JP2539253B2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無停電電源装置等に適用できる交流電源装
置に関するものである。

各種の負荷に電力を供給する商用交流電源が停電した
場合でも、継続して交流電力を供給する為の交流電源装
置が知られている。このような交流電源装置に於いて
は、負荷側にトランス等が接続されているものであるか
ら、正負電圧値が等しい波形の交流電圧を出力すること
が必要となる。

〔従来の技術〕

従来の交流電源装置は、例えば、第５図に示す構成を
有するものであり、41は三角波発生器、42は正弦波発生
器、43は比較器、44は制御部、45は直流電源部、46はイ
ンバータ部、Q11〜Q14はトランジスタ、D11〜D14はダイ
オード、Ｃはコンデンサ、Ｌはインダクタンスである。

正弦波発生器42から所望の交流電圧周波数の正弦波の
信号が出力され、この周波数より高い周波数の三角波出
力信号が三角波発生器41から出力されて、比較器43によ
り比較される。比較器43からの比較出力信号は、正弦波
をパルス幅変調したものに相当し、制御部44に入力され
る。

制御部44は、比較器43からの比較出力信号に対応し
て、インバータ部46のトランジスタQ11〜Q14のオン，オ
フのタイミング制御を行う構成を有し、インバータ部46
のトランジスタQ11,Q14がオンとなることにより、正極
性電圧が出力され、トランジスタQ12,Q13がオンとなる
ことにより、負極性電圧が出力され、トランジスタQ11
〜Q14がパルス幅制御されて出力された正極性電圧又は
負極性電圧は、インダクタンスＬとコンデンサＣとから
なるフィルタを介して正弦波交流電圧が出力される。

又直流電源部45は、商用交流電源を整流してバッテリ
（図示せず）を充電すると共に、整流出力電圧をインバ
ータ部46に加えるもので、商用交流電源の停電時は、バ
ッテリから直流電圧がインバータ部46に加えられるか
ら、無停電電源装置を構成することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

正弦波発生器42からの正弦波出力信号の周波数と同一
の周波数の交流電圧がインバータ部46から出力され、ト
ランス等を含む負荷に供給されるものであるが、交流電
圧の正負電圧値については何ら保証されていないもので
ある。従って、正負電圧値が異なる場合が生じる。この
ように、交流電圧の正負電圧値が異なると、トランスの
鉄心に偏磁が生じて、トランスの特性が低下する欠点が
あった。

本発明は、インバータ部からの交流電圧の正負電圧値
を等しくなるように制御することを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の交流電源装置は、三角波発生器を制御して、
正負電圧値を等しくするものであり、第１図を参照して
説明する。

三角波発生器１の出力信号と、正弦波発生器２の出力
信号とを比較器３で比較し、その比較出力信号によりイ
ンバータ部４を制御して交流電圧を出力する交流電源装
置に於いて、インバータ部４の出力の交流電圧の正負電
圧値をそれぞれ検出部５により検出して、三角波発生器
１からの三角波出力信号の正極側ピーク値及び負極側ピ
ーク値を、交流電圧の正負電圧値が等しくなるように制
御回路６により制御するものである。

〔作用〕

三角波発生器１からの三角波出力信号の正極側ピーク
値及び負極側ピーク値を制御して、交流電圧の正負電圧
が等しくなるように制御回路６により制御するものであ
る。例えば、交流電圧の正極性電圧値が負極性電圧値よ
り高くなった場合、三角波出力信号を正極側へ移動制御
して、トランジスタQ11,Q14をオンとする期間を短く
し、トランジスタQ12,Q13をオンとする期間を長くする
ような比較出力信号を、インバータ部４に加えることに
なり、反対に交流電圧の正極性電圧値が負極性電圧値よ
り低くなった場合、三角波出力信号を負極側へ移動制御
して、トランジスタQ11,Q14をオンとする期間を長く
し、トランジスタQ12,Q13をオンとする期間を短くする
ような比較出力信号を、インバータ部４に加えることに
なる。従って、交流電圧の正負電圧値を等しくするよう
に制御することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、11は三
角波発生器、12は正弦波発生器、13は比較器、14はイン
バータ部、15〜21は演算増幅器、Q1〜Q4はトランジス
タ、L1はインダクタンス、C1〜C7はコンデンサ、R1〜R1
8は抵抗、D1〜D10はダイオード、＋Ｅは正極性の基準電
圧、−Ｅは負極性の基準電圧、ACは交流電圧の出力端子
である。

インバータ部14は、トランジスタQ1〜Q4とダイオード
D7〜D10とインダクタンスL1とコンデンサC1等から構成
され、図示を省略した直流電源部から直流電圧が印加さ
れ、出力端子ACから交流電圧が出力される。この交流電
圧は抵抗R1,R5を介して演算増幅器15,16の−端子に加え
られる。

演算増幅器15〜18とその周辺回路により検出部が構成
され、演算増幅器19〜21とその周辺回路により制御回路
が構成される。又演算増幅器15、抵抗R2,R3、コンデン
サC2,C3、ダイオードD1,D2により負極性側の半波整流回
路が構成され、演算増幅器16、抵抗R6,R7、コンデンサC
5,C6、ダイオードD3,D4により正極性側の半波整流回路
が構成されている。又演算増幅器17、抵抗R9,R10、コン
デンサC4により積分器が構成され、同様に、演算増幅器
18、抵抗R11,R12、コンデンサC7により積分器が構成さ
れている。

更に、演算増幅器19、抵抗R13,R14により正負電圧値
の誤差検出回路が構成され、又演算増幅器20、抵抗R15,
R17、負極性の基準電圧−Ｅ、ダイオードD5により三角
波発生器11の三角波出力信号の負極側ピーク値のリミッ
タ回路が構成され、同様に、演算増幅器21、抵抗R16,R1
8、正極性の基準電圧＋Ｅ、ダイオードD6により三角波
発生器11の三角波出力信号の正極側ピーク値のリミッタ
回路が構成されている。

インバータ部14から出力される交流電圧は、演算増幅
器15を含む半波整流回路により負極性電圧のみが出力さ
れ、演算増幅器17を含む積分器により積分され、演算増
幅器17から負極性電圧値に相当する積分出力信号が抵抗
R13に加えられる。又演算増幅器16を含む半波整流回路
により正極性電圧のみが出力されて、演算増幅器18を含
む積分器により積分され、この演算増幅器18からの正極
性電圧値に相当する正の積分出力信号が抵抗R14に加え
られる。

抵抗R13,R14の接続点は演算増幅器19の＋端子に接続
されており、正負電圧値が等しい場合は、抵抗R13に負
電圧，抵抗R14に正電圧が印加される状態となり、演算
増幅器19の＋端子は０電位となる。ここで、抵抗R15及
びR16、抵抗R17及びR18をそれぞれ同一の抵抗値とし、
又＋E,−Ｅを正負極性の同一電圧値の基準電圧とすれ
ば、演算増幅器20の＋端子には負極性の基準電圧−Ｅを
抵抗R15,R17で分割した負電圧が印加され、又演算増幅
器21の＋端子には正極性の基準電圧＋Ｅを抵抗R16,R18
で分割した正電圧が印加される。従って、演算増幅器2
0,21の各＋端子に印加される電圧は、正負極性の同電圧
であり、演算増幅器20,21の出力電圧は、逆流防止用の
ダイオードD5,D6によって、三角波発生器11の三角波出
力信号の負極側ピーク値及び正極側ピーク値を制限する
リミッタ電圧となる為、両ピーク値は同一の値に制御さ
れている。

又正極性電圧が負極性電圧より高くなった場合は、積
分器を構成する演算増幅器18の出力電圧が高くなり、演
算増幅器19の＋端子の電位は正極性側に高くなる。それ
によって演算増幅器19の出力電圧は正極性側に高くな
る。従って、演算増幅器20の＋端子に加えられる負電圧
は、抵抗R15,R17及び負極性の基準電圧−Ｅの値によっ
て定まる比率分だけ正極性側に高くなり、演算増幅器21
の＋端子に加えられる正電圧も同様に同じ比率分だけ正
極性側に高くなる。それによって、三角波発生器11の三
角波出力信号の負極側ピーク値及び正極側ピーク値は、
正極性側へ移動するように制御される。

第３図は本発明の実施例の動作説明図であり、（ａ）
は三角波出力信号31,32と正弦波出力信号33とを示し、
実線の三角波出力信号31と正弦波出力信号33とが比較器
13に加えられて比較されると、（ｂ）に示す比較出力信
号が得られ、これによって（ｄ）の実線波形の交流電圧
34がインバータ14から出力される。そして、前述のよう
に、正極性電圧が負極性電圧より高くなった場合は、三
角波発生器11の三角波出力信号の正極側ピーク値及び負
極側ピーク値のリミッタ電圧が正極性側へ移動するよう
に制御するものであるから、（ａ）の点線波形の三角波
出力信号32となる。

それによって、比較器13からの比較出力信号は（ｃ）
に示すものとなる。即ち、パルス幅変調信号のパルス幅
が正極性側では狭くなり、インバータ部14に於ける正極
性電圧を出力するトランジスタQ1,Q4のオン時間が短く
なり、又負極性側ではパルス幅が広くなり、インバータ
部14に於ける負極性電圧を出力するトランジスタQ2,Q3
のオン時間が長くなるから、正極性電圧は（ｄ）の点線
波形の交流電圧35のように低くなり、負極性電圧は負極
性側へ高くなることにより、正負電圧値が等しくなるよ
うに制御される。

前述の場合と反対に正極性電圧が負極性電圧より低く
なった場合は、積分器を構成する演算増幅器17の出力電
圧は負極性側に高くなり、演算増幅器19の＋端子の電位
は負極性側に高くなる。それによって、演算増幅器19の
出力電圧は負極性側に高くなり、演算増幅器20の出力電
圧が負極性側に高くなり、演算増幅器21の出力電圧が低
くなって、ダイオードD5,D6を介して三角波発生器11に
加えられ、三角波発生器11の三角波出力信号の正極側ピ
ーク値及び負極側ピーク値のリミッタ電圧が負極性側へ
移動するように制御され、第３図の場合と反対に、比較
出力信号の正極性側のパルス幅はは広くなり、負極性側
のパルス幅は狭くなる。従って、インバータ部14に於け
る正極性電圧を出力するトランジスタQ1,Q4のオン時間
が長くなって、正極性電圧は高くなり、又負極性電圧を
出力するトランジスタQ2,Q3のオン時間は短くなって負
極性電圧は低くなる。それによって、正極性電圧値と負
極性電圧値とが等しい交流電圧を出力することができ
る。

又三角波発生器は、例えば、第４図に示すように、演
算増幅器36,37と抵抗R21〜R24とコンデンサC21とから構
成されている。第２図に於ける演算増幅器20,21の出力
信号が端子38に加えられ、又三角波出力信号は出力端子
39から出力され、端子38に加えられる信号レベルに対応
して、出力端子39から出力される三角波出力信号のピー
ク値が制御される。

前述の実施例は、三角波発生器11からの三角波出力信
号の正負両極側ピーク値を制御して、交流電圧の正極性
電圧値及び負極性電圧値を制御する場合を示すものであ
るが、三角波出力信号の正極側ピーク値或いは負極側ピ
ーク値だけを制御する構成とすることが可能である。又
交流電圧の正極性電圧値と負極性電圧値との検出手段
は、他の整流検出手段を用いることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、インバータ部４から
の交流電圧の正極性電圧値と負極性電圧値とを検出部５
で検出し、それらの値が等しくなるように、三角波発生
器１からの三角波出力信号の正極側ピーク値及び負極側
ピーク値を制御回路６から制御するものであり、交流電
圧の正極性電圧値と負極性電圧値とを等しくすることが
できるから、交流電源装置の負荷にトランスが含まれて
いても、そのトランスの鉄心に偏磁が生じることはな
く、商用交流電源から直接負荷に供給する場合と同様
に、負荷に交流電力を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は本発明の実施例の動作説明図、
第４図は三角波発生器のブロック図、第５図は従来例の
ブロック図である。 １は三角波発生器、２は正弦波発生器、３は比較器、４
はインバータ部、５は検出部、６は制御回路である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三角波発生器（１）の出力信号と正弦波発
   生器（２）の出力信号とを比較器（３）で比較し、該比
   較器（３）の比較出力信号によりインバータ部（４）を
   制御して、直流電圧を交流電圧に変換出力する交流電源
   装置に於いて、 前記インバータ部（４）の出力の交流電圧の正極側電圧
   値及び負極側電圧値を検出する検出部（５）と、 該検出部（５）による検出信号により前記交流電圧の正
   極側電圧値と負極側電圧値とが等しくなるように、前記
   三角波発生器（１）からの前記三角波出力信号の正極側
   ピーク値と負極側ピーク値とを制御する制御回路（６）
   と を設けたことを特徴とする交流電源装置。