位相改善用コンデンサ6の電圧Vc2を放電する電流Iinが流れる。
After that, the
この動作は位相改善用コンデンサ6に充電された電圧Vc2が放電されゼロになり、その後充電されて力率改善用コンデンサ5の電圧Vc1と同じ値になるまで継続する。
This operation continues until the voltage Vc2 charged in the
期間2:力率改善用コンデンサ5、位相改善用コンデンサ6ともに交流電源1の電圧Vacの上昇とともに図3(b)に示すように交流電源1、リアクタ2、力率改善用コンデンサ5、ダイオード3d、交流電源1の順に力率改善用コンデンサ5の電圧Vc1を充電する電流と、交流電源1、リアクタ2、位相改善用コンデンサ6、交流電源1の順に位相改善用コンデンサ6の電圧Vc2を充電する電流が流れ、Iinはこれら2つの電流の和となる。
Period 2: both the power
この動作は第1のスイッチ装置8がon状態になっている間継続され、第1のスイッチ装置8がoff状態になると力率改善用コンデンサ5への充電は無くなり図3(a)の電流経路を通り位相改善用コンデンサ6のみが充電される。
This operation is continued while the
期間3:電源電圧Vacが平滑コンデンサ4の電圧Vdcよりも高くなり、図3(c)に示すように交流電源1、リアクタ2、ダイオード3a、平滑コンデンサ4、ダイオード3d、交流電源1の順に平滑コンデンサ4の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。また、この期間の最後で第2のスイッチ装置9がoff状態にされる。
Period 3: the power supply voltage Vac becomes higher than the voltage Vdc of the smoothing
期間4:力率改善用コンデンサ5は第1のスイッチ装置8がoff状態であるので電流は流れない。また位相改善用コンデンサ6の電圧はともにほぼVdcに充電されているので電流は流れない。この期間では期間1、2および3においてリアクタ2に蓄えられたエネルギ−が放出され、図3(c)に示すように交流電源1、リアクタ2、ダイオード3a、平滑コンデンサ4、ダイオード3d、交流電源1の順に平滑コンデンサ4の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。
Period 4: The power
期間5:力率改善用コンデンサ5および位相改善用コンデンサ6の電圧はともにほぼVdcに充電されており、交流電源1がゼロを下回り負の絶対値が所定値を超えると交流電圧検出装置32は交流電圧検出信号Pacを出力する。スイッチ制御装置30は交流電圧検出信号Pacを検出すると第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をそれぞれon状態にさせる信号Psw1、Psw2を出力する。
Period 5: The voltages of the power
この期間ではまず図3(d)に示すように交流電源1、位相改善用コンデンサ6、リアクタ2、交流電源1の順に位相改善用コンデンサ6の電荷を放電する電流Iinが流れる。この動作は位相改善用コンデンサ6に充電された電圧Vc2が放電されゼロになるまで継続する。
In this period, first, as shown in FIG. 3D, a current Iin for discharging the electric charge of the
期間6:位相改善用コンデンサ6の電圧Vc2はゼロに放電されているが、力率改善用コンデンサ5の電圧Vc1は正の半周期で充電された値のままであり、図3(e)に示すように交流電源1、位相改善用コンデンサ6、リアクタ2、交流電源1の順に位相改善用コンデンサを充電する電流と、交流電源1、ダイオード3c、平滑コンデンサ4、力率改善用コンデンサ5、リアクタ2、交流電源1の順に力率改善用コンデンサ5を放電する電流が流れ、Iinはこれら2つの電流の和となる。
Period 6: The voltage Vc2 of the
この動作は第1のスイッチ装置8がon状態になっている間継続され、第1のスイッチ装置8がoff状態になると力率改善用コンデンサ5からの放電は無くなり図3(d)の電流経路を通り位相改善用コンデンサ6のみが充電される。
This operation is continued while the
期間7:電源電圧Vacが平滑コンデンサ4の電圧Vdcよりも高くなり、図3(f)に示すように交流電源1、リアクタ2、ダイオード3a、平滑コンデンサ4、ダイオード3d、交流電源1の順に平滑コンデンサ4の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。また、この期間の最後で第2のスイッチ装置9がoff状態にされる。
Period 7: The power supply voltage Vac becomes higher than the voltage Vdc of the smoothing
期間8:力率改善用コンデンサ5は第1のスイッチ装置8がoff状態であるので電流は流れない。また位相改善用コンデンサ6の電圧はともにほぼ−Vdcに充電されているので電流は流れない。この期間では期間5、6および7においてリアクタ2に蓄えられたエネルギ−が放出され、図3(f)に示すように交流電源1、ダイオード3c、平滑コンデンサ4、ダイオード3b、リアクタ2、交流電源1の順に平滑コンデンサ4の電圧Vdcを充電する電流Iinが流れる。
Period 8: The power
以上のように交流電源1の周期毎に期間1から8の動作を繰り返すことにより入力電流の立上がりを早めることができて導通角の広い電流波形を得ることができる。よって力率を改善することができ、入力電流Iinに含まれる高調波成分を減少させることができる。
As described above, by repeating the operations in the
特に従来図9に示す電源装置に比較して、交流電源1の電圧Vacのゼロからの立上がり時には位相改善用コンデンサ6の放電電流により電流Iinをすばやく流すことができ、さらに続いて力率改善用コンデンサ5と位相改善用コンデンサ6の充放電電流により電流Iinを比較的緩やかに流すことにより、全体的に略正弦波状の電流波形を実現することができる。これにより従来に比較して非常に高い力率を実現することができる。
In particular, as compared with the conventional power supply device shown in FIG. 9, when the voltage Vac of the
さらに図9に示す電源装置に比較して図2の期間1および4におけるリアクタ2へのエネルギー蓄積の増加分、さらには期間2および5において力率改善用コンデンサ5に加えて位相改善用コンデンサ6への充放電が増加することによるリアクタ2へのエネルギー蓄積の増加分が期間3および6において平滑コンデンサ4に充電されるので、非常に大きな出力電圧Vdcを得ることができる。
Furthermore, compared with the power supply device shown in FIG. 9, the amount of increase in energy storage in the
また、この出力電圧Vdcは第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をonする時間を変化させることにより制御することが可能となる。
The output voltage Vdc can be controlled by changing the time for which the
さらには交流電圧検出装置32は交流電源1の大きさに応じて比較する基準値を設定することにより、交流電圧検出信号の出力タイミングをそれぞれ最適に設定することができるので常に高い力率を得ることができる。
Further, the AC
この結果、回路定数および基準値を最適に選べばIEC高調波規制をクリアするとともに第1のスイッチ装置8のon時間を制御することにより出力を変化させることができるので、様々な大きさの負荷にも対応することができる。
As a result, if the circuit constant and the reference value are optimally selected, the output can be changed by clearing the IEC harmonic regulation and controlling the on-time of the
以上の説明からもわかるように本発明の電源装置によれば、交流電源が変動してもそれぞれの電圧値に応じて最適なタイミングでのパルス出力を確実に行なうことができるので高力率と高出力を実現するとともに信頼性が非常に高い電源装置を提供することができる。 As can be seen from the above description, according to the power supply device of the present invention, even if the AC power supply fluctuates, it is possible to reliably perform pulse output at an optimal timing according to each voltage value, so that a high power factor and It is possible to provide a power supply device that achieves high output and has very high reliability.
尚、本実施の形態では交流電圧検出装置32と交流電圧振幅値検出装置33を個々の装置とした構成であるが、本発明の効果はこの構成に限られるものではなく、これらを1つの装置とする構成でも同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the AC
(実施の形態2)
図4は本発明の電源装置のさらに他の実施例を示す回路構成図である。尚、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図4において、21は平滑コンデンサ4の両端電圧Vdcを検出する直流電圧検出装置であり抵抗などにより構成される。また、直流電圧検出装置21は検出した値をスイッチ制御装置30に出力する。以下、図4を用いて本発明の電源装置について詳細に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a circuit diagram showing still another embodiment of the power supply device of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 4,
交流電圧が装置に印加された時、第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9はともにOFF状態である。また、負荷10は電源装置から切り離されており無負荷状態である。スイッチ制御装置30はこの時に直流電圧検出装置21が検出する電圧値Vdcを交流電源1の電圧ピーク値として記憶するとともにこの電圧ピーク値をもとにパルス信号Psw1、Psw2の出力タイミングを決定するための電圧基準値を設定する。
When an AC voltage is applied to the device, both the
その後、負荷10が接続されるとスイッチ制御装置30は交流電圧検出手段32が検出する交流電圧の瞬時値が予め設定した電圧基準値に達すると第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をON状態にするパルス信号(Psw1、Psw2)を出力する。
Thereafter, when the
これにより複雑な演算を行うこと無く交流電源1の電圧値に応じて最適なタイミングでパルス信号の出力を行うことができるので高い力率を得ることができる。また本動作を電源装置の停止毎に行うことにより交流電源1の電圧が変動しても常に最適な力率を得ることができる。
As a result, a pulse signal can be output at an optimal timing according to the voltage value of the
以上の説明からもわかるように本発明の電源装置によれば、簡単な構成と制御により交流電源1の電圧値に関わらず高い力率と安定した出力電圧を得ることができるので、高力率を実現するとともに信頼性が非常に高い電源装置を容易に提供することができる。
As can be seen from the above description, according to the power supply device of the present invention, a high power factor and a stable output voltage can be obtained regardless of the voltage value of the
(実施の形態3)
図5は本発明の電源装置のさらに他の実施例を示す回路構成図である。尚、図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図5において、20は負荷10に流れる電流値を検出する負荷電流検出装置であり抵抗などにより構成される。また、負荷電流検出装置20は検出した値をスイッチ制御装置30に出力する。以下、図5を用いて本発明の電源装置について詳細に説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a circuit diagram showing still another embodiment of the power supply device of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 5,
負荷10がインバータおよびこのインバータにより可変速駆動されるモータである場合には、負荷10の大きさはモータの回転速度などにより変化することになる。従って、電源装置はこの負荷10の変動範囲において高調波を抑制させるために必要な力率と負荷10を駆動するために必要な出力電圧(Vdc)を確保することが望まれる。
When the
スイッチ制御装置30は平滑コンデンサ4の両端電圧Vdcを出力電圧検出装置21より、また負荷10に流れる電流を負荷電流検出装置20より検出することにより負荷10の大きさを算出することができる。
The
スイッチ制御装置30は負荷10の大きさに応じて第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をonさせる時間を長くなるように制御する。これは例えば予め負荷10の大きさに応じて必要なパルス信号の長さを記憶させておいても良い。図6に負荷の大きさに対してスイッチ制御装置30が第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9に出力するパルス幅の一例を示す。
The
この結果、回路定数および第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9のon時間を最適に設定すれば負荷10の全領域において高い力率を得ることができるとともに大きさが変動する負荷にも対応することができる。
As a result, if the circuit constant and the on-time of the
以上の説明からもわかるように本発明の電源装置によれば、負荷が変動しても常に高い力率と出力電圧を得ることができるので、負荷の適用範囲の広い電源装置を提供することができる。 As can be seen from the above description, according to the power supply device of the present invention, a high power factor and output voltage can always be obtained even when the load fluctuates. Therefore, a power supply device with a wide load application range can be provided. it can.
尚、本実施の形態で説明した第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9のon動作は一例であり本発明の電源装置の動作はこれに限られるものではない。
The on operation of the
(実施の形態4)
図5を用いて本発明の電源装置のさらに他の実施例について詳細に説明する。図5において交流電圧検出装置32は交流電源1の電圧値を検出するとともに周波数を検出する機能を合わせもつことができる。
(Embodiment 4)
A further embodiment of the power supply device of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 5, the AC
これは例えば交流電圧検出装置32が検出する交流電源1の所定電圧の検出間隔を計測し、この値が所定値以上であれば50Hz、また所定値未満であれば60Hzと判定することにより比較的容易に検出することが可能である。
For example, the detection interval of the predetermined voltage of the
スイッチ制御装置30は交流電圧検出装置32が検出する交流電源1の交流電圧検出信号を基に第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9をonするために出力するパルス信号のタイミングを得るとともに検出した交流電源1の周波数をもとに出力するパルス信号幅の補正を行なう。
The
これは例えば図7に示すように60Hz時の負荷10の大きさに応じたパルス信号データを予め設定しておき、交流電圧検出装置32が検出した交流電源1の周波数が50Hzである場合には60Hzのパルス信号データに(60/50=1.2)倍した値を出力する。
For example, as shown in FIG. 7, when pulse signal data corresponding to the size of the
この結果、交流電源1の電源周波数が50Hz/60Hz何れの場合も負荷10の大きさに応じて最適なパルス信号を出力させることができる。
As a result, an optimal pulse signal can be output according to the size of the
以上の説明からもわかるように本発明の電源装置によれば、電源周波数および負荷の大きさに関わらず常に高い力率と出力電圧を得ることができるので、電源および負荷の適用範囲の広い電源装置を提供することができる。 As can be seen from the above description, according to the power supply device of the present invention, a high power factor and an output voltage can be always obtained regardless of the power supply frequency and the size of the load. An apparatus can be provided.
尚、本実施の形態で説明した第1のスイッチ装置8および第2のスイッチ装置9のon動作は一例であり本発明の電源装置の動作はこれに限られるものではない。
The on operation of the
(実施の形態5)
図8は本発明のインバ−タ制御装置のいずれかを適用した空気調和機の一構成例を示す。図8において図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下図8を用いて本発明の空気調和機について説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 8 shows an example of the configuration of an air conditioner to which any of the inverter control devices of the present invention is applied. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, the air conditioner of the present invention will be described with reference to FIG.
図8に示すように空気調和機は圧縮機の駆動装置として実施の形態1に示す発明の電源装置を用い、負荷10としてインバ−タ装置81、電動圧縮機82に加えて、室内ユニット92、室外ユニット95及び四方弁91からなる冷凍サイクルを備えている。
As shown in FIG. 8, the air conditioner uses the power supply device of the invention shown in the first embodiment as a compressor drive device. In addition to the
室内ユニット92は室内熱交換器93と室内送風機94から構成され、また室外ユニット95は室外熱交換器96、室外送風機97及び膨張弁98より構成される。
The indoor unit 92 includes an indoor heat exchanger 93 and an
冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機82により圧縮され、室外熱交換器96にて室外送風機97からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器93にて室内送風機94からの送風により室内の空気と熱交換される。室内熱交換器93での熱交換後の空気により室内の冷暖房が行われる。冷房または暖房の切換は四方弁91により冷媒の循環方向を反転させることにより行われる。
During the refrigeration cycle, a refrigerant that is a heat medium circulates. The refrigerant is compressed by the
以上のような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバ−タ装置81により電動圧縮機82を駆動させることにより行われ、これらインバ−タ装置81及び電動圧縮機82の制御方法は実施の形態1の電源装置を用いて行われる。電源装置の構成及び動作については前述したとおりであるので説明は省略する。
The circulation of the refrigerant in the refrigeration cycle as described above is performed by driving the
以上のような構成により空気調和機における効率の低下等、制御性能の劣化を抑えることができる。 With the configuration as described above, it is possible to suppress deterioration in control performance such as a decrease in efficiency in the air conditioner.
本実施の形態では圧縮機駆動装置として実施の形態1に示す発明の電源装置を用いた空気調和機について説明したが、実施の形態2もしくは実施の形態4に示すような他の発明の電源装置を用いても同様に各発明の電源装置が持つ効果を有した空気調和機を提供することができる。 In the present embodiment, the air conditioner using the power supply device of the invention shown in the first embodiment as the compressor driving device has been described. However, the power supply device of another invention as shown in the second or fourth embodiment is used. Even if it uses, the air conditioner which had the effect which the power supply device of each invention has similarly can be provided.
従って本発明の電源装置は、特に負荷変更の大きい空気調和機に対しては用いることによりその効果を最大限に利用することができる。 Therefore, the effect of the power supply apparatus according to the present invention can be fully utilized by using it particularly for an air conditioner with a large load change.
以上のように、本発明にかかる電源装置は、高力率・高出力の実現が可能となるので、エアコンの室外機等の用途にも適用できる。 As described above, the power supply device according to the present invention can realize a high power factor and a high output, and therefore can be applied to uses such as an outdoor unit of an air conditioner.
1 交流電源
2 リアクタ
3a、3b、3c、3d 整流素子
4 平滑コンデンサ
5 力率改善用コンデンサ
6 位相改善用コンデンサ
8 第1のスイッチ装置
9 第2のスイッチ装置
10 負荷
20 負荷電流検出装置
21 直流電圧検出装置
30 スイッチ制御装置
32 交流電圧検出装置
33 交流電圧振幅値検出装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006067174A JP2007244170A (en) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006067174A JP2007244170A (en) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Power supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007244170A true JP2007244170A (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=38589123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006067174A Pending JP2007244170A (en) | 2006-03-13 | 2006-03-13 | Power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007244170A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103840683A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 上海儒竞电子科技有限公司 | Single-phase rectification circuit capable of controlling capacitor filtering |
-
2006
- 2006-03-13 JP JP2006067174A patent/JP2007244170A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103840683A (en) * | 2012-11-20 | 2014-06-04 | 上海儒竞电子科技有限公司 | Single-phase rectification circuit capable of controlling capacitor filtering |
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