JP2732428B2 - チョッパ装置 - Google Patents
チョッパ装置Info
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- JP2732428B2 JP2732428B2 JP7231135A JP23113595A JP2732428B2 JP 2732428 B2 JP2732428 B2 JP 2732428B2 JP 7231135 A JP7231135 A JP 7231135A JP 23113595 A JP23113595 A JP 23113595A JP 2732428 B2 JP2732428 B2 JP 2732428B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源電圧をス
イッチング素子によってチョッパ操作することにより所
望の平均電圧を得るチョッパ装置に係わり、特に、直流
電源電圧が大きな周期的リップルを含む場合において
も、電圧指令とチョッパされた電圧の平均電圧の比を常
に一定に保つことのできるチョッパ装置に関する。
イッチング素子によってチョッパ操作することにより所
望の平均電圧を得るチョッパ装置に係わり、特に、直流
電源電圧が大きな周期的リップルを含む場合において
も、電圧指令とチョッパされた電圧の平均電圧の比を常
に一定に保つことのできるチョッパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のチョッパ装置を用いた電気回路の
一例を図３に示す。同図において、１は単相交流電源、
２は単相ブリッジ整流器、３はスイッチング素子、４は
負荷、５は前記スイッチング素子３の駆動回路、１０は
電圧検出器、１７は電圧制御信号発生器、２０は整流器
２の直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサである。上
記電圧制御信号発生器１７は、電圧検出器１０の出力す
る検出信号Ｖａｃに基づいて電源電圧の位相θを演算す
る位相検出手段１１と、この位相検出手段１１の出力す
る位相信号θに基づいて図４に示す三角波のキャリア信
号Ｖｃを発生する三角波発生器１２と、この三角波発生
器１２の出力するキャリア信号Ｖｃと電圧指令信号Ｖｏ
ｕｔ＊を比較し、電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊がキャリア信
号Ｖｃよりも大きい場合にはオンとなり、キャリア信号
Ｖｃが電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊よりも大きい場合にはオ
フとなる方形波パルス状のチョッパ信号Ｖｇを出力する
比較器１５から構成されている。
一例を図３に示す。同図において、１は単相交流電源、
２は単相ブリッジ整流器、３はスイッチング素子、４は
負荷、５は前記スイッチング素子３の駆動回路、１０は
電圧検出器、１７は電圧制御信号発生器、２０は整流器
２の直流出力電圧を平滑する平滑コンデンサである。上
記電圧制御信号発生器１７は、電圧検出器１０の出力す
る検出信号Ｖａｃに基づいて電源電圧の位相θを演算す
る位相検出手段１１と、この位相検出手段１１の出力す
る位相信号θに基づいて図４に示す三角波のキャリア信
号Ｖｃを発生する三角波発生器１２と、この三角波発生
器１２の出力するキャリア信号Ｖｃと電圧指令信号Ｖｏ
ｕｔ＊を比較し、電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊がキャリア信
号Ｖｃよりも大きい場合にはオンとなり、キャリア信号
Ｖｃが電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊よりも大きい場合にはオ
フとなる方形波パルス状のチョッパ信号Ｖｇを出力する
比較器１５から構成されている。
【０００３】ところで、スイッチング素子３によりチョ
ッパされ負荷４に供給される電圧Ｖｏｕｔとは、負荷４
の端子電圧の平均電圧をいう。Ｖｏｕｔ＊はＶｏｕｔの
指令値である。
ッパされ負荷４に供給される電圧Ｖｏｕｔとは、負荷４
の端子電圧の平均電圧をいう。Ｖｏｕｔ＊はＶｏｕｔの
指令値である。
【０００４】図５は、図３に示す回路のチョッパ電圧指
令Ｖｏｕｔ＊からチョッパ電圧Ｖｏｕｔまでの伝達関数
のブロック図である。同図のゲインＫｃは、チョッパ電
圧指令Ｖｏｕｔ＊に対するチョッパ信号Ｖｇのオン・デ
ューティＰの比率である。図３の回路では、チョッパ操
作の対象となる整流器２の直流側端子電圧Ｖｄｃが、平
滑コンデンサ２０によって平滑されたほぼ一定の直流電
圧であるため、平均電圧Ｖｏｕｔはチョッパ信号Ｖｇの
オン・デューティＰに比例する。
令Ｖｏｕｔ＊からチョッパ電圧Ｖｏｕｔまでの伝達関数
のブロック図である。同図のゲインＫｃは、チョッパ電
圧指令Ｖｏｕｔ＊に対するチョッパ信号Ｖｇのオン・デ
ューティＰの比率である。図３の回路では、チョッパ操
作の対象となる整流器２の直流側端子電圧Ｖｄｃが、平
滑コンデンサ２０によって平滑されたほぼ一定の直流電
圧であるため、平均電圧Ｖｏｕｔはチョッパ信号Ｖｇの
オン・デューティＰに比例する。
【０００５】したがって、図３に示す従来のチョッパ装
置を用いた電気回路では、図５に示すように、負荷４に
印加される平均電圧Ｖｏｕｔは、チョッパ信号Ｖｇのオ
ン・デューティＰに比例する動作をする。
置を用いた電気回路では、図５に示すように、負荷４に
印加される平均電圧Ｖｏｕｔは、チョッパ信号Ｖｇのオ
ン・デューティＰに比例する動作をする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、平滑コンデ
ンサ２０の容量を小さくした場合は、図６に示すように
コンデンサ２０の両端の電圧Ｖｄｃは周期的なリップル
を持ち、瞬時電圧は時間とともに変化する。この場合、
オン・デューティＰと平均電圧Ｖｏｕｔは比例せず、電
圧設定信号Ｖｏｕｔ＊と負荷４に印加される平均電圧Ｖ
ｏｕｔの間に差異が生じ、所望の平均電圧が得られな
い。
ンサ２０の容量を小さくした場合は、図６に示すように
コンデンサ２０の両端の電圧Ｖｄｃは周期的なリップル
を持ち、瞬時電圧は時間とともに変化する。この場合、
オン・デューティＰと平均電圧Ｖｏｕｔは比例せず、電
圧設定信号Ｖｏｕｔ＊と負荷４に印加される平均電圧Ｖ
ｏｕｔの間に差異が生じ、所望の平均電圧が得られな
い。
【０００７】したがって、図３に示す従来のチョッパ装
置において、所望の平均電圧を得るためには、整流器２
の直流側端子電圧が一定の直流電圧である必要があり、
そのためには、十分な静電容量の平滑コンデンサが必要
であり、装置が大型化するとともに経済性に劣るという
問題があった。
置において、所望の平均電圧を得るためには、整流器２
の直流側端子電圧が一定の直流電圧である必要があり、
そのためには、十分な静電容量の平滑コンデンサが必要
であり、装置が大型化するとともに経済性に劣るという
問題があった。
【０００８】本発明は、上述した従来のチョッパ装置の
欠点を解消するためになされたもので、その目的は、時
間的に変化する直流電源電圧を平滑するコンデンサを不
要にして、小型で安価なチョッパ装置を提供することに
ある。
欠点を解消するためになされたもので、その目的は、時
間的に変化する直流電源電圧を平滑するコンデンサを不
要にして、小型で安価なチョッパ装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するする
ために、本発明の請求項１は、交流電圧を整流する整流
器と、この整流器出力により電圧が供給される負荷と、
この負荷と直列に接続され前記整流器出力電圧の１周期
に１回ＯＮ−ＯＦＦ動作を行うことにより負荷に供給さ
れる電圧を調節するスイッチング素子と、前記負荷に供
給される電圧の指令値と前記整流器の交流側電圧に同期
したキャリア信号とを比較して前記スイッチング素子の
ＯＮ幅を決定するチョッパ装置において、前記キャリア
信号として前記整流器直流側出力電圧の積分値の信号を
用いることを特徴とする。
ために、本発明の請求項１は、交流電圧を整流する整流
器と、この整流器出力により電圧が供給される負荷と、
この負荷と直列に接続され前記整流器出力電圧の１周期
に１回ＯＮ−ＯＦＦ動作を行うことにより負荷に供給さ
れる電圧を調節するスイッチング素子と、前記負荷に供
給される電圧の指令値と前記整流器の交流側電圧に同期
したキャリア信号とを比較して前記スイッチング素子の
ＯＮ幅を決定するチョッパ装置において、前記キャリア
信号として前記整流器直流側出力電圧の積分値の信号を
用いることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
ついて説明する。図１は本発明の一実施例の回路図であ
り、既に説明した図３のチョッパ装置と同一構成部分に
は同一符号を付して重複説明は省略する。
ついて説明する。図１は本発明の一実施例の回路図であ
り、既に説明した図３のチョッパ装置と同一構成部分に
は同一符号を付して重複説明は省略する。
【００１１】同図において、１７ａは電圧制御信号発生
器であり、この電圧制御信号発生器１７ａは、位相検出
手段１１と、積分器１３と、補正キャリア信号発生器１
４と、比較器１５とから構成されている。また、図中、
Ｖｏｕｔは負荷４に印加されるチョッパ電圧の平均電
圧、Ｖｏｕｔ＊は前記Ｖｏｕｔの指令信号、Ｖｄｃは整
流器２の直流側端子電圧、Ｖａｃは単相交流電源１の交
流電圧の検出値、θは前記Ｖａｃの位相、Ｖｉは前記Ｖ
ａｃの積分値、Ｖｃ′は補正されたキャリア信号、Ｖｇ
はチョッパ信号、Ｐ′はチョッパ信号のオン・デューテ
ィを示す。
器であり、この電圧制御信号発生器１７ａは、位相検出
手段１１と、積分器１３と、補正キャリア信号発生器１
４と、比較器１５とから構成されている。また、図中、
Ｖｏｕｔは負荷４に印加されるチョッパ電圧の平均電
圧、Ｖｏｕｔ＊は前記Ｖｏｕｔの指令信号、Ｖｄｃは整
流器２の直流側端子電圧、Ｖａｃは単相交流電源１の交
流電圧の検出値、θは前記Ｖａｃの位相、Ｖｉは前記Ｖ
ａｃの積分値、Ｖｃ′は補正されたキャリア信号、Ｖｇ
はチョッパ信号、Ｐ′はチョッパ信号のオン・デューテ
ィを示す。
【００１２】次に、本実施例の作用を図１の回路図、図
２の図１の回路の各部波形図を参照して説明する。補正
されたキャリア信号Ｖｃ′と電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊信
号を比較してスイッチング素子のオン・デューティを決
める場合、キャリア信号はＶｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ＊となる
オン・デューティを表せばよい。すなわち、スイッチン
グ素子をＯＮする区間の整流回路出力電圧Ｖｄｃの積分
値が平均値Ｖｏｕｔであり、キャリア信号として整流回
路出力電圧Ｖｄｃの積分値を用いれば、キャリアの電圧
値は各電圧の位相θに対応する平均値Ｖｏｕｔとなるの
で、必ずＶｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ＊となる。
２の図１の回路の各部波形図を参照して説明する。補正
されたキャリア信号Ｖｃ′と電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊信
号を比較してスイッチング素子のオン・デューティを決
める場合、キャリア信号はＶｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ＊となる
オン・デューティを表せばよい。すなわち、スイッチン
グ素子をＯＮする区間の整流回路出力電圧Ｖｄｃの積分
値が平均値Ｖｏｕｔであり、キャリア信号として整流回
路出力電圧Ｖｄｃの積分値を用いれば、キャリアの電圧
値は各電圧の位相θに対応する平均値Ｖｏｕｔとなるの
で、必ずＶｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ＊となる。
【００１３】整流回路が全波整流器の場合、図２に示す
ように整流回路出力電圧Ｖｄｃはθが０からπの波形の
繰り返しとなる。また０からπの区間ではθ＝π／２で
線対称の波形となっている。そのため、実際のキャリア
信号波形は０〜π／２区間の積分波形をπ／２からπま
で対称に折り返した波形でよい。πから２πは０からπ
の繰り返しでよい。これが図２のＶｃ′の波形である。
この波形を簡単に作るには図１に示すように積分器１３
によりＶａｃを積分した信号Ｖｉを作り、補正キャリア
信号発生器１４によりＶｉを電圧の位相θに応じて極性
変換及び電圧シフトすればよい。
ように整流回路出力電圧Ｖｄｃはθが０からπの波形の
繰り返しとなる。また０からπの区間ではθ＝π／２で
線対称の波形となっている。そのため、実際のキャリア
信号波形は０〜π／２区間の積分波形をπ／２からπま
で対称に折り返した波形でよい。πから２πは０からπ
の繰り返しでよい。これが図２のＶｃ′の波形である。
この波形を簡単に作るには図１に示すように積分器１３
によりＶａｃを積分した信号Ｖｉを作り、補正キャリア
信号発生器１４によりＶｉを電圧の位相θに応じて極性
変換及び電圧シフトすればよい。
【００１４】このように、本実施例では補正キャリア信
号発生器により整流回路出力電圧Ｖｄｃの大きな周期的
リップルの影響を相殺し、電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊と負
荷に印加される電圧の平均値Ｖｏｕｔを比例させること
ができるので、従来必要であった整流回路出力電圧Ｖｄ
ｃを一定の直流電圧に平滑するコンデンサを不要にし
て、装置全体を小型で安価にできる。
号発生器により整流回路出力電圧Ｖｄｃの大きな周期的
リップルの影響を相殺し、電圧指令信号Ｖｏｕｔ＊と負
荷に印加される電圧の平均値Ｖｏｕｔを比例させること
ができるので、従来必要であった整流回路出力電圧Ｖｄ
ｃを一定の直流電圧に平滑するコンデンサを不要にし
て、装置全体を小型で安価にできる。
【００１５】（他の実施例）図１に示す実施例におい
て、単相交流電源１の代わりに３相交流電源を使用し、
単相ブリッジ整流器の代わりに３相ブリッジ整流器を使
用し、この３相ブリッジ整流器の直流側電圧の積分値を
キャリア信号として用いるチョッパ装置も、前記実施例
と同じ作用効果が得られる。
て、単相交流電源１の代わりに３相交流電源を使用し、
単相ブリッジ整流器の代わりに３相ブリッジ整流器を使
用し、この３相ブリッジ整流器の直流側電圧の積分値を
キャリア信号として用いるチョッパ装置も、前記実施例
と同じ作用効果が得られる。
【００１６】また、整流器直流側電圧波形が、ほぼ一定
の波形であるなら、図１に示す実施例のように実際に電
圧波形を積分して補正キャリア信号を生成する構成でな
くても、パターンを記憶して電圧の位相θに応じて呼び
出す方式としても前記実施例と同じ作用効果が得られ
る。
の波形であるなら、図１に示す実施例のように実際に電
圧波形を積分して補正キャリア信号を生成する構成でな
くても、パターンを記憶して電圧の位相θに応じて呼び
出す方式としても前記実施例と同じ作用効果が得られ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればス
イッチング素子を用いたチョッパ装置において、直流電
源電圧が一定でなく大きな周期的リップルを含む場合に
おいても、電圧指令値と負荷に印加される電圧の平均値
を比例させることができるので、従来必要であった直流
電源電圧を一定の直流電圧に平滑するコンデンサが不要
な小型で安価なチョッパ装置を実現することが可能であ
る。
イッチング素子を用いたチョッパ装置において、直流電
源電圧が一定でなく大きな周期的リップルを含む場合に
おいても、電圧指令値と負荷に印加される電圧の平均値
を比例させることができるので、従来必要であった直流
電源電圧を一定の直流電圧に平滑するコンデンサが不要
な小型で安価なチョッパ装置を実現することが可能であ
る。
【図１】本発明の一実施例の回路図。
【図２】図１の各部の波形図。
【図３】従来のチョッパ装置の回路図。
【図４】図３のキャリア波形図。
【図５】図３のチョッパ装置の伝達関数ブロック図。
【図６】図３の単相全波整流ブロック図。
１…電源、２…整流器、３…スイッチング素子、４…負
荷、５…駆動回路、１０…電圧検出器、１１…位相検出
手段、１２…三角波発生器、１３…積分器、１４…補正
キャリア信号発生器、１５…比較器、１７，１７ａ…電
圧制御信号発生器。
荷、５…駆動回路、１０…電圧検出器、１１…位相検出
手段、１２…三角波発生器、１３…積分器、１４…補正
キャリア信号発生器、１５…比較器、１７，１７ａ…電
圧制御信号発生器。
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電圧を整流する整流器と、この整流
器出力により電圧が供給される負荷と、この負荷と直列
に接続され前記整流器出力電圧の１周期に１回ＯＮ−Ｏ
ＦＦ動作を行うことにより負荷に供給される電圧を調節
するスイッチング素子と、前記負荷に供給される電圧の
指令値と前記整流器の交流側電圧に同期したキャリア信
号とを比較して前記スイッチング素子のＯＮ幅を決定す
るチョッパ装置において、前記キャリア信号として前記
整流器直流側出力電圧の積分値の信号を用いることを特
徴とするチョッパ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231135A JP2732428B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | チョッパ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231135A JP2732428B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | チョッパ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974764A JPH0974764A (ja) | 1997-03-18 |
| JP2732428B2 true JP2732428B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=16918836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231135A Expired - Fee Related JP2732428B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | チョッパ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732428B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5773435B2 (ja) * | 2011-10-25 | 2015-09-02 | ニチコン株式会社 | 充電装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5875472A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Toshiba Corp | スイツチングレギユレ−タ |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231135A patent/JP2732428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0974764A (ja) | 1997-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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