JP2017085848A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device.
従来より以下のような搬送波回復システムが知られている。このシステムでは、残留側波帯(VSB)フォーマットで送信されてきたHDTV信号を処理するテレビジョン信号受信装置は、タイミング回復ネットワークと搬送波回復ネットワークによって共有される入力複素フィルタを備えている。フィルタ・ネットワークは、VSB信号の上側および下側バンドエッジのまわりにミラーイメージされており、抑圧副搬送波AM出力信号を出力する一対の上側および下側バンドエッジ・フィルタを含んでいる。タイミング回復ネットワークは位相検出器を含み、2つのフィルタから得られたAM信号に応答して、システム・クロック(CLK)を同期化する。搬送波回復ネットワークも位相検出器を含み、フィルタの一方または両方からの出力に応答してVSB信号の位相/周波数オフセットを表す出力誤差信号(Δ)を出力する。この誤差信号はオフセットを低減または除去するために使用され、回復されたベースバンドまたはベースバンド付近の信号が得られる。後続のイコライザは、回復された信号にある残留位相オフセットを除去する。 Conventionally, the following carrier recovery systems are known. In this system, a television signal receiver that processes HDTV signals transmitted in a vestigial sideband (VSB) format includes an input complex filter that is shared by the timing recovery network and the carrier recovery network. The filter network is mirrored around the upper and lower band edges of the VSB signal and includes a pair of upper and lower band edge filters that output a suppressed subcarrier AM output signal. The timing recovery network includes a phase detector and synchronizes the system clock (CLK) in response to the AM signal obtained from the two filters. The carrier recovery network also includes a phase detector and outputs an output error signal (Δ) representing the phase / frequency offset of the VSB signal in response to the output from one or both of the filters. This error signal is used to reduce or remove the offset, resulting in a recovered baseband or near baseband signal. Subsequent equalizers remove residual phase offsets in the recovered signal.
しかしながら上記の搬送波回復方式を用いて、少なくとも2つ以上周波数の交流電力を伝送する場合、伝送する電力の交流成分を、通信用の周波数帯もしくは、伝送する複数の交流周波数帯から分離しなければならず、伝送効率が低いという問題があった。また特定の周波数の定在波が複数のスイッチング電源出力間から出力されると、電力伝送線への負荷が大きくなる可能性があった。 However, when transmitting AC power of at least two or more frequencies using the above carrier recovery method, the AC component of the transmitted power must be separated from the communication frequency band or the plurality of AC frequency bands to be transmitted. In other words, there was a problem that the transmission efficiency was low. Further, when a standing wave having a specific frequency is output between a plurality of switching power supply outputs, there is a possibility that a load on the power transmission line becomes large.
本発明が解決しようとする課題は、電力伝送線の負荷を軽減しつつ、電力を効率よく送ることができる電源装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a power supply device capable of efficiently transmitting power while reducing the load on the power transmission line.
本発明は、複数の電源から入力された電力を複数の交流電力にそれぞれ変換する複数の電力変換回路と、複数の電力変換回路の交流出力側にそれぞれ電気的に接続され、負荷に電気的に接続された電力伝送線とを備え、複数の交流電力の周波数を互いに異なる周波数に設定し、電力伝送線を介して負荷に供給するための伝送電力を、複数の交流電力を重畳させて伝送させる。また、重畳伝送した交流波形を分離するフィルタ回路を電力伝送線と、電力変換回路もしくは負荷の間に挿入することで上記課題を解決する。 The present invention includes a plurality of power conversion circuits that respectively convert electric power input from a plurality of power sources into a plurality of AC power, and are electrically connected to AC output sides of the plurality of power conversion circuits, respectively, and electrically connected to a load. A plurality of AC powers are set to different frequencies, and transmission power to be supplied to a load via the power transmission lines is transmitted by superimposing a plurality of AC powers. . Moreover, the said subject is solved by inserting the filter circuit which isolate | separates the alternating current waveform transmitted by superimposition between a power transmission line, a power converter circuit, or load.
本発明によれば、配線または電源等に効率よく電力を供給できる周波数を設定できる。その結果として、本発明は、電力を効率よく送る電源装置を提供することである。 According to the present invention, it is possible to set a frequency at which power can be efficiently supplied to a wiring or a power supply. As a result, the present invention is to provide a power supply device that efficiently sends power.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<< First Embodiment >>
図1は、本実施形態に係る電源装置の回路図である。本実施形態に係る電源装置は、複数の電源を用いて負荷に対して電力を供給するための装置である。電源装置の構成のうち、少なくとも一部の構成は、車両に設けられている。車両には、家電製品などの負荷に接続可能なコンセントが設けられている。車両は、車両用電源を備えている。そして、車両が外部電源に接続された状態で、電源装置は外部電源の電力と車両用電源の電力を利用して、コンセントに接続されて負荷に対して、電力を供給する。以下に説明する実施形態において、交流電源1が外部電源に対応し、バッテリ2が車両用電源に相当し、負荷8がコンセントに相当する。なお、電源装置は、車両に限らず他のシステム(例えば定置用電源システム)に用いてもよい。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device according to the present embodiment. The power supply device according to the present embodiment is a device for supplying power to a load using a plurality of power supplies. Among the configurations of the power supply device, at least a part of the configuration is provided in the vehicle. The vehicle is provided with an outlet that can be connected to a load such as a home appliance. The vehicle includes a vehicle power source. Then, in a state where the vehicle is connected to the external power supply, the power supply device is connected to the outlet and supplies power to the load using the power of the external power supply and the power of the vehicle power supply. In the embodiment described below, the
電源装置は、交流電源1と、バッテリ2と、リレー3と、コンデンサ4と、電力伝送線5と、遮断器6と、第1フィルタ7と、負荷8と、1次電源回路10と、2次電源回路20と、負荷制御回路30とを備えている。
The power supply device includes an
交流電源1は、1次電源回路20に対して交流電力を出力する電源である。交流電源1には例えば家庭用の電源が利用される。交流電源1は、1次電源回路10及び2次電源回路20を介してバッテリ2に接続されている。バッテリ2を充電する際に、交流電源1は、1次電源回路10及び2次電源回路20を介して電力をバッテリ2に供給する。すなわち、交流電源1は、バッテリ2を充電する際の電力源として機能する。また、交流電源1は、負荷に対して電力を供給するための電源である。交流電源1は、1次電源回路10、電力伝送線5及び負荷制御回路30を介して負荷8に接続されている。
The
バッテリ2は、複数の二次電池を並列又は直列に接続することで構成される蓄電池である。バッテリ2の正極及び負極は、2次電源回路20の正極負極端子にそれぞれ接続されている。バッテリ2は、直流負荷X1の他に、負荷8に電力を供給するための電力源としても利用可能である。バッテリ2は、2次電源回路20、電力伝送線5、及び負荷制御回路30を介して、負荷8に接続されている。
The
リレー3は、バッテリ2とコンデンサ4の間に接続されている。リレー3は、バッテリ2と2次電源回路の間の電気的な導通及び遮断を切り替えるスイッチである。コンデンサ4はバッテリ2の出力を平滑する素子であって、一対の電源ラインの間に接続されている。
The
電力伝送線5は、1次電源回路10の出力電力及び2次電源回路20の出力電力を負荷8に供給するための配線である。電力伝送線5の一端は、1次電源回路10の交流出力及び2次電源回路の交流出力側にそれぞれ電気的に接続されている。電力伝送線5の他端は、負荷8に電気的に接続されている。
The
遮断器6は、1次電源回路10及び2次電源回路20と、負荷制御回路30との間の電気的な導通及び遮断を切り替えるためのスイッチである。遮断器6は電力伝送線5に接続されている。遮断器6は、リレースイッチ、又は、接触器などである。例えば、1次電源回路10または2次電源回路20の回路異常により、高周波数成分の電流が電力伝送線5に流れる可能性がある場合、又は、異常電圧が負荷8に印加される可能性がある場合には、遮断器6がオフ状態になる。これにより、電力伝送線5や負荷8に印加されるサージ電圧を抑制しつつ、電力伝送に関係のない周波数成分におけるノイズの漏洩を防ぐことができる。
The
第1フィルタ7は、電力伝送線5に接続されており、負荷制御回路30と遮断器6との間に接続されている。第1フィルタ7は、電力伝送線を伝搬する伝搬信号のうち、特定の周波数の成分を取り出すための回路である。伝搬信号は、交流電源1及びバッテリ2から供給される電力を供給するための信号である。特定の周波数は、負荷8への供給電力の基本波周波数である。
The
図2に、第1フィルタ7の回路図(図2(a))と、第1フィルタ7の特性図(図2(b))を示す。図2(a)に示すように、第1フィルタ7は、コンデンサと抵抗により構成されたパッシブ型ローパスフィルタの例を示したものである。図2(b)に示すように、第1フィルタ7は、遮断周波数(Fc)以下の成分を通過させる。カットオフ周波数(Fc)は、負荷8への供給電力の基本波周波数よりも高い値に設定されている。
FIG. 2 shows a circuit diagram of the first filter 7 (FIG. 2A) and a characteristic diagram of the first filter 7 (FIG. 2B). As shown in FIG. 2A, the
負荷8は負荷制御回路30を介して電力伝送線5に接続されている。図1の例では、負荷8をコンセントとしているが、当該コンセントに接続された機器が電力供給先となる。
The
1次電源回路10は、入力回路11及び第1スイッチング回路12を有している。入力回路11は、1次電源回路10の入力側に配置されている。入力回路11は、ダイオードブリッジと平滑回路により構成された力率改善回路である。第1スイッチング回路12は、入力回路11から出力された電力を交流に変換するDCAC変換回路である。第1スイッチング回路12は、1次電源回路10の出力側に配置されている。第1スイッチング回路12は、平滑用のコンデンサと、スイッチング素子のブリッジ回路で構成されている。
The primary
2次電源回路20は、平滑素子21及び第2スイッチング回路22を有している。平滑素子21は、第2スイッチング回路22の出力波形を平滑するための素子であって、例えばリアクトルである。平滑素子21は、2次電源回路の入力側に配置されている。第2スイッチング回路22は、バッテリ2から出力された電力を交流電力に変換する回路である。第2スイッチング回路22は、スイッチング素子等を有する。第2スイッチング回路22は、2次電源回路10の入力側に配置されている。
The secondary
負荷制御回路30は、第3スイッチング回路31及び第2フィルタ32(LCフィルタ)を有している。第3スイッチング回路31は、第1フィルタ7からの出力電力を、負荷8への供給電力に変換する回路である。第3スイッチング回路31は、スイッチング素子等を有する。第3スイッチング回路31は、負荷制御回路30の入力側に配置されている。第2フィルタ32は、第3スイッチング回路31から出力される交流を整流するための回路である。第2フィルタ32は、負荷制御回路30の出力側に配置されている。
The
なお、1次電源回路10、2次電源回路20、及び負荷制御回路に含まれるスイッチング素子、リレー3、及び遮断器6は、図示しないコントローラにより制御される。
Note that the switching element, the
次に、負荷8への供給電力の生成方法を説明する。1次電源回路10の出力電力の周波数をf1とし、2次電源回路20の出力電力の周波数をf2とする。また負荷8に対して供給する電力の周波数を、商用周波数とする。ただし、周波数f1及び周波数f2は互いに異なる周波数に設定されており、例えば周波数f1(300Hz)は、周波数f2(250Hz)よりも高い条件とする。
Next, a method for generating power supplied to the
1次電源回路10に含まれるスイッチング素子のスイッチング周波数は、1次電源回路10が周波数(f1)の交流を出力するように、適宜選択される。また、2次電源回路20に含まれるスイッチング素子のスイッチング周波数は、2次電源回路20が周波数(f2)の交流を出力するように、適宜選択される。
The switching frequency of the switching element included in the primary
1次電源回路10の交流出力と2次電源回路20の交流出力は、電力伝送線5に出力され、互いの交流電力が電力伝送線5で重畳される。周波数f1及び周波数f2は互いに異なる周波数に設定されており、1次電源回路の交流出力は搬送波となり、2次電源回路の交流出力は変調波として作用する。
The AC output of the primary
図3に重畳された交流波形のスペクトル、2次電源装置の変調波の特性、及び、電力伝送線5を伝搬する交流波形(変調波形)の特性を示す。図3(a)の横軸は周波数を示し、縦軸は電圧を示す。図3(b)及び図3(c)の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
FIG. 3 shows the spectrum of the alternating waveform superimposed on it, the characteristics of the modulated wave of the secondary power supply device, and the characteristics of the alternating waveform (modulated waveform) that propagates through the
電力伝送線5で重畳された交流波形は、差周波数(f1−f2)の成分及び加算周波数(f1+f2)の成分を多く含んでおり、スペクトルは、図3(a)に示すように、差周波数(f1−f2)と加算周波数(f1+f2)でピークになる。差周波数(f1−f2)のピーク値は、加算周波数(f1+f2)のピーク値よりも高い。そして、図3(b)に示す変調波と、搬送波とを重畳した交流波形は、図3(c)で示す特性となる。すなわち、1次電源回路の搬送波に対して、2次電源回路の変調波が重畳されることで、差周波数(f1−f2)をもつ交流成分が搬送波により搬送されることで、当該交流成分が電力伝送線5内で伝搬される。そして、この差周波数(f1−f2)が商用周波数(50Hz)に設定されている。これにより、負荷8に対して、商用周波数(50Hz)をもつ電力を供給することができる。
The AC waveform superimposed on the
また本実施形態に係る電源装置では、2次電源回路の出力電力の振幅を制御することで、負荷8への供給される電圧を制御することもできる。図4は、変調波の振幅と、被変調波の振幅との関係を示すグラフである。被変調波は、変調後の波であり、差周波数(f1−f2)をもつ波であって、負荷8へ供給される電力の交流波形に相当する。
In the power supply device according to the present embodiment, the voltage supplied to the
図4に示すように、搬送波の位相と振幅を変えず、かつ、変調波の位相を変えずに、変調波の振幅を大きくすると、商用周波数成分の強度が大きくなる。すなわち、1次電源回路10から出力される交流の周波数(f1)と2次電源回路20から出力される交流の周波数(f2)は維持された状態で、2次電源回路20の出力電圧が高くなるほど、負荷8への出力電圧は高くなる。これにより、2次電源回路20の出力電圧(周波数(f2)をもつ交流波形の振幅)を制御することで、負荷8への供給電圧を調整できる。
As shown in FIG. 4, when the amplitude of the modulation wave is increased without changing the phase and amplitude of the carrier wave and without changing the phase of the modulation wave, the intensity of the commercial frequency component is increased. That is, the output voltage of the secondary
また変調波の周波数及び搬送波の周波数は、1次電源回路10及び2次電源回路20の制御周波数を変えることで任意に設定できる。そのため、バッテリ2への供給される交流の周波数も、50Hzに限らず、任意の周波数に設定できる。例えば、電力伝送線5の設計により、商用周波数とは異なる周波数で伝送損失が低くなる場合には、差周波数が伝送損失の低い周波数に設定される。そして、電力伝送線5を伝搬した交流波の周波数が、第3スイッチング回路31の電力変換によってシフトして、商用周波数になる。
Further, the frequency of the modulation wave and the frequency of the carrier wave can be arbitrarily set by changing the control frequencies of the primary
ここで、電力伝送線5の伝送損失について、式を用いて説明する。電力伝送線5を流れる電流の最大値をI0とし、当該電流の各周波数をωとすると、電力伝送線5を伝搬する交流電圧(V(ω))は下記式(1)で表される。
電力伝送線5が内部抵抗のない理想的な配線であると仮定すると、以下の関係が成り立つ。
電力伝送線5内における波形伝搬により電力伝送を行う場合に、出力の関係は下記式(3)で表される。
そして、式(3)より、Z(インピーダンス)が小さいほど、周波数成分(ω)における出力は大きくなる。すなわち、理想的には、ある固定周波数でみると、ωが小さいほど、電力伝送線5における伝送効率は高くなる。また、配線の抵抗が小さいほど、伝送効率は高くなる。従って、配線の抵抗成分又は直流の影響を鑑みると、ある程度の低周波帯域を電力伝送の帯域に用いることで、電力線への負荷を軽減しつつ、伝送効率の向上が見込まれる。第1フィルタ7の周波数帯域は伝送効率のよい周波数待機を含むように、カットオフ周波数が設定される。
From Equation (3), the smaller the Z (impedance), the greater the output at the frequency component (ω). That is, ideally, at a certain fixed frequency, the transmission efficiency in the
すなわち、伝送効率の高い状態で、負荷8に対して商用周波数の電力を供給するためには、商用周波数よりも高い周波数が差周波数に設定し、かつ1次電源回路10と、2次電源回路20の出力電圧の位相を適切に設定された状態を維持することにより、電力伝送線5の電力線への負荷を軽減しつつ、高効率の状態で、第3スイッチング回路31の入力に電力伝送することができる。その結果、第3スイッチング回路31の電力変換により、力率を向上することができる。
That is, in order to supply commercial frequency power to the
また本実施形態に係る電源装置は、交流電源1から電力が供給できない状態であっても、以下に説明するように、バッテリ2の電力を利用して負荷8に電力を供給することができる。
Further, the power supply device according to the present embodiment can supply power to the
2次電源回路20に接続されたバッテリ2に蓄電されている場合、1次電源回路10に電力が供給されていない状態でも、電力伝送線5を経由して、負荷8へ電力を伝送することができる。
When power is stored in the
1次電源回路10の出力電力の周波数をf1とし、2次電源回路20の出力電力の周波数をf2として、差周波数(f2−f1)の電力を、電力伝送線5を経由して伝送することができる。この場合、2次電源回路20の出力周波数f2を、1次電源回路10の出力周波数f1より高い周波数に設定することで、2次電源回路20の電力を使って、第1スイッチング回路12に接続されたコンデンサに蓄電しながら、第1スイッチング回路12に含まれる電流還流ルートを介して出力電圧を制御することができる。これにより、バッテリ2から負荷8に電源供給するような場合においても、発明の効果を実現することができる。
The frequency of the output power of the primary
上記のように本実施形態に係る電源装置は、複数の電源から入力された電力を複数の交流電力にそれぞれ変換する複数の電源回路と、複数の電源回路の交流出力側にそれぞれ電気的に接続され、負荷8に電気的に接続された電力伝送線5とを備え、複数の交流電力の周波数を互いに異なる周波数に設定し、電力伝送線を介して負荷に供給するための伝送電力を、複数の交流電力を重畳することで生成する。これにより、配線または電源等に効率よく電力を供給できる周波数を設定することができ、電力を効率よく伝搬できる。
As described above, the power supply device according to the present embodiment is electrically connected to a plurality of power supply circuits that respectively convert power input from a plurality of power supplies into a plurality of AC power, and to the AC output side of the plurality of power supply circuits. And a
また本実施形態では、負荷8に供給される電力の基本周波数を、差周波数とする。これにより、負荷8を動作させる周波数を、周波数(f1、f2)から作り出すことができる。
In the present embodiment, the fundamental frequency of the power supplied to the
また本実施形態では、負荷8への供給電力の基本周波数成分を取り出すための第1フィルタ7を備えている。これにより、負荷8への供給したい周波数成分を、その他の周波数帯から分離することができる。また、1次電源回路10及び2次電源回路20から出力される電力波形に歪みが含まれる場合に、第1フィルタ7を挿入することで、電圧サージ及びノイズを抑制できる。その結果として、電力伝送線5への負荷を軽減しつつ、負荷8へ出力される電力の品質を向上させることができる。
In the present embodiment, the
なお本実施形態の変形例として、第1フィルタ7はローパス型のアクティブフィルタでもよい。図5(a)はアクティブフィルタの回路図を示し、図5(b)はフィルタの特性図である。図5(b)の横軸は周波数を、縦軸はゲインを示す。Fcはカットオフ周波数である。例えば、2次電源回路20が平滑素子21を有さない場合には、2次電源回路20の出力が方形波になる。そのため、変形例では、負荷8への出力波形を交流波形にするために、第1フィルタ7をアクティブフィルタで構成する。これにより、方形波によるオーバーシュートを抑制できる。また、負荷8への出力波形を交流波形にすることができる。
As a modification of the present embodiment, the
上記の1次電源回路10及び2次電源回路20が本発明の「電力変換回路」に相当する。
The primary
《第2実施形態》
図6は、発明の第2の実施形態に係る電源装置の回路図である。本例では上述した第1実施形態に対して、絶縁トランス40を備える点が異なる。これ以外の構成は上述した第1実施形態と同じであり、その記載を援用する。
<< Second Embodiment >>
FIG. 6 is a circuit diagram of a power supply device according to the second embodiment of the invention. This example is different from the above-described first embodiment in that an insulating
図6に示すように、2次電源回路は、交流出力側に絶縁トランス40を有している。2次電源回路20はバッテリ2と接続されている、そのため、第2スイッチング回路22を動作させて時に、高調波成分が電力伝送線5を流れ、負荷8に流れる可能性がある。本実施形態では、電力伝送線5と第2スイッチング回路22との間に、絶縁トランス40を接続している。これにより、第2スイッチング回路22の動作により発生する高調波成分が負荷8に流れることを抑制できる。また、1次電源回路10の交流出力と2次電源回路20の交流出力が絶縁トランス40により絶縁分離される。これにより、電力伝送線5への負荷を低減しつつ、負荷8に供給する電力伝送効率向上をできる。また、電力伝送線5から負荷8までの回路においてサージ電圧が発生することを防ぎつつ、ノイズの漏洩を抑制するといった複合的な効果も得られる。
As shown in FIG. 6, the secondary power supply circuit has an
なお本実施形態の変形例として、図6に示す絶縁トランス40の代わりに、図7に示すような、励磁巻線41を有した絶縁トランス40を設けてもよい。図7は、変形例に係る電源装置の回路図である。励磁巻線41は、1次電源回路10の交流出力と、電力伝送線5の一端との間に接続されている。電力伝送線5の一端は、トランス40に接続される接続点である。また図7に示す絶縁トランス40において、1次側と2次側との間の結合は、図6に示した絶縁トランス40の結合よりも大きい。
As a modification of the present embodiment, an insulating
なお、図6及び図7に示す絶縁トランス40は、第1実施形態において説明した平滑素子21と組み合わせてもよい。具体的には、平滑素子21の入力側又は出力側に、絶縁トランス40を接続すればよい。またトランスを内蔵したリアクトル(平滑回路)としてもよい。
6 and FIG. 7 may be combined with the smoothing
《第3実施形態》
図8は、発明の第3の実施形態に係る電源装置の回路図である。本例では上述した第1実施形態に対して、電力供給先として負荷8に加えて、負荷60を追加している点が異なる。交流電源1及びバッテリ2から第1負荷8に供給される供給ラインの回路は、第1実施形態で示した回路と同様であり、その記載を援用する。なお、第3実施形態の説明では、便宜上、負荷8を第1負荷8とし、負荷60を第2負荷と、負荷制御回路30を第1負荷制御回路30と称し、負荷制御回路62を第2負荷制御回路と称す。
<< Third Embodiment >>
FIG. 8 is a circuit diagram of a power supply device according to the third embodiment of the invention. This example is different from the first embodiment described above in that a
本実施形態に係る電源装置は、交流電源1等に加えて、第2負荷60、フィルタ61、及び第2負荷制御回路62を備えている。第2負荷60は、二次電池である。第2負荷60は、例えば、バッテリ2より出力電力の低い電池やバッテリ2を電源として作動する機器があげられる。
The power supply apparatus according to this embodiment includes a
電力伝送線5は、第1負荷8に供給するための第1伝送線51と、第2負荷60に供給するための第2伝送線52に分岐されている。第1伝送線51の一端は遮断器6に接続されており、第2伝送線52の他端は第1フィルタ7を介して負荷制御回路30に接続されている。第2伝送線52の一端は遮断器6に接続されており、第2伝送線52の他端はフィルタ61を介して第2負荷制御回路62に接続されている。
The
フィルタ61は、第2伝送線52を伝搬する伝搬信号のうち、特定の周波数の成分を取り出すための回路である。フィルタ61の通過周波数帯域は、第1負荷8への供給電力の基本波周波数を含まないように設計されている。すなわち、フィルタのゲイン設定として、第1負荷8への供給電力の基本波周波数成分のゲインを、他の周波数帯域のゲインよりも低くしている。これにより、第1負荷8及び第2負荷60に対して、適切な電力を供給することができる。
The
図8の負荷制御回路62の例として、整流ブリッジ及び降圧回路を示す。整流ブリッジによりフィルタ61から入力された交流を整流された電力をスイッチング回路によって、負荷60の出力電圧を降圧して制御する。
As an example of the
図9に、電力伝送線5において、重畳された交流波形のスペクトルを示す。スペクトルは、図9に示すように、差周波数(f1−f2)と加算周波数(f1+f2)でピークになる。
FIG. 9 shows a spectrum of an alternating waveform superimposed on the
そして、差周波数(f1−f2)を商用周波数に設定し、加算周波数(f1+f2)を第2負荷制御回路62の制御周波数に設定する。第2負荷制御回路62の制御周波数は、整流ブリッジで整流作用のある周波数である。これにより、負荷8及び負荷60に対して適切な電力を供給できる。
Then, the difference frequency (f 1 −f 2 ) is set to the commercial frequency, and the addition frequency (f 1 + f 2 ) is set to the control frequency of the second
図10に、フィルタ61の回路図(図10(a))と、フィルタ61の特性図(図10(b))を示す。図10(a)に示すように、フィルタ61は、バンドストップ用のT型ノッチフィルタである。また、図10(a)のVinは交流の入力電圧を表しており、Voutが出力電圧を表している。また図10(b)はVoutのボード線図である。図10(b)のグラフa1及びa2はゲイン特性を示し、グラフbは位相特性を示す。
FIG. 10 shows a circuit diagram of the filter 61 (FIG. 10A) and a characteristic diagram of the filter 61 (FIG. 10B). As shown in FIG. 10A, the
例えば、第2負荷60よりも負荷8に対して優先的に電力を供給する場合には、Voutのゲイン特性がグラフa1で示す特性になるように、カットオフの中心周波数を商用周波数に設定する。
For example, in the case than the
また、第1負荷8及び第2負荷60に必要電力を供給する場合には、Voutのゲイン特性がグラフa2で示す特性になるように、ノッチフィルタの減衰のバンド幅を広くすることで、減衰ゲインの帯域幅を調整する。これにより、第1負荷8及び第2負荷60に対して適切な周波数の電力を供給できる。
Further, when supplying the required power to the
上記のように、本実施形態では、電力伝送線5を伝送する電力を、負荷8及び負荷60に供給する。これにより、複数の負荷に対して電力を供給できる。
As described above, in the present embodiment, the power transmitted through the
また本実施形態では、第1伝送線51にフィルタ61を接続し、負荷7への供給電力の基本周波数成分のゲインを、他の周波数帯域のゲインより低くなるようにフィルタ61を設計する。これにより、複数の負荷に対して電力を供給できる。
In the present embodiment, the
また本実施形態では、第2負荷制御回路62により第1伝送線51を介して入力される交流電力を直流電力に変換して、当該直流電力を第2負荷60に出力する。これにより、直流の負荷であっても、電力を供給できる。
In the present embodiment, AC power input via the
また本実施形態では、フィルタ61と第2負荷60との間に整流ブリッジを有する。これにより、直流の負荷であっても、電力を供給できる。
In the present embodiment, a rectifier bridge is provided between the
また本実施形態では、2次電源回路20の出力電力の周波数f2を、1次電源回路20の出力電力の周波数f1よりも高くする。これにより、電力の伝送効率を向上させることができる。また、電力伝送線5の反射等を軽減し、ノイズや電圧サージの低減を可能とする。
In the present embodiment, the frequency f 2 of the output power of the secondary
なお、本実施形態において、2次電源回路20から出力される交流電力の振幅を、1次電源回路10から出力される交流電力の振幅よりも大きくすることで、第1負荷8及び第2負荷60への供給電力を調整してもよい。これにより、複数の負荷に対して電力を供給できる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態の変形例として、図11に示すように、電源装置は交流負荷である第2負荷60に電力を供給してもよい。図11は、変形例に係る電源装置の回路図である。図11に示すように、第2負荷制御回路62は入力される交流電力を直流電力に変換する回路であり、ダイオードブリッジ、平滑コンデンサ及び、DCACコンバータで構成されている。また、DCACコンバータの電力変換により、入力交流電力とは異なる周波数又は異なる位相をもつ交流出力を生成できる。
As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 11, the power supply device may supply power to a
なお、本実施形態の変形例として、図12に示すように、電源装置は直流負荷である第1負荷8に電力を供給してもよい。図12は、変形例に係る電源装置の回路図である。図12に示すように、負荷制御回路30は入力される交流電力を直流電力に変換する回路であり、ダイオードブリッジ、ACDCコンバータ71及び遮断手段72で構成されている。これにより、複数の直流電源に対して、独立して電力を供給できる。また、電圧の異なる直流電源が複数ある場合にも、複数の直流電源に対して、適切な電力を供給できる。
As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 12, the power supply device may supply power to a
上記の第1負荷制御回路30及び第2負荷制御回路62が本発明の「制御用電力変換回路」に相当する。
The first
1…交流電源
2…バッテリ
4…コンデンサ
5…電力伝送線
6…遮断器
7…フィルタ
8…負荷
10…1次電源回路
11…入力回路
12…第1スイッチング回路
20…2次電源回路
21…平滑素子
22…第2スイッチング回路
30…負荷制御回路
31…第3スイッチング回路
32…フィルタ
40…トランス
51…第1伝送線
52…第2伝送線
60…負荷
61…フィルタ
62…負荷制御回路
71…コンバータ
72…遮断手段
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記複数の電力変換回路の交流出力側にそれぞれ電気的に接続され、負荷に電気的に接続された電力伝送線とを備え、
前記複数の交流電力の周波数は互いに異なっており、
前記電力伝送線を介して前記負荷に供給される伝送電力は、前記複数の交流電力を重畳することで生成される
電源装置。 A plurality of power conversion circuits that respectively convert power input from a plurality of power sources into a plurality of AC power;
A power transmission line electrically connected to each of the AC output sides of the plurality of power conversion circuits and electrically connected to a load;
The frequencies of the plurality of AC power are different from each other,
The transmission power supplied to the load via the power transmission line is a power supply device generated by superimposing the plurality of AC power.
請求項1記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein a fundamental frequency of power supplied to the load is a difference frequency between the different frequencies.
前記複数の伝送線のうち一の伝送線を介して供給される電力の基本周波数は、前記互いに異なる周波数の差周波数であり、
前記複数の伝送線のうち他の伝送線を介して供給される電力の基本周波数は、前記互いに異なる周波数を加算した加算周波数である
請求項1又は2記載の電源装置。 The power transmission line has a plurality of transmission lines for transmitting the transmission power,
A fundamental frequency of power supplied through one transmission line among the plurality of transmission lines is a difference frequency between the different frequencies,
3. The power supply device according to claim 1, wherein a fundamental frequency of power supplied through another transmission line among the plurality of transmission lines is an addition frequency obtained by adding the different frequencies.
請求項1〜3のいずれかに記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, further comprising a filter connected to the power transmission line and configured to extract a fundamental frequency component of power supplied to the load.
請求項2記載の電源装置。 The power supply device according to claim 2, further comprising a filter connected to the power transmission line for extracting the difference frequency.
請求項1〜6のいずれかに記載の電源装置。 The power transmission device according to claim 1, wherein the transmission power is supplied to a DC load and an AC load via the power transmission line.
前記直流用電力伝送線にフィルタを接続し、
前記フィルタは、前記交流負荷への供給電力の基本周波数成分のゲインを、他の周波数帯域のゲインより低くして設計されている
請求項7記載の電源装置。 The power transmission line includes a DC power transmission line that outputs the transmission power to the DC load,
Connect a filter to the DC power transmission line,
The power supply device according to claim 7, wherein the filter is designed such that a gain of a fundamental frequency component of power supplied to the AC load is lower than a gain of another frequency band.
請求項8記載の電源装置。 The power supply apparatus according to claim 8, wherein the filter is a notch filter.
前記制御用電力変換回路は、前記直流用電力伝送線を介して入力される交流電力を直流に変換して、変換された電力を前記直流負荷に出力する
請求項8又は9記載の電源装置。 A power converter circuit for control connected between the DC power transmission line and the DC load and controlling the DC load;
The power supply device according to claim 8 or 9, wherein the control power conversion circuit converts AC power input via the DC power transmission line into DC, and outputs the converted power to the DC load.
請求項8〜10のいずれか一項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 8 to 10, wherein a rectification bridge is connected between the filter and the DC load.
前記複数の電力変換回路のうち一の電力変換回路は前記交流電源に電気的に接続され、
前記複数の電力変換回路のうち他の電力変換回路は前記直流電源に電気的に接続され、
前記他の電力変換回路から出力される交流電力の周波数は、前記一の電力変換回路から出力される交流電力の周波数より高い
請求項1〜11のいずれか一項に記載の電源装置。 The plurality of power sources include a DC power source and an AC power source,
One power conversion circuit of the plurality of power conversion circuits is electrically connected to the AC power supply,
The other power conversion circuit among the plurality of power conversion circuits is electrically connected to the DC power supply,
The power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein a frequency of AC power output from the other power conversion circuit is higher than a frequency of AC power output from the one power conversion circuit.
前記複数の電力変換回路のうち一の電力変換回路は前記交流電源に電気的に接続され、
前記複数の電力変換回路のうち他の電力変換回路は前記直流電源に電気的に接続され、
前記他の電力変換回路から出力される交流電力の振幅は、前記一の電力変換回路から出力される交流電力の振幅より大きい
請求項1〜11のいずれか一項に記載の電源装置。 The plurality of power sources include a DC power source and an AC power source,
One power conversion circuit of the plurality of power conversion circuits is electrically connected to the AC power supply,
The other power conversion circuit among the plurality of power conversion circuits is electrically connected to the DC power supply,
The power supply device according to any one of claims 1 to 11, wherein the amplitude of the AC power output from the other power conversion circuit is larger than the amplitude of the AC power output from the one power conversion circuit.
前記他の電力変換回路は、コンデンサを有し、前記一の電力変換回路から入力された電力を変換し、変換した電力によりコンデンサを充電し、前記充電されたコンデンサの電力を変換電力として変換し、前記変換電力を前記交流出力側から出力し、
前記伝送電力は、前記一の電力変換回路から出力された交流電力と前記変換電力とを重畳することで生成される
請求項1〜13のいずれか一項に記載の電源装置。 One power conversion circuit among the plurality of power conversion circuits outputs AC power to the AC output side of the other power conversion circuit among the plurality of power conversion circuits,
The other power conversion circuit includes a capacitor, converts the power input from the one power conversion circuit, charges the capacitor with the converted power, and converts the charged capacitor power as converted power. , Outputting the converted power from the AC output side,
The power transmission device according to any one of claims 1 to 13, wherein the transmission power is generated by superimposing the AC power output from the one power conversion circuit and the converted power.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 7, wherein the transmission power is supplied to a plurality of DC loads or a plurality of AC loads via the power transmission line.
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