JP2010178408A - Dc power supply apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源回路を制御する直流電源装置であって、特に、力率改善回路の直流電圧可変機能を用いた直流電源装置、およびその直流電源装置を用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a DC power supply device that controls a power supply circuit, and more particularly to a DC power supply device that uses a DC voltage variable function of a power factor correction circuit, and an air conditioner that uses the DC power supply device.
直流電源装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流し平滑する整流平滑手段と、前記交流電源と前記整流平滑手段の一方の交流入力端との間に接続されたリアクタと、前記交流電源を前記リアクタを介して短絡するスイッチング手段と、前記交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記整流平滑手段の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出手段と、前記直流電圧検出手段の出力を参照し前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング手段を短絡させる制御手段で構成される。前記制御手段が前記遅延期間△d(0≦d)及び前記オン期間△t(0≦t)を変更することにより、出力直流電圧値が制御される。 The DC power supply device includes a rectifying / smoothing unit that rectifies and smoothes an AC voltage from an AC power source into a DC voltage, a reactor connected between the AC power source and one AC input terminal of the rectifying / smoothing unit, and the AC Switching means for short-circuiting a power supply via the reactor, zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC power supply, DC voltage detection means for detecting and outputting an output DC voltage value of the rectifying and smoothing means, and the DC voltage Referring to the output of the detection means, the control means is configured to short-circuit the switching means continuously only during the ON period Δt (0 ≦ t) after the delay period Δd (0 ≦ d) of the zero cross point. The control means changes the delay period Δd (0 ≦ d) and the on period Δt (0 ≦ t), thereby controlling the output DC voltage value.
従来、直流電圧を所望の値に制御するためには、制御手段が目標直流電圧と前記直流電圧検出手段の出力の差分を参照し前記オン期間△t(0≦t)を可変させることにより実現される。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to control the DC voltage to a desired value, the control means refers to the difference between the target DC voltage and the output of the DC voltage detecting means and varies the ON period Δt (0 ≦ t). Is done. (For example, refer to Patent Document 1).
図4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4に示されるとおり、直流電源装置は交流電源1からの交流電圧を整流平滑部2で直流電圧に変換し、平滑コンデンサにより直流電圧のリップル成分は削除される。そして平滑化された直流電圧はインバータ部3に入力され、電動機4は駆動されている。また、交流電源1と一方の交流入力端との間にリアクタ5が接続されており、前記交流電源1を前記リアクタ5を介して短絡する短絡部6と、前記交流電源1のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部7と、前記整流平滑部の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出部8と、前記直流電圧検出部の出力を参照し前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング部を短絡させる制御部9が接続されている。制御部9は、直流電圧を所望の値に制御するために目標直流電圧と前記直流電圧検出手段の出力の差分を参照し前記オン期間△t(0≦t)を可変させる。図5は交流電源から直流電源装置に入力される電流とオン期間△tの関係を示しており、AC200Vにおいて目標直流電圧が255Vの場合、3.0A以上ではオン期間△tが0より大きくなり、入力電流が大きくなるほどオン期間△tは大きくなり、直流電源電圧は一定値に保たれる。
しかしながら、前記従来の構成では、オン期間△tが0と0より大となる境界付近の入力電流において、直流電源の負荷によっては、前記スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生することがある。前記短絡電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期では、リアクタから発生する騒音レベルが異なるため、電源周期ごとの騒音レベルの違いによりリアクタから異音が発生するという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, in the input current near the boundary where the ON period Δt is greater than 0 and 0, depending on the load of the DC power supply, the current that short-circuits the switching unit does not flow with the power supply cycle in which the reactor flows. Power supply cycles may occur alternately. Since the noise level generated from the reactor is different between the power cycle in which the short-circuit current flows in the reactor and the power cycle in which the short-circuit current does not flow, there is a problem that abnormal noise is generated from the reactor due to the difference in the noise level in each power cycle.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リアクタから異音が発生させることなく直流電圧を所定の値に制御する直流電源装置を供給することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a DC power supply device that controls a DC voltage to a predetermined value without generating abnormal noise from a reactor.
前記従来の課題を解決するために、本発明の直流電源装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流し平滑する整流平滑手段と、前記交流電源と前記整流平滑手段の一方の交流入力端との間に接続されたリアクタと、前記交流電源を前記リアクタを介して短絡するスイッチング手段と、前記交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記整流平滑手段の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出手段と、前記直流電圧検出手段の出力を参照し前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング手段を短絡させる制御手段とを備えた直流電源装置に負荷量を検出する負荷量検出手段を設けたものである。 In order to solve the conventional problems, a DC power supply apparatus according to the present invention includes a rectifying / smoothing means for rectifying and smoothing an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage, and an AC input of one of the AC power supply and the rectifying / smoothing means. A reactor connected between the terminals, a switching means for short-circuiting the AC power supply via the reactor, a zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC power supply, and an output DC voltage value of the rectifying and smoothing means DC voltage detecting means for detecting and outputting, and referring to the output of the DC voltage detecting means, continuously during the ON period Δt (0 ≦ t) after the delay time Δd (0 ≦ d) of the zero cross point. A DC power supply device including a control unit that short-circuits the switching unit is provided with a load amount detection unit that detects a load amount.
前記制御手段は、前記直流電圧検出手段の出力が目標直流電圧になるようオン期間△tを制御し、前記オン期間△tが0から0を上回る値に移行するのは前記負荷量検出手段で検出した負荷量が予め設定された値以上になった時としている。 The control means controls the ON period Δt so that the output of the DC voltage detection means becomes a target DC voltage, and the load amount detection means shifts the ON period Δt from 0 to a value exceeding 0. The detected load amount is equal to or greater than a preset value.
これにより、オン期間△tが0と0より大となる境界付近の入力電流においても、前記スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生することを回避することが可能となる。 As a result, even in the case of the input current near the boundary where the ON period Δt is greater than 0, it is avoided that the power cycle in which the current short-circuited the switching unit flows and the power cycle in which the current does not flow alternately occur. It becomes possible.
本発明の直流電源装置は、スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生しないことにより、リアクタから異音が発生しなくなり、直流電源装置の騒音低減が可能となる。 In the DC power supply device of the present invention, since the power supply cycle in which the current short-circuited the switching unit does not flow and the power supply cycle in which the current does not flow do not occur alternately, abnormal noise is not generated from the reactor, and noise of the DC power supply device can be reduced. It becomes.
第1の発明は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流し平滑する整流平滑手段と、前記交流電源と前記整流平滑手段の一方の交流入力端との間に接続されたリアクタと、前記交流電源を前記リアクタを介して短絡するスイッチング手段と、前記交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記整流平滑手段の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出手段と、前記直流電圧検出手段の出力を参照し前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング手段を短絡させる制御手段とを有する直流電源装置において、前記直流電源装置の負荷量を検出する負荷量検出手段を設け、前記制御手段は、前記直流電圧検出手段の出力が目標直流電圧になるようオン期間△tを制御し、前記オン期間△tが0から0を上回る値に移行するのは前記負荷量検出手段で検出した負荷量が予め設定された値以上になった時にする。 The first invention comprises a rectifying / smoothing means for rectifying and smoothing an AC voltage from an AC power supply into a DC voltage, a reactor connected between the AC power supply and one AC input terminal of the rectifying / smoothing means, Switching means for short-circuiting an AC power supply via the reactor, zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC power supply, DC voltage detection means for detecting and outputting an output DC voltage value of the rectifying and smoothing means, and the DC DC having a control means for continuously short-circuiting the switching means only during the ON period Δt (0 ≦ t) after the delay period Δd (0 ≦ d) of the zero crossing point with reference to the output of the voltage detection means In the power supply device, load amount detection means for detecting a load amount of the DC power supply device is provided, and the control means is configured to turn on period Δ so that the output of the DC voltage detection means becomes a target DC voltage. Controls, the the on-period △ t is shifted to a value greater than 0 from 0 to when the amount detected load is equal to or greater than a preset value, which in the load detecting means.
これにより、オン期間△tが0と0より大となる境界付近の入力電流においても、前記スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生することを回避し、スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生しないことにより、リアクタから異音が発生しなくなり、直流電源装置の騒音低減が可能となる。 As a result, even in the case of the input current near the boundary where the on period Δt is greater than 0, it is possible to avoid alternately generating a power cycle in which the current short-circuiting the switching unit flows and a power cycle in which the current does not flow. Since the power cycle in which the current when the switching unit is short-circuited does not occur alternately and the power cycle in which the current does not flow in the reactor does not occur, no abnormal noise is generated from the reactor, and the noise of the DC power supply device can be reduced.
第2の発明は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に整流し平滑する整流平滑手段と、前記交流電源と前記整流平滑手段の一方の交流入力端との間に接続されたリアクタと、前記交流電源を前記リアクタを介して短絡するスイッチング手段と、前記交流電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、前記整流平滑手段の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出手段と、前記直流電圧検出手段の出力を参照し電源半周期中に1回または複数回前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング手段を短絡させる制御手段とを有する直流電源装置にお
いて、前記直流電源装置の負荷量を検出する負荷量検出手段を設け、前記制御手段は、前記直流電圧検出手段の出力が目標直流電圧になるようオン期間△tを制御し、電源半周期中のスイッチング回数が1回から複数回に移行するのは前記負荷量検出手段で検出した負荷量が予め設定された値以上になった時にする。
The second invention includes a rectifying / smoothing means for rectifying and smoothing an AC voltage from an AC power source into a DC voltage, a reactor connected between the AC power source and one AC input terminal of the rectifying / smoothing means, Switching means for short-circuiting an AC power supply via the reactor, zero-cross detection means for detecting a zero-cross point of the AC power supply, DC voltage detection means for detecting and outputting an output DC voltage value of the rectifying and smoothing means, and the DC With reference to the output of the voltage detection means, the switching is performed continuously only during the ON period Δt (0 ≦ t) after the delay period Δd (0 ≦ d) of the zero crossing point once or a plurality of times during a half cycle of the power supply. A DC power supply device having a control means for short-circuiting means, provided with a load amount detection means for detecting a load amount of the DC power supply device, wherein the control means has an output of the DC voltage detection means. The ON period Δt is controlled so as to become a DC voltage, and the number of times of switching during one half cycle of the power supply shifts from one time to a plurality of times when the load amount detected by the load amount detecting means exceeds a preset value. To do.
これにより、複数回目のオン期間△tが0と0より大となる境界付近の入力電流においても、前記スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生することを回避し、スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生しないことにより、リアクタから異音が発生しなくなり、直流電源装置の騒音低減が可能となる。 As a result, even in the case of the input current near the boundary where the plurality of ON periods Δt are greater than 0 and 0, the power cycle in which the current short-circuiting the switching unit flows to the reactor and the power cycle in which the current does not flow alternately occur. Therefore, the power cycle in which the current short-circuited in the switching unit does not flow alternately and the power cycle in which the current does not flow are not alternately generated, so that no abnormal noise is generated from the reactor and the noise of the DC power supply device can be reduced.
第3の発明は、特に、第1から第2の発明の直流電源装置を、室内機と室外機のそれぞれに熱交換器温度検出手段を備えた空気調和機に使用し、暖房運転時には、室内機の熱交換器に配した室内熱交換器温度検出手段を用い、冷房運転時には室外機の熱交換器に配した室外熱交換器温度検出手段を用い、それぞれの運転状態において検出した熱交換の温度を三相電動機に負荷量とすることにより、負荷量検出手段を新たに設けることなく、安価で低騒音な空気調和機を実現するものである。 In particular, the third invention uses the direct-current power supply device of the first to second inventions in an air conditioner having a heat exchanger temperature detecting means in each of the indoor unit and the outdoor unit, and during heating operation, Using the indoor heat exchanger temperature detection means arranged in the heat exchanger of the machine, and during the cooling operation, using the outdoor heat exchanger temperature detection means arranged in the heat exchanger of the outdoor unit, the heat exchange detected in each operation state By using the temperature as a load amount in the three-phase motor, an inexpensive and low-noise air conditioner is realized without newly providing load amount detection means.
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は本発明の実施の形態1におけるブロック図を示すものである。直流電源装置は交流電源1からの交流電圧を整流平滑部2で直流電圧に変換し、平滑コンデンサにより直流電圧のリップル成分は削除される。そして平滑化された直流電圧はインバータ部3に入力され、電動機4は駆動されている。また、交流電源1と一方の交流入力端との間にリアクタ5が接続されており、前記交流電源1を前記リアクタ5を介して短絡する短絡部(スイッチング部)6と、前記交流電源1のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部7と、前記整流平滑部の出力直流電圧値を検出し出力する直流電圧検出部8と、前記直流電圧検出部の出力を参照し前記ゼロクロス点の遅延期間△d(0≦d)後からオン期間△t(0≦t)の間だけ連続的に前記スイッチング部を短絡させる制御部9が接続されている。電動機4には負荷量を検出する負荷量検出手段10が設けられ、負荷量検出手段で検出した負荷量は制御部9に入力される。制御部9は、直流電圧を所望の値に制御するために目標直流電圧と前記直流電圧検出手段の出力の差分を参照し前記オン期間△t(0≦t)を可変させるが、前記オン期間△tが0から0を上回る値に移行するのは前記負荷量検出手段が検出した負荷量が予め設定された値以上となった時にしている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a block diagram according to the first embodiment of the present invention. The DC power supply device converts an AC voltage from the
以上のように構成された直流電源装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the DC power supply device configured as described above will be described below.
図2は交流電源から直流電源装置に入力される電流とオン期間△tの関係を示しており、AC200Vにおいて目標直流電圧が255Vの場合、オン期間△tが0の状態でAC3.0Aで直流電圧と目標直流電圧が一致する。直流電源装置に入力される電流がAC3.0Aより大きくなると、直流電圧が目標直流電圧よりも低下するが、前記負荷量検出手段が検出した負荷量が予め設定された負荷量以上となるAC3.8Aまでは、オン期間△tが0で継続する。
AC3.8A超でオン期間△tが0より大きくなる。なお、入力電流がAC3.8A超から減少する場合については、AC3.0Aにてオン期間△tが0となる。
入力電流がAC3.0A付近で安定している場合において、前記スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電源周期が交互に発生することを回避することができる。スイッチング部を短絡した電流がリアクタに流れる電源周期と流れない電
源周期が交互に発生しないことにより、リアクタから異音発生が無くなり、直流電源装置の騒音低減が可能となる。
FIG. 2 shows the relationship between the current input from the AC power source to the DC power supply device and the ON period Δt. When the target DC voltage is 255 V at AC 200 V, the DC is AC 3.0 A with the ON period Δt being zero. The voltage matches the target DC voltage. When the current input to the DC power supply device becomes larger than AC 3.0A, the DC voltage is lower than the target DC voltage, but the load amount detected by the load amount detecting means is equal to or greater than a preset load amount. Up to 8A, the on period Δt continues to be zero.
When AC is over 3.8 A, the ON period Δt becomes larger than 0. Note that when the input current decreases from AC 3.8 A or more, the ON period Δt becomes 0 at AC 3.0 A.
When the input current is stable in the vicinity of AC 3.0 A, it is possible to avoid alternately generating a power cycle in which the current short-circuiting the switching unit flows through the reactor and a power cycle in which the current does not flow. Since the power supply cycle in which the current that short-circuits the switching unit does not flow in the reactor and the power cycle in which the current does not flow are not alternately generated, no abnormal noise is generated from the reactor, and noise in the DC power supply device can be reduced.
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2におけるブロック図を示すものである。11は空気調和機の室内機、12は室外機であり、13は圧縮機である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram according to the second embodiment of the present invention. 11 is an indoor unit of an air conditioner, 12 is an outdoor unit, and 13 is a compressor.
冷房運転時には、室外熱交換器温度検出手段15で検出した室外熱交換温度を、暖房運転時には室内熱交換機温度検出手段14で検出した室内熱交換機温度を負荷量とすることで、負荷量検出手段10を新たに設けることなく、安価で低騒音な空気調和機を実現するものである。 By using the outdoor heat exchange temperature detected by the outdoor heat exchanger temperature detection means 15 during the cooling operation as the load amount and the indoor heat exchanger temperature detected by the indoor heat exchanger temperature detection means 14 during the heating operation, the load amount detection means Thus, an inexpensive and low-noise air conditioner is realized without newly providing 10.
以上のように、本発明にかかる直流電源装置は、リアクタ騒音を抑制ながらに直流電圧を供給することがさせることが可能となるので空気調和機やヒートポンプ方式給湯機など夜間動作し静音性が求められる家電製品に適用できる。 As described above, the direct-current power supply device according to the present invention can supply direct-current voltage while suppressing reactor noise, so that it operates at night such as an air conditioner or a heat pump hot water heater and requires quietness. Applicable to household electrical appliances.
1 交流電源
2 整流平滑部
3 インバータ部
4 電動機
5 リアクタ
6 短絡部
7 ゼロクロス検出部
8 直流電圧検出部
9 制御部
10 負荷量検出手段
11 空気調和機の室内機
12 空気調和機の室外機
13 圧縮機
14 室内熱交換器温度検出手段
15 室外熱交換器温度検出手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009014959A JP2010178408A (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Dc power supply apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009014959A JP2010178408A (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Dc power supply apparatus |
Publications (1)
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JP2010178408A true JP2010178408A (en) | 2010-08-12 |
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ID=42708815
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009014959A Pending JP2010178408A (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Dc power supply apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2010178408A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016119768A (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 敏夫 竹川 | Power supply device |
-
2009
- 2009-01-27 JP JP2009014959A patent/JP2010178408A/en active Pending
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