JP2015192498A - Ac regulated power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流安定化電源装置に関する。 The present invention relates to an AC stabilized power supply device.
交流電源の電圧変動を補償し、負荷への印加電圧を安定化する交流安定化電源装置としては、例えば、交流電源から印加される電圧が負荷の許容電圧範囲を超えた場合に補償電圧の注入を行い、許容電圧範囲内である場合には補償電圧の注入を行わないとした技術が開示されている(例えば、特許文献1)。これにより、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲において、交流電源から負荷への供給電力損失を小さくすることができるとされている。 As an AC stabilized power supply device that compensates for voltage fluctuations of the AC power supply and stabilizes the voltage applied to the load, for example, when the voltage applied from the AC power supply exceeds the allowable voltage range of the load, the compensation voltage is injected. A technique is disclosed in which the compensation voltage is not injected when the voltage is within the allowable voltage range (for example, Patent Document 1). As a result, it is said that power supply loss from the AC power source to the load can be reduced in a voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation.
上記従来技術では、交流電源から負荷への電力供給経路に常時注入トランスが介在することとなる。このため、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲においても注入トランスに励磁電流が流れることとなり非効率である。 In the above prior art, the injection transformer is always present in the power supply path from the AC power source to the load. For this reason, an excitation current flows through the injection transformer even in a voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation, which is inefficient.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲における電力損失を抑制可能な交流安定化電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an AC stabilized power supply device that can suppress power loss in a voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第1の側面にかかる交流安定化電源装置は、商用電源から印加される交流電圧を負荷の電圧許容範囲内に補償して前記負荷に印加する交流安定化電源装置であって、前記交流電圧を変圧するトランスと、前記トランスへの前記交流電圧の印加の有無を切り替える第1のスイッチと、前記負荷への印加電圧を前記トランスにより変圧された電圧と前記交流電圧との何れか一方に切り替える第2のスイッチと、前記交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記交流電圧に応じて、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an AC stabilized power supply device according to a first aspect of the present invention compensates an AC voltage applied from a commercial power source within a voltage allowable range of a load, and An AC stabilized power supply device to be applied to a load, the transformer for transforming the AC voltage, a first switch for switching presence / absence of application of the AC voltage to the transformer, and the voltage applied to the load to the transformer A second switch for switching to one of the voltage transformed by the voltage and the AC voltage, voltage detection means for detecting the AC voltage, and the first switch and the second switch according to the AC voltage. And a control means for controlling the switch.
また、本発明の第2の側面にかかる交流安定化電源装置は、本発明の第1の側面にかかる交流安定化電源装置において、前記制御手段は、前記交流電圧が前記電圧許容範囲内にある場合に、前記負荷に前記交流電圧を印加するように前記第2のスイッチを制御すると共に、前記トランスへの前記交流電圧の印加を停止するように前記第1のスイッチを制御することを特徴とする。 The AC stabilized power supply according to the second aspect of the present invention is the AC stabilized power supply according to the first aspect of the present invention, wherein the control means has the AC voltage within the allowable voltage range. In this case, the second switch is controlled to apply the AC voltage to the load, and the first switch is controlled to stop the application of the AC voltage to the transformer. To do.
また、本発明の第3の側面にかかる交流安定化電源装置は、本発明の第2の側面にかかる交流安定化電源装置において、前記制御手段は、前記交流電圧が前記電圧範囲内であることを検出した場合に、前記第2のスイッチを制御した後に、前記第1のスイッチを制御することを特徴とする。 Moreover, the AC stabilized power supply according to the third aspect of the present invention is the AC stabilized power supply according to the second aspect of the present invention, wherein the control means has the AC voltage within the voltage range. When the first switch is detected, the first switch is controlled after the second switch is controlled.
また、本発明の第4の側面にかかる交流安定化電源装置は、本発明の第1の側面にかかる交流安定化電源装置において、前記制御手段は、前記交流電圧が少なくとも前記電圧許容範囲外にある場合に、前記トランスに前記交流電圧を印加するように前記第1のスイッチを制御すると共に、前記負荷に前記トランスにより変圧された電圧を印加するように前記第2のスイッチを制御することを特徴とする。 Further, the AC stabilized power supply according to the fourth aspect of the present invention is the AC stabilized power supply according to the first aspect of the present invention, wherein the control means has the AC voltage at least outside the voltage allowable range. In some cases, controlling the first switch to apply the AC voltage to the transformer, and controlling the second switch to apply the voltage transformed by the transformer to the load. Features.
また、本発明の第5の側面にかかる交流安定化電源装置は、本発明の第4の側面にかかる交流安定化電源装置において、前記制御手段は、前記交流電圧が前記電圧範囲外であることを検出した場合に、前記第1のスイッチを制御した後に、前記第2のスイッチを制御することを特徴とする。 The AC stabilized power supply according to the fifth aspect of the present invention is the AC stabilized power supply according to the fourth aspect of the present invention, wherein the control means is such that the AC voltage is outside the voltage range. When the first switch is detected, the second switch is controlled after the first switch is controlled.
本発明によれば、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲における電力損失を抑制できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress power loss in a voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation.
以下に、本発明にかかる交流安定化電源装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an AC stabilized power supply device according to the present invention will be described below in detail 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、実施の形態1にかかる交流安定化電源装置100の一構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる交流安定化電源装置100は、入力端(L1,N1端子)が商用電源1に、出力端(L2,N2端子)が負荷7に接続され、商用電源1から印加される交流電圧を負荷7の電圧許容範囲内に補償して負荷7に印加する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the AC stabilized
交流安定化電源装置100は、商用電源1から印加される交流電圧を変圧するトランス2と、トランス2への交流電圧の印加の有無を切り替える第1のスイッチ3と、負荷7への印加電圧をトランス2により変圧された電圧と交流電圧との何れか一方に切り替える第2のスイッチ4と、電圧検出手段5と、制御手段6とを備えている。
The AC stabilized
電圧検出手段5は、L1−N1端子間に接続され、商用電源1の電圧を検出する。また、制御手段6は、電圧検出手段5から出力される商用電源1の電圧に応じて、第1のスイッチ3及び第2のスイッチ4を制御する。
The voltage detection means 5 is connected between the L1-N1 terminals and detects the voltage of the
本実施の形態では、トランス2は、1つの巻線の一部を一次側と二次側とで共用する単巻トランスである。このトランス2には、巻線の中間点に接続された電源入力端子P、巻線の一方端に接続された接地端子G、及び巻線の各点に接続された複数の変圧出力端子Sb,Sc,Sd,Seが設けられている。電源入力端子PがL1端子に接続され、接地端子Gが第1のスイッチ3の一方端に接続されている。
In the present embodiment, the
第1のスイッチ3は、他方端がN1,N2端子に接続されている。この第1のスイッチ3が制御手段6により閉制御されることにより、商用電源1からトランス2に交流電圧が印加される。
The other end of the
第2のスイッチ4は、L1端子に接続された接点a及びトランス2の複数の変圧出力端子Sb,Sc,Sd,Seに対応して設けられた各接点b,c,d,eを有している。この第2のスイッチ4が制御手段6により切り替えられることにより、商用電源1から印加される交流電圧あるいはトランス2により変圧された電圧の何れかが負荷7に印加される。
The second switch 4 has a contact a connected to the L1 terminal and each contact b, c, d, e provided corresponding to the plurality of transformer output terminals Sb, Sc, Sd, Se of the
つぎに、本実施の形態にかかる交流安定化電源装置100の動作について、図1及び図2を参照して説明する。図2は、実施の形態1にかかる安定化電源装置100の商用電源1の電圧範囲に応じた各部状態例を示す図である。なお、本実施の形態では、負荷7の電圧許容範囲が90V以上110V以下であるものとしている。また、図2に示す例では、交流安定化電源装置100による電圧補償範囲が75V≦X<125Vである場合の例を示し、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が95V≦X<105Vの範囲である場合を状態A、75V≦X<85Vの範囲である場合を状態B、85V≦X<95Vの範囲である場合を状態C、105V≦X<115Vの範囲である場合を状態D、115V≦X<125Vの範囲である場合を状態Eとしている。
Next, the operation of the AC stabilized
図2に示すように、本実施の形態では、状態A、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が95V≦X<105Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3を開制御し、第2のスイッチ4の接点aを選択するように制御する。これにより、トランス2に商用電源1からの交流電圧が印加されず、商用電源1からの交流電圧が負荷7に直接印加される。このため、この状態Aでは、トランス2には励磁電流が流れず、トランス2による電力損失を無くすことができる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, in the state A, that is, when the voltage (detected voltage value X) of the
また、状態B、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が75V≦X<85Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3を閉制御し、第2のスイッチ4の接点bを選択するように制御する。これにより、トランス2に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2により変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Sbにおける変圧比を1.25とすることで、負荷7への印加電圧は、95.83Vから104.17Vの範囲内となる。
In the state B, that is, when the voltage of the commercial power supply 1 (detected voltage value X) detected by the voltage detecting means 5 is in the range of 75V ≦ X <85V, the control means 6 is connected to the
また、状態C、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が85V≦X<95Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3を閉制御し、第2のスイッチ4の接点cを選択するように制御する。これにより、トランス2に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2により変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Scにおける変圧比を1.11とすることで、負荷7への印加電圧は、95.45Vから104.55Vの範囲内となる。
In the state C, that is, when the voltage (detected voltage value X) of the
また、状態D、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が105V≦X<115Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3を閉制御し、第2のスイッチ4の接点dを選択するように制御する。これにより、トランス2に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2により変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Sdにおける変圧比を0.91とすることで、負荷7への印加電圧は、94.44Vから105.56Vの範囲内となる。
In the state D, that is, when the voltage (detected voltage value X) of the
また、状態E、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が115V≦X<125Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3を閉制御し、第2のスイッチ4の接点eを選択するように制御する。これにより、トランス2に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2により変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Seにおける変圧比を0.83とすることで、負荷7への印加電圧は、93.75Vから106.25Vの範囲内となる。
In the state E, that is, when the voltage (detected voltage value X) of the
このように制御することで、負荷7への印加電圧範囲を、負荷7の電圧許容範囲内(ここでは、90V以上110V以下)に補償することができる。 By controlling in this way, the voltage range applied to the load 7 can be compensated within the voltage allowable range of the load 7 (here, 90 V or more and 110 V or less).
また、本実施の形態では、状態Cあるいは状態Dから状態Aに移行する際には、制御手段6は、第2のスイッチ4の制御を行って、負荷7に対して、商用電源1からの交流電圧の印加を開始した後に、第1のスイッチ3を開制御して、トランス2に対する商用電源1からの交流電圧の印加を停止する。また、状態Aから状態Cあるいは状態Dに移行する際には、制御手段6は、第1のスイッチ3を閉制御して、トランス2に対して、商用電源1からの交流電圧の印加を開始した後に、第2のスイッチ4の制御を行って、負荷7に対して、トランス2により変圧された電圧の印加を開始する。
In the present embodiment, when the state C or the state D is shifted to the state A, the control means 6 controls the second switch 4 to supply the load 7 from the
このように制御することで、負荷7への電圧の印加が停止した状態となるのを防ぐことができる。 By controlling in this way, it is possible to prevent the application of voltage to the load 7 from being stopped.
なお、上述したような制御を行った場合でも、各状態A,B,C,D,E間の移行の際には、第2のスイッチ4の各接点a,b,c,d,e間で何れの接点にも接していない非接続時間が発生することとなる。このため、極めて短時間であるが、負荷7への電圧の印加が停止した状態と等価となり、負荷7の停止や誤動作要因となり得る。一方、非接続時間が短ければ、負荷7の容量成分により継続動作が可能である。従って、第2のスイッチ4の切り替えの際に発生する非接続時間は、負荷7の継続動作が不可能となる時間よりも短い必要がある。 Even when the above-described control is performed, between the respective contacts a, b, c, d, e of the second switch 4 in the transition between the states A, B, C, D, E. Therefore, a non-connection time in which no contact is made occurs. For this reason, although it is an extremely short time, it is equivalent to the state where the application of the voltage to the load 7 is stopped, which may cause the load 7 to stop or malfunction. On the other hand, if the non-connection time is short, continuous operation is possible by the capacity component of the load 7. Accordingly, the non-connection time that occurs when the second switch 4 is switched needs to be shorter than the time during which the continuous operation of the load 7 is impossible.
図3は、実施の形態1にかかる交流安定化電源装置100の第1のスイッチ3及び第2のスイッチ4を半導体双方向スイッチで構成した例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the
図3に示すように、例えばIGBT等を用いた半導体双方向スイッチで第1のスイッチ3及び第2のスイッチ4を構成すると、これら第1のスイッチ3及び第2のスイッチ4の切替速度を高速化できる。
As shown in FIG. 3, when the
例えば、第2のスイッチ4を半導体双方向スイッチで構成した場合には、上述した非接続時間を半導体双方向スイッチのターンオン/ターンオフに要する時間まで短縮することができる。 For example, when the second switch 4 is formed of a semiconductor bidirectional switch, the above-described disconnection time can be reduced to the time required for turning on / off the semiconductor bidirectional switch.
また、例えば、第1のスイッチ3を半導体双方向スイッチで構成した場合には、状態Cあるいは状態Dから状態Aへの移行、状態Aから状態Cあるいは状態Dへの移行に要する時間を短縮することができる。
Further, for example, when the
なお、図2に示す例では、交流安定化電源装置100による電圧補償範囲が75V≦X<125Vの範囲である例について説明したが、この電圧補償範囲をより広い範囲に設定してもよいし、この場合に、トランス2の変圧出力端子の数(第2のスイッチの接点数)を増やしてもよい。あるいは、電圧補償範囲をより狭い範囲に設定することも可能である。また、図2に示す例では、各状態における検出電圧値Xの範囲がそれぞれ10Vである例について説明したが、これら各状態における検出電圧値Xの範囲をより狭くして、補償後の電圧範囲をより狭くしてもよいし、負荷7の電圧許容範囲を超えない範囲で、より広く設定してもよい。これら電圧補償範囲、トランス2の変圧出力端子(第2のスイッチの接点数)の数、あるいは検出電圧値Xの範囲等により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。
In the example illustrated in FIG. 2, the example in which the voltage compensation range by the AC stabilized
また、商用電源1から印加される交流電圧が交流安定化電源装置100による電圧補償範囲(図2に示す例では、75V≦X<125V)を超えた場合や、あるいは、トランス2の温度を検出する温度検出手段を設けてトランス2の温度管理を行い、トランス2の定格温度を超えた場合には、例えば、図示しないスイッチ手段により商用電源1からの電力供給経路を切断するようにしてもよい。このような構成とすることで、トランス2や負荷7を保護することができ、また、定格容量の低いトランス2を用いて構成することができる。
Further, when the AC voltage applied from the
以上説明したように、実施の形態1によれば、単巻トランスへの商用電源からの交流電圧の印加の有無を切り替える第1のスイッチと、負荷への印加電圧を単巻トランスにより変圧された電圧と商用電源から印加される交流電圧との何れか一方に切り替える第2のスイッチとを設けたので、商用電源の電圧が負荷の電圧許容範囲内にある場合には、負荷に商用電源からの交流電圧を印加すると共に、単巻トランスへの商用電源からの交流電圧の印加を停止し、商用電源の電圧が上述した電圧範囲外にある場合には、単巻トランスに商用電源からの交流電圧を印加すると共に、負荷に単巻トランスにより変圧された電圧を印加することで、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲における電力損失を抑制しつつ、負荷への印加電圧範囲を、負荷の電圧許容範囲内に補償することができる。 As described above, according to the first embodiment, the first switch for switching the application of the AC voltage from the commercial power supply to the autotransformer and the voltage applied to the load are transformed by the autotransformer. Since the second switch for switching to one of the voltage and the AC voltage applied from the commercial power source is provided, when the commercial power source voltage is within the allowable voltage range of the load, the commercial power source is connected to the load. When the AC voltage is applied and the application of the AC voltage from the commercial power supply to the autotransformer is stopped, and the commercial power supply voltage is outside the above voltage range, the AC voltage from the commercial power supply is supplied to the autotransformer. And a voltage transformed by a single-winding transformer to the load to suppress power loss in the voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation, while reducing the voltage range applied to the load. It can be compensated for within the allowable voltage range.
また、商用電源の電圧が上述した電圧範囲内であることを検出した場合に、第2のスイッチを制御して、負荷に対して、商用電源からの交流電圧の印加を開始した後に、第1のスイッチを開制御して、単巻トランスに対する商用電源からの交流電圧の印加を停止する。また、商用電源の電圧が上述した電圧範囲外であることを検出した場合に、第1のスイッチを閉制御して、単巻トランスに対して、商用電源からの交流電圧の印加を開始した後に、第2のスイッチの制御を行って、負荷に対して、単巻トランスにより変圧された電圧の印加を開始する。これにより、負荷への電圧の印加が停止した状態となるのを防ぐことができる。 In addition, when it is detected that the voltage of the commercial power source is within the voltage range described above, the second switch is controlled to start application of the AC voltage from the commercial power source to the load. Is controlled to open, and the application of the AC voltage from the commercial power source to the autotransformer is stopped. In addition, when it is detected that the voltage of the commercial power supply is outside the voltage range described above, the first switch is closed and the application of the AC voltage from the commercial power supply to the single-winding transformer is started. Then, the control of the second switch is performed, and the application of the voltage transformed by the single transformer is started with respect to the load. Thereby, it can prevent that the application of the voltage to load stops.
また、第1のスイッチ及び第2のスイッチのうちの一方あるいは両方を半導体双方向スイッチで構成することで、負荷への印加電圧の切り替えに要する時間を短縮することができる。 Further, by configuring one or both of the first switch and the second switch with a semiconductor bidirectional switch, the time required for switching the voltage applied to the load can be shortened.
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2にかかる交流安定化電源装置100aの一構成例を示す図である。実施の形態1では、トランス2として、単巻トランスを用いた構成について説明したが、本実施の形態では、トランス2aとして、一次巻線と二次巻線とを有する複巻トランスを用いた例について説明する。なお、実施の形態1と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram of a configuration example of the AC stabilized
図4に示すように、実施の形態2にかかる交流安定化電源装置100aは、トランス2aとして、実施の形態1において説明した単巻トランスに代えて、一次巻線と二次巻線とを有する複巻トランスを用いた構成としている。このトランス2aには、一次巻線の一方端に接続された電源入力端子P、一次巻線の他方端に接続された接地端子G1、接地端子G1に対向して二次巻線に設けられた接地端子G2、及び二次巻線の各点に接続された複数の変圧出力端子Sb,Sc,Sd,Seが設けられている。電源入力端子PがL1端子に接続され、接地端子G1が第1のスイッチ3aの接点fに接続され、接地端子G2が第1のスイッチ3aの接点g及びN2端子に接続されている。
As shown in FIG. 4, the AC stabilized
第1のスイッチ3aは3路スイッチであり、f接点とN2端子に接続された接点gとを選択的にN1端子に接続する構成である。この第1のスイッチ3aが制御手段6により接点fを選択されることにより、商用電源1からトランス2aの一次巻線に交流電圧が印加される。
The
つぎに、本実施の形態にかかる交流安定化電源装置100aの動作について、図4及び図5を参照して説明する。図5は、実施の形態2にかかる安定化電源装置100aの商用電源1の電圧範囲に応じた各部状態例を示す図である。図5において、負荷7の電圧許容範囲、交流安定化電源装置100aによる電圧補償範囲、及び各状態A,B,C,D,Eにおける検出電圧値Xの範囲は、実施の形態1と同様である。
Next, the operation of the AC stabilized
図5に示すように、本実施の形態では、状態A、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が95V≦X<105Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3aの接点gを選択するように制御し、第2のスイッチ4の接点aを選択するように制御する。これにより、トランス2aの一次巻線に商用電源1からの交流電圧が印加されず、商用電源1からの交流電圧が負荷7に直接印加される。このため、この状態Aでは、トランス2aには励磁電流が流れず、トランス2aによる電力損失を無くすことができる。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, in the state A, that is, when the voltage of the commercial power source 1 (detected voltage value X) detected by the
また、状態B、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が75V≦X<85Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3aの接点fを選択するように制御し、第2のスイッチ4の接点bを選択するように制御する。これにより、トランス2aの一次巻線に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2aにより変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Sbにおける変圧比を1.25とすることで、負荷7への印加電圧は、95.83Vから104.17Vの範囲内となる。
In the state B, that is, when the voltage of the commercial power source 1 (detected voltage value X) detected by the
また、状態C、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が85V≦X<95Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3aの接点fを選択するように制御し、第2のスイッチ4の接点cを選択するように制御する。これにより、トランス2aの一次巻線に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2により変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Scにおける変圧比を1.11とすることで、負荷7への印加電圧は、95.45Vから104.55Vの範囲内となる。
In the state C, that is, when the voltage (detected voltage value X) of the
また、状態D、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が105V≦X<115Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3aの接点fを選択するように制御し、第2のスイッチ4の接点dを選択するように制御する。これにより、トランス2aの一次巻線に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2aにより変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Sdにおける変圧比を0.91とすることで、負荷7への印加電圧は、94.44Vから105.56Vの範囲内となる。
In the state D, that is, when the voltage of the commercial power supply 1 (detected voltage value X) detected by the
また、状態E、すなわち、電圧検出手段5により検出された商用電源1の電圧(検出電圧値X)が115V≦X<125Vの範囲にある場合には、制御手段6は、第1のスイッチ3aの接点fを選択するように制御し、第2のスイッチ4の接点eを選択するように制御する。これにより、トランス2aの一次巻線に商用電源1からの交流電圧が印加され、トランス2aにより変圧された電圧が負荷7に印加される。このとき、変圧出力端子Seにおける変圧比を0.83とすることで、負荷7への印加電圧は、93.75Vから106.25Vの範囲内となる。
In the state E, that is, when the voltage (detection voltage value X) of the
このように制御することで、実施の形態1と同様に、負荷7への印加電圧範囲を、負荷7の電圧許容範囲内(ここでは、90V以上110V以下)に補償することができる。 By controlling in this way, the applied voltage range to the load 7 can be compensated within the allowable voltage range of the load 7 (here, 90 V or more and 110 V or less) as in the first embodiment.
また、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、状態Cあるいは状態Dから状態Aに移行する際には、制御手段6は、第2のスイッチ4の制御を行って、負荷7に対して、商用電源1からの交流電圧の印加を開始した後に、第1のスイッチ3aを制御して、トランス2aに対する商用電源1からの交流電圧の印加を停止する。また、状態Aから状態Cあるいは状態Dに移行する際には、制御手段6は、第1のスイッチ3aを制御して、トランス2aに対して、商用電源1からの交流電圧の印加を開始した後に、第2のスイッチ4の制御を行って、負荷7に対して、トランス2aにより変圧された電圧の印加を開始する。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, when the state C or the state D is shifted to the state A, the control unit 6 controls the second switch 4 to load the load 7. On the other hand, after the application of the AC voltage from the
このように制御することで、実施の形態1と同様に、負荷7への電圧の印加が停止した状態となるのを防ぐことができる。 By controlling in this way, it is possible to prevent the application of voltage to the load 7 from being stopped as in the first embodiment.
さらに、ここでは図示しないが、実施の形態1と同様に、例えばIGBT等を用いた半導体双方向スイッチで第1のスイッチ3a及び第2のスイッチ4を構成すると、これら第1のスイッチ3a及び第2のスイッチ4の切替速度を高速化でき、負荷への印加電圧の切り替えに要する時間を短縮することができる。
Furthermore, although not shown here, as in the first embodiment, when the
また、実施の形態1と同様に、電圧補償範囲をより広く、あるいは狭く設定してもよいし、トランス2aの二次巻線に設ける変圧出力端子の数(第2のスイッチの接点数)を増やしてもよい。また、各状態における検出電圧値Xの範囲をより狭くして、補償後の電圧範囲をより狭くしてもよいし、負荷7の電圧許容範囲を超えない範囲で、より広く設定してもよい。これら電圧補償範囲、変圧出力端子(第2のスイッチの接点数)の数、あるいは検出電圧値Xの範囲等により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。
Similarly to the first embodiment, the voltage compensation range may be set wider or narrower, and the number of transformer output terminals (number of contacts of the second switch) provided in the secondary winding of the
また、実施の形態1と同様に、商用電源1から印加される交流電圧が交流安定化電源装置100aによる電圧補償範囲を超えた場合や、あるいは、トランス2aの温度を検出する温度検出手段を設けてトランス2aの温度管理を行い、トランス2aの定格温度を超えた場合には、例えば、図示しないスイッチ手段により商用電源1からの電力供給経路を切断するようにしてもよい。このような構成とすることで、トランス2aや負荷7を保護することができ、また、定格容量の低いトランス2aを用いて構成することができる。
Similarly to the first embodiment, when the AC voltage applied from the
以上説明したように、実施の形態2によれば、複巻トランスへの商用電源からの交流電圧の印加の有無を切り替える第1のスイッチと、負荷への印加電圧を複巻トランスにより変圧された電圧と商用電源からの交流電圧との何れか一方に切り替える第2のスイッチとを設けたので、商用電源の電圧が負荷の電圧許容範囲よりも狭い電圧範囲内である場合には、負荷に商用電源からの交流電圧を印加すると共に、複巻トランスへの商用電源からの交流電圧の印加を停止し、商用電源の電圧が上述した電圧範囲外である場合には、複巻トランスに商用電源からの交流電圧を印加すると共に、負荷に複巻トランスにより変圧された電圧を印加することで、実施の形態1と同様に、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲における電力損失を抑制しつつ、負荷への印加電圧範囲を、負荷の電圧許容範囲内に補償することができる。 As described above, according to the second embodiment, the first switch for switching the application of the AC voltage from the commercial power supply to the compound transformer and the voltage applied to the load are transformed by the compound transformer. Since the second switch for switching to one of the voltage and the AC voltage from the commercial power supply is provided, if the commercial power supply voltage is within a voltage range narrower than the allowable voltage range of the load, While applying the AC voltage from the power source and stopping the application of the AC voltage from the commercial power source to the compound transformer, if the voltage of the commercial power source is outside the above voltage range, As in the first embodiment, the power loss in the voltage fluctuation range that does not require load voltage compensation is suppressed by applying the AC voltage and the voltage transformed by the double winding transformer to the load. One, the range of applied voltages to the load can be compensated within the allowable voltage range of the load.
また、商用電源の電圧が上述した電圧範囲内であることを検出した場合に、第2のスイッチを制御して、負荷に対して、商用電源からの交流電圧の印加を開始した後に、第1のスイッチを制御して、複巻トランスに対する商用電源からの交流電圧の印加を停止する。また、商用電源の電圧が上述した電圧範囲外であることを検出した場合に、第1のスイッチを制御して、複巻トランスに対して、商用電源からの交流電圧の印加を開始した後に、第2のスイッチの制御を行って、負荷に対して、複巻トランスにより変圧された電圧の印加を開始する。これにより、実施の形態1と同様に、負荷への電圧の印加が停止した状態となるのを防ぐことができる。 In addition, when it is detected that the voltage of the commercial power source is within the voltage range described above, the second switch is controlled to start application of the AC voltage from the commercial power source to the load. Is controlled to stop the application of the AC voltage from the commercial power supply to the compound transformer. In addition, when it is detected that the voltage of the commercial power source is outside the above-described voltage range, the first switch is controlled to start application of the AC voltage from the commercial power source to the compound transformer. Control of the second switch is performed, and application of the voltage transformed by the compound transformer is started with respect to the load. Thereby, it is possible to prevent the application of the voltage to the load from being stopped as in the first embodiment.
また、第1のスイッチ及び第2のスイッチのうちの一方あるいは両方を半導体双方向スイッチで構成することで、実施の形態1と同様に、負荷への印加電圧の切り替えに要する時間を短縮することができる。 Further, by configuring one or both of the first switch and the second switch with a semiconductor bidirectional switch, the time required for switching the voltage applied to the load can be shortened as in the first embodiment. Can do.
なお、上述した実施の形態では、商用電源が単相交流電源である例を示したが、商用電源が三相交流電源である場合においても、各相毎に、第1のスイッチ及び第2のスイッチを設けることで適用可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the commercial power source is a single-phase AC power source is shown. However, even when the commercial power source is a three-phase AC power source, the first switch and the second switch are provided for each phase. It can be applied by providing a switch.
また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。 The configurations described in the above embodiments are examples of the configurations of the present invention, and can be combined with other known techniques, and a part of the configurations is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.
以上のように、本発明にかかる交流安定化電源装置は、トランスを用いて商用電源から印加される交流電圧を負荷の電圧許容範囲内に補償して負荷に印加する構成において、負荷電圧補償を必要としない電圧変動範囲における電力損失を抑制する場合に有用である。 As described above, the AC stabilized power supply device according to the present invention compensates for load voltage in a configuration in which an AC voltage applied from a commercial power supply is compensated within the allowable voltage range of the load using a transformer and applied to the load. This is useful for suppressing power loss in a voltage fluctuation range that is not required.
1 商用電源
2,2a トランス
3,3a 第1のスイッチ
4 第2のスイッチ
5 電圧検出手段
6 制御手段
7 負荷
100,100a 交流安定化電源装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記交流電圧を変圧するトランスと、
前記トランスへの前記交流電圧の印加の有無を切り替える第1のスイッチと、
前記負荷への印加電圧を前記トランスにより変圧された電圧と前記交流電圧との何れか一方に切り替える第2のスイッチと、
前記交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記交流電圧に応じて、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする交流安定化電源装置。 An AC stabilized power supply device that compensates an AC voltage applied from a commercial power source within a voltage allowable range of the load and applies the AC voltage to the load,
A transformer for transforming the AC voltage;
A first switch for switching presence / absence of application of the AC voltage to the transformer;
A second switch for switching a voltage applied to the load to one of the voltage transformed by the transformer and the AC voltage;
Voltage detecting means for detecting the AC voltage;
Control means for controlling the first switch and the second switch according to the AC voltage;
An AC stabilized power supply device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014066697A JP2015192498A (en) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Ac regulated power unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014066697A JP2015192498A (en) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Ac regulated power unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2015192498A true JP2015192498A (en) | 2015-11-02 |
Family
ID=54426632
Family Applications (1)
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JP2014066697A Pending JP2015192498A (en) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Ac regulated power unit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015192498A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111509990A (en) * | 2020-06-04 | 2020-08-07 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | Device, method and system for power supply switching of double-current brake vehicle |
-
2014
- 2014-03-27 JP JP2014066697A patent/JP2015192498A/en active Pending
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