JP2011024300A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力電流に含まれる高調波成分をより一層低減することのできる電源装置を提供することを課題とする。
【解決手段】電源装置の制御回路において、互いにレベルが異なる第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２を用いてパルス生成を行い、第一パルスＰ１と、第二パルスＰ２、第三パルスＰ３、第四パルスＰ４とで、短絡時間を互いに異ならせて設定する。例えば、第一基準レベルＶｔｈ１を第二基準レベルＶｔｈ２よりも低いレベルに設定することで、第一パルスＰ１のパルス幅を広げて短絡時間を長く確保し、高調波を有効に低減する。
【選択図】図３

Description

本発明は、交流を直流に変換する電源装置に関する。

空気調和機を構成する圧縮機は、コンバータを用いて制御されている。ここで、コンバータへの入力電流に含まれる高調波成分は低減するのが望ましく、このためにこれまでも様々な手法が提案されている（例えば特許文献１）。

また、交流電源からの交流電圧が０Ｖになった（以下、これをゼロクロスと称することがある）後、交流電源を一定時間短絡させた後に間欠短絡に切り替え、さらに設定時間経過後、次のゼロクロスまで、交流電源の短絡を開放状態とする構成が提案されている。

また、交流電源からの交流電圧変動の半周期ごとにおけるスイッチング手段の短絡回数を、負荷またはインバータの周波数に応じて変更し、高力率・高昇圧能力を実現する構成も提案されている。

交流電圧変動の半周期毎に、交流電源を短絡するパルス信号のパルス幅を、リアクトルに流れる電流の変化が小さくなるように徐々に変化させる構成も提案されている。

交流電圧変動の半周期毎に、交流電源を短絡するスイッチング手段を、所定の周期で、複数回スイッチングさせる構成も提案されている。

交流電源の交流電圧または交流電流の変動のゼロクロスから、所定の遅延時間経過後に高調波低減用パルスを印加することで、力率の向上を図る構成が開示されている。

特開平２−２９９４７０号公報

しかしながら、上記のような様々な手法が提案されていながらも、常に、より一層、高調波成分を低減して力率を向上できる改良が望まれている。また、高調波成分を低減するために、制御回路への負荷の大きな演算を行わなければならない手法もあり、この点を併せて考慮して改良を図る必要がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、入力電流に含まれる高調波成分をより一層低減することのできる電源装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の電源装置は、交流電源より入力された交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流手段と、交流電源入力端子と整流手段との間に直列に接続された誘導性素子と、誘導性素子を介して整流手段に加えられる交流電圧経路間に並列に接続され、開閉動作をするスイッチ手段と、整流手段に並列に整流手段の直流端子側に接続された平滑手段と、交流電源から出力される交流電圧波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、スイッチ手段の開閉動作を制御する制御手段と、を備える。そして、制御手段は、スイッチ手段を所定の周期で複数回の開閉動作を行わせるため、予め定めた基準波形信号と基準レベルとを比較することで駆動パルス信号を生成する。駆動パルス信号は、スイッチ手段の開時間の長い長パルスと、長パルスに比較して開時間の短い短パルスとを有し、長パルスは、基準波形信号と第一基準レベルとを比較することで生成され、短パルスは、基準波形信号と、第一基準レベルとはレベルが異なる第二基準レベルとを比較することで生成されていることを特徴とする。

このような電源装置によれば、長パルスと短パルスとで、互いに異なるレベルを有する第一基準レベル、第二基準レベルとの比較によりパルスを生成することで、パルス幅を容易に異ならせることができる。
例えば、制御手段において、第一基準レベルまたは第二基準レベルを基準波形信号が上回るときに、スイッチ手段を開とするパルスを駆動パルス信号において生成する場合、第一基準レベルは、第二基準レベルよりも低いレベルを有するものとすれば、例え同一の波形に対してでも、第一基準レベルとの比較により生成されるパルスを、第二基準レベルとの比較により生成されるパルスよりもパルス幅を大きく確保できる。
ここで、長パルスは、基準波形信号に含まれる台形波と第一基準レベルとを比較することで生成し、短パルスは、基準波形信号に含まれる三角波と、第一基準レベルとはレベルが異なる第二基準レベルとを比較することで生成するのが好ましい。これにより、長パルスと短パルスのパルス幅の差を大きく確保できる。

駆動パルス信号は、ゼロクロス点から開始する交流電圧波形の半波長の前半期間内に、長パルスからなる第一パルスと、短パルスからなる第二パルスおよび第三パルスと、を有し、交流電圧波形の半波長の後半期間内に短パルスからなる第四パルスを有するものとすることができる。
ここで、基準波形信号において、第一パルスを生成するための台形波は、ＯＮ状態を時間幅Ｔ１維持した後、時間幅Ｔ１の立ち下がり時間を有するものとするのが好ましい。
また、基準波形信号において、第二パルス、第三パルス、第四パルスを生成するための三角波は、同一の時間幅Ｔ２を有するものとするのが好ましい。
第三パルスは、第二パルスに対し、当該第二パルスを生成するための三角波の時間幅Ｔ２と同一の時間幅Ｔ２だけ遅延するものとするのが好ましい。
第四パルスは、交流電圧波形の半波長をＴとしたときに、ゼロクロス点からの時間Ｔ３が０．８Ｔ≦Ｔ３≦０．９Ｔとなるタイミングで立ち上がるものとするのが好ましい。

さて、本発明の構成によれば、第一基準レベル、第二基準レベルのレベルを変更すれば、長パルスと短パルスの位相をずらすことなく、長パルス、短パルスのパルス幅を変えることができる。
なおここで、第一基準レベル、第二基準レベルは、固定のままとすることもできるが、電源装置の作動中に、これら第一基準レベル、第二基準レベルを変動させることもできる。
また、負荷に供給される負荷電流を検出する負荷電流検出部をさらに備え、制御手段は、負荷電流検出部で検出された負荷電流の大きさに応じ、第一パルス、第二パルス、第三パルス、第四パルスのパルス幅と、第二パルスの第一パルスに対する遅延時間と、第四パルスのゼロクロス点からの遅延時間とのうち、少なくとも一つを変動させるのが好ましい。
このとき、制御手段は、負荷電流検出部で検出された負荷電流の大きさと、第一パルス、第二パルス、第三パルス、第四パルスのパルス幅、第二パルスの第一パルスに対する遅延時間、第四パルスのゼロクロス点からの遅延時間の設定値のうちの少なくとも一つと、を関連付けた情報を予め記憶しているのが好ましい。これにより制御手段における演算負荷が軽減される。

本発明によれば、スイッチ手段を所定の周期で複数回の開閉動作を行わせるための駆動パルス信号を、スイッチ手段の開時間の長い長パルスと、開時間の短い短パルスとを有するものとし、長パルスは、基準波形信号と第一基準レベルとを比較することで生成し、短パルスは、基準波形信号と、第一基準レベルとはレベルが異なる第二基準レベルとを比較することで生成するものとした。このように、長パルスと短パルスとで、互いに異なるレベルを有する第一基準レベル、第二基準レベルとの比較によりパルスを生成することで、パルス幅を容易に異ならせることができる。これにより、入力電流に含まれる高調波成分を、より有効に低減することが可能となり、力率を向上させることができる。また、基準波形信号と、一定レベルを有した第一基準レベル、第二基準レベルとの比較であるため、駆動パルス信号生成のための演算処理も低負荷なものとなる。

本実施の形態における電源装置の回路構成を示す図である。 （ａ）は交流電源の電源電圧波形、（ｂ）は制御回路で発生する駆動パルス信号の波形、（ｃ）は入力電流の変化を示す図である。 駆動パルス信号の生成方法を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における空気調和機の圧縮機を制御するための電源装置１０の回路構成を説明するための図である。
この図１に示すように、電源装置１０は、交流電源１１に直列に接続されたリアクタ（誘導性素子）１２と、交流電源１１とリアクタ１２とに接続されたダイオードブリッジ１３ａ〜１３ｄにより構成された整流回路（整流手段）１３、整流回路１３と並列に接続されたコンデンサ１４ａで構成された平滑回路（平滑手段）１４と、平滑回路１４に接続された負荷１５と、を備えて構成されている。

また、電源装置１０は、交流電源１１をリアクタ１２を介して短絡させるスイッチング部材（スイッチ手段）１６と、スイッチング部材１６の断続を制御する、マイコン等からなる制御回路（制御手段）２０と、をさらに備えている。
そして、電源装置１０は、交流電源１１の両端には、交流電源１１の電圧を検出することで交流電源１１のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部（ゼロクロス検出手段）２１と、リアクタ１２の上流側において、負荷１５に供給される電流を検出する負荷電流検出部２２と、負荷１５の上流側で、負荷１５に供給される直流電圧を検出する負荷電圧検出部２３と、を備える。

制御回路２０は、これらゼロクロス検出部２１、負荷電流検出部２２、負荷電圧検出部２３における検出結果に基づいて、交流電源１１の電源電圧の変化（正弦波）に同期して、スイッチング部材１６の断続を制御する。制御回路２０は、ゼロクロス検出部２１で検出されたゼロクロス点に同期させて、スイッチング部材１６を駆動する駆動信号を生成し、この駆動信号をスイッチング部材１６の駆動回路（図示略）に伝達することで、スイッチング部材１６を断続させる。このような動作は、制御回路２０に予め記憶されたプログラムと設定値とに基づき、制御回路２０が所定の動作を行うことで実現される。

次に、電源装置１０の動作について説明する。
交流電源１１の電源電圧に同期して制御回路２０からオン信号が出力されると、スイッチング部材１６が閉じ、交流電源１１はリアクタ１２とダイオードブリッジ１３ａ，１３ｄ（または１３ｂ，１３ｃ）を介して短絡されて電流が流れ始め、この電流は次第に増加する。次に、電源電圧に同期して制御回路２０からオフ信号が出力されるとスイッチング部材１６は開き、それまでリアクタ１２を流れていた短絡電流は整流回路１３を介して平滑回路１４のコンデンサ１４ａの充電電流となって減少し始める。その後、交流電源１１の電源電圧がピーク電圧付近になると、前述の従来の直流電源装置の場合と同様に、ダイオードブリッジ１３ａ，１３ｄ（または１３ｂ，１３ｃ）の働きによってリアクタ１２と整流回路１３を介してコンデンサ１４ａの充電電流が流れる。そして、負荷１５には、コンデンサ１４ａに充電されている電圧が印加されることになる。

このときの各部の動作波形を図に示したものが図２である。図２（ａ）は交流電源の電源電圧波形の半周期を示し、（ｂ）は制御回路で発生する駆動パルス信号の波形を示し、（ｃ）は入力電流の変化を示している。

ここで、制御回路２０においては、図２（ｂ）に示すような駆動パルス信号を生成して出力するが、その詳細について以下に説明する。
制御回路２０においては、ゼロクロス検出部２１で検出されたゼロクロス点に同期させて、図３に示すような基準波形信号Ｓ１０を生成する。この基準波形信号Ｓ１０は、台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波（三角波）Ｓ１１ｂ、第２鋸波（三角波）Ｓ１１ｃ、第３鋸波（三角波）Ｓ１１ｄから構成されている。
台形波Ｓ１１ａは、ゼロクロス検出部２１でゼロクロス点が検出されると（このときを時間Ｔ０とする）、信号をＯＮし、時間幅Ｔ１ａだけ遅延させた後、時間幅Ｔ１ｂ（＝Ｔ１ａ）をかけて信号を立ち下げることで生成される。
第１鋸波Ｓ１１ｂは、台形波Ｓ１１ａが立ち下がった時点（＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂ）で、信号をＯＮとし、時間幅Ｔ２ａをかけて信号を立ち下げることで生成される。
第２鋸波Ｓ１１ｃは、第１鋸波Ｓ１１ｂが立ち下がった時点（＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂ＋Ｔ２ａ）から、時間幅Ｔ２ｂ（＝Ｔ２ａ）だけ遅延した時点（＝Ｔ１ａ＋Ｔ１ｂ＋Ｔ２ａ＋Ｔ２ｂ）で、信号をＯＮとし、時間幅Ｔ２ｃ（本実施形態ではＴ２ｃ＝Ｔ２ａ）をかけて信号を立ち下げることで生成される。
第３鋸波Ｓ１１ｄは、第２鋸波Ｓ１１ｃの後、ゼロクロス点から時間Ｔ３だけ経過した時点において信号をＯＮとし、時間幅Ｔ２ｄ（本実施形態ではＴ２ｄ＝Ｔ２ａ）をかけて信号を立ち下げることで生成される。

制御回路２０では、上記のようにして生成された基準波形信号Ｓ１０の台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波Ｓ１１ｂ、第２鋸波Ｓ１１ｃ、第３鋸波Ｓ１１ｄと、以下のように生成する第一基準レベル信号Ｓ２０、第二基準レベル信号Ｓ３０とを比較することで、駆動パルス信号Ｓ４０を出力する。
第一基準レベル信号Ｓ２０は、一定のレベルを有しており、第一基準レベル信号Ｓ２０の第一基準レベル（基準レベル）Ｖｔｈ１は、以下の式により算出される。
Ｖｔｈ１＝台形波振幅×Ｍ×Ｓｉｎ（Ｔ１ｂ／Ｔ５０×３６０°）
ここで、Ｍは、台形波の振幅に対する割合（例えば、台形波振幅の８０％）を示す予め定められた係数、Ｔ５０は、交流電源の周期で、周波数５０Ｈｚの交流電源の場合、Ｔ５０＝２０ｍｓである。
また、第二基準レベル信号Ｓ３０は、第一基準レベル信号Ｓ２０よりも高いレベルに設定され、その第二基準レベル（基準レベル）Ｖｔｈ２は、以下の式により算出される。
Ｖｔｈ２＝鋸波振幅×Ｍ×Ｓｉｎ（（Ｔ１ｂ＋（Ｔ２ａ＋Ｔ２ｂ））／Ｔ５０×３６０°）

ここで、上記の第一基準レベル信号Ｓ２０、第二基準レベル信号Ｓ３０は、上式のごとく、時間幅Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂによって定まる。これら時間幅Ｔ２ａ、Ｔ２ｂは、予め設定された基準値が用いられる。時間幅Ｔ２ａ、Ｔ２ｂは、高調波測定の最大次数（例えば４０次×５０Ｈｚ）の２倍以上に設定するのが好ましく、例えば、Ｔ２ａ＝Ｔ２ｂ＝１／５ｋＨｚ＝２００μｓとすることができる。
時間幅Ｔ１ｂは、電源装置１０の起動直後は、予め設定された基準値が用いられ、その後は、負荷電流検出部２２で検出された、負荷１５に供給される電流値に基づき、予め記憶されたテーブルから、電流値に関連付けられた時間幅Ｔ１（＝Ｔ１ａ＝Ｔ１ｂ）を読み出して用いられる。また、時間Ｔ３についても同様に、予め記憶されたテーブルから、電流値に関連付けられた時間幅Ｔ３が読み出される。表１は、そのテーブルの一例を示すものである。

このテーブルから読み出した時間幅Ｔ１、時間Ｔ３を用い、前記の第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２を算出するのである。

制御回路２０においては、上記のようにして算出された第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２と、前記の基準波形信号Ｓ１０を構成する台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波Ｓ１１ｂ、第２鋸波Ｓ１１ｃ、第３鋸波Ｓ１１ｄとを比較することで、駆動パルス信号Ｓ４０を生成する。これには、
台形波Ｓ１１ａ ＞ 第一基準レベルＶｔｈ１ ： パルスＯＮ
台形波Ｓ１１ａ ＜ 第一基準レベルＶｔｈ１ ： パルスＯＦＦ
第１鋸波Ｓ１１ｂ＞ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＮ
第１鋸波Ｓ１１ｂ＜ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＦＦ
第２鋸波Ｓ１１ｃ＞ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＮ
第２鋸波Ｓ１１ｃ＜ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＦＦ
第３鋸波Ｓ１１ｄ＞ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＮ
第３鋸波Ｓ１１ｄ＜ 第二基準レベルＶｔｈ２ ： パルスＯＦＦ
の条件により、パルスのＯＮ・ＯＦＦを決定する。
このようにして生成された駆動パルス信号Ｓ４０の例を図２（ｂ）および図３に示す。

ここで、本来は、パルス信号を生成するに際し、正弦波と三角波（鋸波）とを比較するのが一般的である。しかし、時間とともに変化する三角波と正弦波とを比較することでパルス信号を生成すると、制御回路２０を構成する処理部（マイコン等）における演算負荷が大きくなる。
そこで、上記のように、第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２と、前記の基準波形信号Ｓ１０とを比較してパルス信号を生成することで、制御回路２０における演算負荷を軽減できる。
ただしこの場合、第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２を用いて処理を行うことで、パルス信号のパルス幅に誤差が生じ得る。ここで、台形波Ｓ１１ａと第一基準レベルＶｔｈ１により生成される第一パルス（長パルス）Ｐ１、第１鋸波Ｓ１１ｂと第二基準レベルＶｔｈ２により生成される第二パルス（短パルス）Ｐ２、第２鋸波Ｓ１１ｃと第二基準レベルＶｔｈ２により生成される第三パルス（短パルス）Ｐ３、第３鋸波Ｓ１１ｄと第二基準レベルＶｔｈ２により生成される第四パルス（短パルス）Ｐ４のそれぞれにおけるパルス幅を、Ｗａ１、Ｗｂ１、Ｗｃ１、Ｗｄ１とする。そして台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波Ｓ１１ｂ、第２鋸波Ｓ１１ｃ、第３鋸波Ｓ１１ｄと正弦波Ｘとを比較した場合のパルス幅を、Ｗａ２、Ｗｂ２、Ｗｃ２、Ｗｄ２とする。すると、第一パルスＰ１、第二パルスＰ２、第三パルスＰ３、第四パルスＰ４のパルス幅の誤差は、（Ｗａ１―Ｗａ２）、（Ｗｂ１―Ｗｂ２）、（Ｗｃ１―Ｗｃ２）、（Ｗｄ１―Ｗｄ２）、となる。
本実施形態においては、第二パルスＰ２、第三パルスＰ３、第四パルスＰ４を、同じパルス幅として制御するため、第二基準レベルＶｔｈ２を、前記のごとく、
Ｖｔｈ２＝鋸波振幅×Ｍ×Ｓｉｎ（（Ｔ１ｂ＋（Ｔ２ａ＋Ｔ２ｂ））／Ｔ５０×３６０°）
としている。
これに対し、例えば、第二パルスＰ２のみを考えれば、
Ｖｔｈ２＝鋸波振幅×Ｍ×Ｓｉｎ（（Ｔ１ｂ＋Ｔ２ａ））／Ｔ５０×３６０°）
とした方が、精度が向上する。しかし、本実施形態においては、第二パルスＰ２、第三パルスＰ３、第四パルスＰ４を、同じパルス幅（Ｗｂ１＝Ｗｃ１＝Ｗｄ１）として制御するために第二基準レベルＶｔｈ２を前式で規定することで、第二パルスＰ２、第三パルスＰ３、第四パルスＰ４の全体において誤差を小さくすることができる。

制御回路２０においては、このようにして生成された駆動パルス信号Ｓ４０を出力することで、負荷１５への入力電流は図２（ｃ）のように、正弦波に近似したものとなり、高調波を有効に低減できる。
このとき、制御回路２０においては、駆動パルス信号Ｓ４０を、基準波形信号Ｓ１０を構成する台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波Ｓ１１ｂ、第２鋸波Ｓ１１ｃ、第３鋸波Ｓ１１ｄと、第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２とを比較することで生成する。このように、基準波形信号Ｓ１０を、正弦波ではなく、一定レベルを有した第一基準レベルＶｔｈ１、第二基準レベルＶｔｈ２と比較することで、制御回路２０における演算負荷を軽減できる。
また、駆動パルス信号Ｓ４０のパルス数を常時固定し、第二パルスＰ２〜第四パルスＰ４を固定幅とすることでも、制御回路２０における演算負荷を軽減できる。

生成された駆動パルス信号Ｓ４０は、電源電圧の半周期の前半期間において、短絡時間の長い第一パルスＰ１の後、短絡時間の短い第二パルスＰ２、第三パルスＰ３が出力され、後半期間において、短絡時間の短い第四パルスＰ４が出力される。特に、後半期間の第四パルスＰ４により、負荷１５への入力電流の波形を、正弦波に近似させるのに寄与することができる。この第四パルスＰ４を発生させるための第３鋸波Ｓ１１ｄは、他の台形波Ｓ１１ａ、第１鋸波Ｓ１１ｂ、第２鋸波Ｓ１１ｃとは独立した時間Ｔ３により、そのタイミングが制御されている。本実施形態においては、第四パルスＰ４を発生させる好ましい時間Ｔ３の範囲は、電源電圧変動の半周期をＴとすると、０．８Ｔ≦Ｔ３≦０．９Ｔ、より好ましくは０．８５Ｔ≦Ｔ３≦０．９Ｔである。

さらに、第三パルスＰ３により、高調波低減効果を上げることができる。
また、第二パルスＰ２と第三パルスＰ３との間隔の調節により、高調波低減効果を最大に得るだけでなく、高調波低減効果は少し低下するが、複数パルス制御によるリアクタの電磁音を抑えるという選択も可能となる。（必要に応じて、高調波低減効果とリアクタ電磁音抑制効果とのバランスを、時間幅Ｔ２ｂの設定により調節可能）

上記のようにして、本実施形態の電源装置１０によれば、制御回路２０における演算処理の負荷を軽減しつつ、入力電流に含まれる高調波成分を有効に低減することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、電源装置１０の制御回路２０における駆動パルス信号Ｓ４０の生成について説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、各設定値等は適宜変更することが可能であるのは言うまでもない。
また、第一基準レベルＶｔｈ１を第二基準レベルＶｔｈ２よりも低いレベルに設定することで、第一パルスＰ１のパルス幅を広げて短絡時間を長く確保するようにしたが、他のパルスについても、同様にレベルを異ならせて短絡時間を長く確保したり、短くしたりすることが可能である。さらには、３以上の互いに異なる基準レベルを用いることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…電源装置、１１…交流電源、１２…リアクタ（誘導性素子）、１３…整流回路（整流手段）、１３ａ〜１３ｄ…ダイオードブリッジ、１４…平滑回路（平滑手段）、１４ａ…コンデンサ、１５…負荷、１６…スイッチング部材（スイッチ手段）、２０…制御回路（制御手段）、２１…ゼロクロス検出部（ゼロクロス検出手段）、２２…負荷電流検出部、２３…負荷電圧検出部、Ｐ１…第一パルス（長パルス）、Ｐ２…第二パルス（短パルス）、Ｐ３…第三パルス（短パルス）、Ｐ４…第四パルス（短パルス）、Ｓ１０…基準波形信号、Ｓ１１ａ…台形波、Ｓ１１ｂ、Ｓ１１ｃ、Ｓ１１ｄ…鋸波（三角波）、Ｓ２０…第一基準レベル信号、Ｓ３０…第二基準レベル信号、Ｓ４０…駆動パルス信号、Ｔ０…時間、Ｔ１、Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ…時間幅、Ｔ２、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃ、Ｔ２ｄ…時間幅、Ｔ３…時間、Ｖｔｈ１…第一基準レベル（基準レベル）、Ｖｔｈ２…第二基準レベル（基準レベル）

Claims (11)

1. 交流電源より入力された交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流手段と、
   交流電源入力端子と前記整流手段との間に直列に接続された誘導性素子と、
   前記誘導性素子を介して前記整流手段に加えられる交流電圧経路間に並列に接続され、開閉動作をするスイッチ手段と、
   前記整流手段に並列に前記整流手段の直流端子側に接続された平滑手段と、
   前記交流電源から出力される交流電圧波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段と、
   前記スイッチ手段の開閉動作を制御する制御手段と、
   を備え
   前記制御手段は、前記スイッチ手段を所定の周期で複数回の開閉動作を行わせるため、予め定めた基準波形信号と基準レベルとを比較することで駆動パルス信号を生成し、
   前記駆動パルス信号は、前記スイッチ手段の開時間の長い長パルスと、前記長パルスに比較して開時間の短い短パルスとを有し、前記長パルスは、前記基準波形信号と第一基準レベルとを比較することで生成され、前記短パルスは、前記基準波形信号と、前記第一基準レベルとはレベルが異なる第二基準レベルとを比較することで生成されていることを特徴とする電源装置。
2. 前記制御手段は、前記第一基準レベルまたは前記第二基準レベルを前記基準波形信号が上回るときに、前記スイッチ手段を開とするパルスを前記駆動パルス信号において生成し、
   前記第一基準レベルは、前記第二基準レベルよりも低いレベルを有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記長パルスは、前記基準波形信号に含まれる台形波と第一基準レベルとを比較することで生成され、前記短パルスは、前記基準波形信号に含まれる三角波と、前記第一基準レベルとはレベルが異なる第二基準レベルとを比較することで生成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
4. 前記駆動パルス信号は、前記ゼロクロス点から開始する前記交流電圧波形の半波長の前半期間内に、前記長パルスからなる第一パルスと、前記短パルスからなる第二パルスおよび第三パルスと、を有し、前記交流電圧波形の半波長の後半期間内に前記短パルスからなる第四パルスを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 前記基準波形信号において、前記第一パルスを生成するための前記台形波は、ＯＮ状態を時間幅Ｔ１維持した後、時間幅Ｔ１の立ち下がり時間を有することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記基準波形信号において、前記第二パルス、前記第三パルス、前記第四パルスを生成するための前記三角波は、同一の時間幅Ｔ２を有していることを特徴とする請求項４または５に記載の電源装置。
7. 前記第三パルスは、前記第二パルスに対し、当該第二パルスを生成するための前記三角波の時間幅Ｔ２と同一の時間幅Ｔ２だけ遅延していることを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
8. 前記第四パルスは、前記交流電圧波形の半波長をＴとしたときに、前記ゼロクロス点からの時間Ｔ３が０．８Ｔ≦Ｔ３≦０．９Ｔとなるタイミングで立ち上がることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の電源装置。
9. 前記負荷に供給される負荷電流を検出する負荷電流検出部をさらに備え、
   前記制御手段は、前記負荷電流検出部で検出された前記負荷電流の大きさに応じ、前記第一パルス、前記第二パルス、前記第三パルス、前記第四パルスのパルス幅と、前記第二パルスの前記第一パルスに対する遅延時間と、前記第四パルスの前記ゼロクロス点からの遅延時間とのうち、少なくとも一つを変動させることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の電源装置。
10. 前記制御手段は、前記負荷電流検出部で検出された前記負荷電流の大きさと、前記第一パルス、前記第二パルス、前記第三パルス、前記第四パルスのパルス幅、前記第二パルスの前記第一パルスに対する遅延時間、前記第四パルスの前記ゼロクロス点からの遅延時間の設定値のうちの少なくとも一つと、を関連付けた情報を予め記憶していることを特徴とする請求項９に記載の電源装置。
11. 前記制御手段は、前記負荷電流検出部で検出された前記負荷電流の大きさに応じ、前記第一基準レベル、前記第二基準レベルを変動させることを特徴とする請求項９または１０に記載の電源装置。

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