JP2017093130A5

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Publication number: JP2017093130A5
Application number: JP2015219822A
Authority: JP
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2035-11-09

Claims

直流電圧源（１０）から直流電力を供給され、所定の共振周波数を有する共振負荷（３０）に対して交流電力を出力するインバータ回路（２１）を有する電源装置（２０）であって、
前記インバータ回路は、センタタップ（ＣＴ）を有する一次コイル（Ｌ１）と、その一次コイルと磁気的に結合する二次コイル（Ｌ２）とを有するトランス（Ｔｒ）と、前記一次コイルの両端のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）及び第２スイッチ（ＳＷ２）と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチにそれぞれ逆並列に接続された第１ダイオード（Ｄ１）及び第２ダイオード（Ｄ２）と、を有するプッシュプル方式のインバータ回路であり、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する駆動信号に対して、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに流れるスイッチ電流が同位相又は進み位相となるように、前記駆動信号の駆動周波数を設定する制御装置（４０）と、
前記スイッチ電流を検出する電流検出部（４１）と、を備え、
前記制御装置は、前記電源装置の出力電力、出力電圧、出力電流、入力電力、又は、入力電流に基づいて、前記駆動周波数を設定し、その設定された前記駆動周波数が、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの１駆動周期が前記スイッチ電流の一周期となる所定の下限周波数未満の領域において、前記スイッチ電流が負の値であることを条件として、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをオフ操作する制御を行うことを特徴とする電源装置。
直流電圧源（１０）から直流電力を供給され、所定の共振周波数を有する共振負荷（３０）に対して交流電力を出力するインバータ回路（２１）を有する電源装置（２０）であって、
前記インバータ回路は、センタタップ（ＣＴ）を有する一次コイル（Ｌ１）と、その一次コイルと磁気的に結合する二次コイル（Ｌ２）とを有するトランス（Ｔｒ）と、前記一次コイルの両端のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）及び第２スイッチ（ＳＷ２）と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチにそれぞれ逆並列に接続された第１ダイオード（Ｄ１）及び第２ダイオード（Ｄ２）と、を有するプッシュプル方式のインバータ回路であり、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する駆動信号に対して、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに流れるスイッチ電流が同位相又は進み位相となるように、前記駆動信号の駆動周波数を設定する制御装置（４０）を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する駆動信号に対して、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに流れるスイッチ電流が同位相又は進み位相となるように、前記駆動周波数を、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの１駆動周期の半分が前記スイッチ電流の一周期となる所定の下限周波数以上であって、前記共振負荷の共振周波数以下である周波数範囲に設定し、
前記制御装置は、前記駆動周波数を前記周波数範囲に保ちつつ、前記第１スイッチと前記第２スイッチとを交互にオン操作及びオフ操作するものであって、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数を減少させることを特徴とする電源装置。
前記スイッチ電流を検出する電流検出部（４１）を備え、
前記制御装置は、前記スイッチ電流の検出値に基づいて、前記駆動信号に対する前記スイッチ電流の進み位相が所定値より小さくなったか否かを判定し、前記駆動信号に対する前記スイッチ電流の進み位相がその所定値より小さくなったことを条件として、前記駆動周波数の上昇を停止するとともに、前記電源装置から前記共振負荷への電力出力を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記駆動周波数を前記周波数範囲内の所定の周波数に固定し、前記第１スイッチと前記第２スイッチとを交互にオン操作及びオフ操作するものであって、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数を減少させることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
直流電圧源（１０）から直流電力を供給され、所定の共振周波数を有する共振負荷（３０）に対して交流電力を出力するインバータ回路（２１）を有する電源装置（２０）であって、
前記インバータ回路は、センタタップ（ＣＴ）を有する一次コイル（Ｌ１）と、その一次コイルと磁気的に結合する二次コイル（Ｌ２）とを有するトランス（Ｔｒ）と、前記一次コイルの両端のそれぞれに接続された半導体スイッチング素子である第１スイッチ（ＳＷ１）及び第２スイッチ（ＳＷ２）と、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチにそれぞれ逆並列に接続された第１ダイオード（Ｄ１）及び第２ダイオード（Ｄ２）と、を有するプッシュプル方式のインバータ回路であり、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する駆動信号に対して、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに流れるスイッチ電流が同位相又は進み位相となるように、前記駆動信号の駆動周波数を設定する制御装置（４０）を備え、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを駆動する駆動信号に対して、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチに流れるスイッチ電流が同位相又は進み位相となるように、前記駆動周波数を、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの１駆動周期の半分が前記スイッチ電流の一周期となる所定の下限周波数以上であって、前記共振負荷の共振周波数以下である周波数範囲に設定し、
前記スイッチ電流を検出する電流検出部（４１）を備え、
前記制御装置は、前記スイッチ電流の検出値に基づいて、前記駆動信号に対する前記スイッチ電流の進み位相が所定値より小さくなったか否かを判定し、前記駆動信号に対する前記スイッチ電流の進み位相がその所定値より小さくなったことを条件として、前記駆動周波数の上昇を停止するとともに、前記電源装置から前記共振負荷への電力出力を禁止することを特徴とする電源装置。
前記制御装置は、前記駆動周波数を、前記共振負荷の共振周波数以下になるように設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源装置。
前記共振負荷は、印加される電圧に応じて容量が変化する容量性の放電負荷（３１）と、前記二次コイルの漏れインダクタンス（Ｌｓｂ）と、を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源装置。
前記共振負荷は、所定のインダクタンスを有するコイル（Ｌａ）をさらに備えて構成されることを特徴とする請求項７に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記電源装置の出力電力の指令値と、前記出力電力の検出値と、に基づいて、前記駆動周波数、並びに、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記電源装置の出力電力の指令値と、前記電源装置の入力電力の検出値と、に基づいて、前記駆動周波数、並びに、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記電源装置の出力電圧の指令値と、前記出力電圧の検出値と、に基づいて、前記駆動周波数、並びに、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記電源装置の出力電流の指令値と、前記出力電流の検出値と、に基づいて、前記駆動周波数、並びに、所定期間における前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのオン操作の回数の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電源装置。