JP2010022125A - 多相力率改善回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御回路12は、各相の交流入力端子R,S,Tと中点電位Pとの電位差を検出し、電位差がプラスであれば入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにプラス側インバータ回路10−1のインバータ素子18をスイッチング制御し、電位差がマイナスであれば入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにマイナス側インバータ回路10−2のインバータ素子28をスイッチング制御する。
【選択図】図1
Description
多相交流の各相の交流電力を入力する複数の交流入力端子と、
各相の交流入力端子の電位と多相交流をスター接続した場合の中点電位に対しプラス電位となる交流入力を整流する第1入力整流器と、
各相の交流入力端子に加わる中点電位に対しマイナス電位となる交流入力を整流する第2入力整流器と、
各相の第1入力整流器に続いて中点電位に対しプラス側回路として設けられた第1チョークコイル、第1インバータ素子、第1出力整流器及び第1平滑コンデンサを備えたプラス側インバータ回路と、
各相の第2入力整流器に続いて中点電位に対しマイナス側の回路として設けられた第2チョークコイル、第2インバータ素子、第2出力整流器及び第2平滑コンデンサを備えたマイナス側インバータ回路と、
各相のプラス側インバータ回路とマイナス側インバータ回路のプラス側整流出力、中点電位、マイナス側整流出力の各々を合成し、第1平滑コンデンサとを第2平滑コンデンサを中点電位を介して直列接続した回路に接続してコンデンサ両端からを負荷側に直流電力を出力する平滑出力回路と、
各相の交流入力端子と中点電位との電位差を検出し、電位差がプラスであればプラス側インバータ回路を入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにスイッチング制御し、電位差がマイナスであればマイナス側インバータ回路を入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにスイッチング制御する各相の制御回路と、
を設けたことを特徴とする。
第1入力整流器と前記プラス側インバータ回路の第1チョークコイルの間から中点電位との間に接続されたリップル電流を流す第1リップル用コンデンサと、
第2入力整流器とマイナス側インバータ回路の第2チョークコイルの間から中点電位との間に接続されたリップル電流を流す第2リップル用コンデンサと、
を設ける。
平滑出力回路のプラス側の平滑コンデンサの直流電圧を直流出力電圧として検出する出力電圧検出回路と、
交流入力端子に加わる交流電圧と中点電位との電位差を交流入力電圧として検出する入力電圧検出回路と、
第1チョークコイルと第2チョークコイルに流れる電流を交流入力電流として検出する入力電流検出回路と、
直流出力電圧を所定電圧に保つと同時に、交流入力電流の波形が交流入力電圧の波形に相似形になるようにインバータ素子をスイッチングする制御信号を出力するスイッチング制御回路と、
交流入力端子の交流電圧と中点電位との電位差を検出し、電位差がプラスであればスイッチング制御回路の制御信号をプラス側インバータ回路に切替出力して第1インバータ素子のみを駆動し、電位差がマイナスであればスイッチング制御回路の制御信号をマイナス側インバータ回路に切換出力して第2インバータ素子のみを駆動する切換回路と、
を備える。
第1インバータ素子に1次巻線が直列接続され、第1インバータ素子のオンにより第1チョークコイルから第1インバータ素子に流れる電流を検出する第1カレントトランスと、
第2出力整流器に1次巻線が直列接続され、第1インバータ素子のオフにより第1チョークコイルから第1出力整流器に流れる電流を検出する第2カレントトランスと、
第2インバータ素子に1次巻線が直列接続され、第2インバータ素子のオンにより第2インバータ素子から第2チョークコイルに流れる電流を検出する第3カレントトランスと、
第2出力整流器に1次巻線が直列接続され、第1インバータ素子のオフにより第2出力整流器から第2チョークコイルに流れる電流を検出する第4カレントトランスと、
第1乃至第4カレントトランスの各2次巻線をダイオードオアにより合成接続して抵抗に電流検出信号を生成する電流検出回路と、
を備える。
第1インバータ素子と第2出力整流器の各々に直列接続された2つの1次巻線を備え、第1インバータ素子のオンにより第1チョークコイルから第1インバータ素子に流れる電流と、第1インバータ素子のオフにより第1チョークコイルから第1出力整流器に流れる電流を検出する第1カレントトランスと、
第2インバータ素子と第2出力整流器の各々に直列接続された2つの1次巻線を備え、第2インバータ素子のオンにより第2インバータ素子から第2チョークコイルに流れる電流と、第1インバータ素子のオフにより第2出力整流器から第2チョークコイルに流れる電流を検出する第2カレントトランスと、
第1及び第2カレントトランスの各2次巻線をダイオードオアにより合成接続して抵抗に電流検出信号を生成する電流検出回路と、
を備える。
交流入力端子と中点電位の間に接続されて両者の電位差を分圧して入力する抵抗分圧回路と、
抵抗分圧回路から入力した交流電位差を全波整流信号に変換してスイッチング制御回路に交流入力電圧として出力する絶対値回路と、
を備える。
直流出力電圧を1/2に分圧した出力分圧電圧を基準電圧として、基準電圧に対する中点電圧の電位差を検出して絶対値回路の入力に加え、電位差をなくして第1及び第2平滑コンデンサの両端電圧を等しくするようにスイッチング制御回路に電位差でオフセットされた交流入力電圧を加える。
サイリスタと並列にダイオードと電流制限抵抗の直列回路を接続した突入電流防止回路と、
各相のサイリスタに対し設けられ、多相交流電源の投入時にサイリスタをオフとし、投入から所定時間を経過したときにサイリスタをオンするサイリスタ駆動回路と、
を備える。
各相の第1入力整流器はサイリスタであり、
各相のサイリスタのアノードをダイオードを介して合成接続した後に電流制限抵抗を介して第1平滑コンデンサのプラス側に接続した突入電流防止回路と、
各相のサイリスタに対し設けられ、多相交流電源の投入時にサイリスタをオフとし、投入から所定時間を経過したときにサイリスタをオンするサイリスタ駆動回路と、
を備える。
(T)→(T相昇圧チョッパ回路10−1)→(22)→(P)→(S相昇圧チョッパ回路10−2)→(S)
もう1つの経路は次のようになる。
(R)→(R相昇圧チョッパ回路10−1)→(22)→(P)→(S相昇圧チョッパ回路10−2)→(S)
残りの区間B〜Lについても同様に、プラス側の電圧となっている交流入力端子からマイナス側となっている交流入力端子に向かい、各相の交流電圧のプラスとマイナスに応じたプラス側及びマイナス側の昇圧チョッパ回路10−1,10−2のスイッチング動作に伴い、交流入力電流が流れる。
R1=R2
となる必要条件の下に、交流入力電圧を全波整流波形に変換する絶対値動作を行う。
R1=R2
となる必要条件の下に、交流入力電圧を全波整流波形に変換する絶対値動作を行う。即ち、オペアンプ152は入力信号の絶対値の反転信号を出力する。
ここで抵抗170の抵抗値をR1、抵抗172の抵抗値をR2、抵抗178の値をR3、抵抗180の値をR4、抵抗182の値をR5とすると、
R1=R2,R3=R5,R4=R3/2
となる必要条件の下に、交流入力電圧を全波整流した波形に変換する絶対値動作が行われる。
10−12,22,32:マイナス側昇圧チョッパ回路
12−1〜12−3:制御回路
14:サイリスタ
16:チョークコイル
18:インバータ素子
20:出力ダイオード
22:コンデンサ
24:入力ダイオード
26:チョークコイル
28:インバータ素子
30:出力ダイオード
32:コンデンサ
34:ダイオード
36:電流制限抵抗
38,40,42,44:リップル吸収用コンデンサ
58−1,60−1,62−1,64−1:カレントトランス1次巻線
58−2,60−2,62−2,64−2:カレントトランス2次巻線
66,68:ドライブ回路
70:スイッチング制御回路
72:切換回路
73:切換制御回路
74:入力電圧検出回路
76:入力電流検出回路
78:バランス制御回路
Claims (11)
- 入力した多相交流電力を高力率に制御して直流電力に変換する力率改善回路に於いて、
多相交流の各相の交流電力を入力する複数の交流入力端子と、
前記各相の交流入力端子の電位と前記多相交流をスター接続した場合の中点電位に対しプラス電位となる交流入力を整流する第1入力整流器と、
前記各相の交流入力端子に加わる前記中点電位に対しマイナス電位となる交流入力を整流する第2入力整流器と、
前記各相の第1入力整流器に続いて前記中点電位に対しプラス側回路として設けられた第1チョークコイル、第1インバータ素子及び第1出力整流器を備えたプラス側インバータ回路と、
前記各相の第2入力整流器に続いて前記中点電位に対しマイナス側の回路として設けられた第2チョークコイル、第2インバータ素子及び第2出力整流器を備えたマイナス側インバータ回路と、
前記各相のプラス側インバータ回路とマイナス側インバータ回路のプラス側整流出力、中点電位、マイナス側整流出力の各々を合成し、第1平滑コンデンサと第2平滑コンデンサを中点電位を介して直列接続した回路に接続してコンデンサ両端から負荷側に直流電力を出力する平滑出力回路と、
前記各相の交流入力端子と前記中点電位との電位差を検出し、前記電位差がプラスであれば前記プラス側インバータ回路を入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにスイッチング制御し、前記電位差がマイナスであれば前記マイナス側インバータ回路を入力電流波形が入力電圧波形に相似形になるようにスイッチング制御する各相の制御回路と、
を設けたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記第1インバータ回路及び第2インバータ回路を昇圧チョッパ回路としたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、更に、
前記第1入力整流器と前記プラス側インバータ回路の第1チョークコイルの間から前記中点電位との間に接続されたリップル電流を流す第1リップル用コンデンサと、
前記第2入力整流器と前記マイナス側インバータ回路の第2チョークコイルの間から前記中点電位との間に接続されたリップル電流を流す第2リップル用コンデンサと、
を設けたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記制御回路は、
前記平滑出力回路のプラス側の平滑コンデンサの直流電圧を直流出力電圧として検出する出力電圧検出回路と、
前記交流入力端子に加わる交流電圧と前記中点電位との電位差を交流入力電圧として検出する入力電圧検出回路と、
前記第1チョークコイルと第2チョークコイルに流れる電流を交流入力電流として検出する入力電流検出回路と、
前記直流出力電圧を所定電圧に保つと同時に、前記交流入力電流の波形が前記交流入力電圧の波形に相似形になるように前記インバータ素子をスイッチングする制御信号を出力するスイッチング制御回路と、
前記交流入力端子の交流電圧と前記中点電位との電位差を検出し、前記電位差がプラスであれば前記スイッチング制御回路の制御信号を前記プラス側インバータ回路に切替出力して第1インバータ素子のみを駆動し、前記電位差がマイナスであれば前記スイッチング制御回路の制御信号を前記マイナス側インバータ回路に切換出力して第2インバータ素子のみを駆動する切換回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項4記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記入力電流検出回路は、
前記第1インバータ素子に1次巻線が直列接続され、前記第1インバータ素子のオンにより前記第1チョークコイルから第1インバータ素子に流れる電流を検出する第1カレントトランスと、
前記第2出力整流器に1次巻線が直列接続され、前記第1インバータ素子のオフにより前記第1チョークコイルから前記第1出力整流器に流れる電流を検出する第2カレントトランスと、
前記第2インバータ素子に1次巻線が直列接続され、第2インバータ素子のオンにより第2インバータ素子から前記第2チョークコイルに流れる電流を検出する第3カレントトランスと、
前記前記第2出力整流器に1次巻線が直列接続され、前記第1インバータ素子のオフにより前記第2出力整流器から前記第2チョークコイルに流れる電流を検出する第4カレントトランスと、
前記第1乃至第4カレントトランスの各2次巻線をダイオードオアにより合成接続して抵抗に電流検出信号を生成する電流検出回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項4記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記入力電流検出回路は、
前記第1インバータ素子と前記第2出力整流器の各々に直列接続された2つの1次巻線を備え、前記第1インバータ素子のオンにより前記第1チョークコイルから第1インバータ素子に流れる電流と、前記第1インバータ素子のオフにより前記第1チョークコイルから前記第1出力整流器に流れる電流を検出する第1カレントトランスと、
前記第2インバータ素子と前記第2出力整流器の各々に直列接続された2つの1次巻線を備え、前記第2インバータ素子のオンにより第2インバータ素子から前記第2チョークコイルに流れる電流と、前記第1インバータ素子のオフにより前記第2出力整流器から前記第2チョークコイルに流れる電流を検出する第2カレントトランスと、
前記第1及び第2カレントトランスの各2次巻線をダイオードオアにより合成接続して抵抗に電流検出信号を生成する電流検出回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項4記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記入力電圧検出回路は、
前記交流入力端子と中点電位の間に接続されて両者の電位差を分圧して入力する抵抗分圧回路と、
前記抵抗分圧回路から入力した交流電位差を全波整流信号に変換して前記スイッチング制御回路に交流入力電圧として出力する絶対値回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項7記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記制御回路は、
前記直流出力電圧を1/2に分圧した出力分圧電圧を基準電圧として、前記基準電圧に対する前記中点電圧の電位差を検出して前記絶対値回路の入力に加え、前記電位差をなくして前記第1及び第2平滑コンデンサの両端電圧を等しくするように前記スイッチング制御回路に前記電位差でオフセットされた交流入力電圧を加えることを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、前記第1インバータ回路の第1チョークコイルと前記第2インバータ回路の第2チョークコイルは、単一のコアに巻かれた1個のチョークコイルであることを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、
前記各相の第1入力整流器はサイリスタであり、
前記サイリスタと並列にダイオードと電流制限抵抗の直列回路を接続した突入電流防止回路と、
前記各相のサイリスタに対し設けられ、多相交流電源の投入時に前記サイリスタをオフとし、投入から所定時間を経過したときに前記サイリスタをオンするサイリスタ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
- 請求項1記載の多相交流力率改善回路に於いて、
前記各相の第1入力整流器はサイリスタであり、
各相の前記サイリスタのアノードをダイオードを介して合成接続した後に電流制限抵抗を介して前記第1平滑コンデンサのプラス側に接続した突入電流防止回路と、
前記各相のサイリスタに対し設けられ、多相交流電源の投入時に前記サイリスタをオフとし、投入から所定時間を経過したときに前記サイリスタをオンするサイリスタ駆動回路と、
を備えたことを特徴とする多相交流力率改善回路。
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