JP3063251B2 - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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Description
メッキの電源のように、低電圧、大電流でしかも高精度
の電流制御を必要とする直流電源装置としての、商用交
流電源をいったん整流しその出力をインバータによって
高周波交流に変換し、この交流を所定の電圧に変換した
上で再度整流して直流を得る直流電源装置に関する。
図である。この図において、電力系統から配電された商
用周波三相電源1から供給される電力を整流器2で整流
して得られた直流電力をインバータ4で数kHzの方形波
単相交流電力に変換し、この交流を変圧器5で適当な電
圧に降圧後整流器6で整流して負荷7に直流電流を供給
する。
度に制御される必要があり、そのために、インバータ4
の出力電流を電流測定器9で測定して制御装置4に入力
し、制御装置4の内部でこれを整流して負荷7に流れる
電流に比例した制御信号を得、これと負荷電流を指定す
る設定信号との差信号が図示しない電流調節器に入力さ
れ、電流調節器の出力信号が制御信号としてパルス発生
によってイバータ4を構成するパワートランジスタのオ
ン指令信号が生成される。
れる直流電圧に含まれる脈流成分を除去するものであ
る。電流測定器9としては周波数が数kHzと商用周波数
に比べればはるかに高周波である上に方形波なので、周
波数特性の優れた電流測定器であるホールCTが使用さ
れる。図4は図3の各部の電圧、電流の波形を示す波形
図である。この図において、Aはインバータ4を構成す
る4つのパワートランジスタのうちのパワートランジス
タ41,44のオン指令信号、Bはパワートランジスタ
42,43のオン指令信号であり、信号がHighのときに
オン、Low のときにオフになる。Cはインバータ4の出
力電圧、Dは同じく出力電流、Eは負荷7の端子間の電
圧である負荷電圧、Fは負荷7に流れる負荷電流であ
る。
インバータ4の出力電圧の周波数の2倍なので10kHz
を越える高い周波数成分なので、この周波数に対しては
負荷7のインピーダンスはインダクタンス成分が主体と
なるのが普通であり、したがって、負荷電流Fは例えば
図の時点t1 とt2との間の期間である負荷電圧Eが0
でないときに直線的に上昇し、時点t2 とt3 との間の
期間である負荷電圧Eが0のときに直線的に降下するの
こぎり状の波形になる。
流Dは台形状の波形になり全てのパワートランジスタ4
1,42,43,44がオフの状態のときには0になっ
ている。負荷電流Fはこのオフの期間でも0ではなく、
整流器6の2つの整流素子61,62が同時にオン状態
にあって、変圧器5の二次側の2つの巻線の電流が互い
に打ち消し合っている状態にある。
以降と制御装置の一部を示す部分回路図である。この図
において、電流測定器9で測定された電流信号は制御装
置8の中の全波整流器である絶対値回路81によって負
側信号も正信号に変換され低域通過フィルタ82によっ
て脈流成分が除去され直流成分だけが出力されて図示し
ない電流調節器に入力される。これ以降の回路の図示は
省略してある。
す波形図であり、図4と同じ電圧、電流については同じ
符号をつけてあるので説明を省略する。Gは絶対値回路
81の出力信号である。この図において、時点t1 と時
点t2 との間の期間は負荷電流Fと絶対値回路81の出
力信号Gとは相似である。一方、時点t2 と時点t3 の
期間では、負荷電流Fが0ではないのに絶対値回路81
の出力信号Gは0となっているので、この信号の脈流成
分を取り除いた低域通過フィルタ82の出力信号である
直流電圧値は、負荷電流Fの直流成分に対して、時点t
2 と時点t3 との間の期間(t3 −t2 )が大きいほど
小さな値になる。すなわち、期間(t3 −t2 )に略比
例した誤差が生ずることになる。
方法として、負荷回路に直接分流器を接続してこの分流
器の端子電圧を負荷回路と制御装置との間の絶縁をとる
ための絶縁変換器を介して制御装置に入力する方法があ
るが、負荷電流が前述のように数千アンペアという大電
流の分流器は高価な上に、高周波特性の悪い分流器では
測定誤差が大きくなるという問題もあって周波数特性の
優れた分流器を使用する必要があるので更に高価な分流
器になるという問題がある。したがって、このような大
電流の直流の測定方法としては前述のようなインバータ
4の出力側、言い換えれば変圧器5の一次側の交流電流
を測定して整流することによって負荷電流に比例した信
号を得る方法が一般的である。
源装置のインバータ4の出力側の交流電流を測定してこ
れから負荷電流に比例する信号を得る方式は安価ではあ
るが、インバータ4を構成するパワートランジスタが全
部オフになって出力電流が0になる期間に略比例して負
荷電流の測定誤差が増大するという問題がある。
して、安価な負荷電流測定方式であるインバータの出力
側の電流を測定する方式を採用してしかもオフ期間に係
わる測定誤差のない高精度の負荷電流測定値が得られる
直流電源装置を提供することにある。
に、この発明によれば、商用周波交流電源から直流を得
る整流器、この整流器の出力が入力されて所定の周波数
の方形波交流を出力するインバータ、このインバータの
出力を制御する制御装置、前記インバータの出力電圧を
変換する変圧器、及びこの変圧器の二次出力を整流する
整流器からなり、前記制御装置が前記インバータの出力
電流を測定する電流測定器の出力信号が入力されて前記
方形波の波形幅を制御することによって前記整流器の出
力電流を制御する直流電源装置において、前記制御装置
が、その入力信号である前記電流測定器の出力信号を全
波整流して絶対値信号を得る絶対値回路、前記インバー
タのオン指令信号の立ち上がり時点と立ち下がり時点の
中間の時点にパルス信号を出力するパルス発生器、及び
このパルス発生器が出力するパルス信号をサンプル信号
として前記絶対値回路の出力信号をサンプルしホールド
するサンプル・ホールド回路とを備え、このサンプル・
ホールド回路の出力信号を負荷電流に比例する信号とす
るものとし、また、パルス発生器が、インバータの少な
くとも1つのオン指令信号を入力信号とするものとす
る。
測定器の出力信号を全波整流して絶対値信号を得る絶対
値回路、インバータのオン指令信号の立ち上がり時点と
立ち下がり時点の中間の時点にパルス信号を出力するパ
ルス発生器、及びこのパルス発生器が出力するパルス信
号をサンプル信号として絶対値回路の出力信号をホール
ドするサンプル・ホールド回路を制御装置に備え、この
サンプル・ホールド回路の出力信号を負荷電流に比例す
る信号とすると、負荷電流はオン指令信号が0でないと
きに直線的に上昇し、オン指令信号が0のときに直線的
に下降するのこぎり状の波形であるが、前述のサンプル
信号によって決まるサンプル時点での絶対値回路の出力
信号はオン指令信号が0でない期間での平均値になり、
この値は負荷電流の同じ期間での平均値に比例する値に
なる。また、オン指令信号が0の期間では絶対値回路の
出力信号は0であるが、負荷電流は0ではなくその平均
値は0でないときの平均値と同じである。サンプル値は
この期間もホールドされるので、結果的にサンプル・ホ
ールド回路の出力信号はオン指令信号のパルス幅に関係
なしに負荷電流に比例した信号となる。
ス発生器の入力信号としてインバータのオン指令信号を
使用するとこのオン指令信号の立ち上がり時点と立ち下
がり時点との丁度中間の時点にサンプル信号を発する回
路を容易に製作することができる。また、2つのオン指
令信号の全てを使用するのでなく1つだけを入力信号と
しても殆ど同じ作用を得ることができる。
図1はこの発明の実施例を示す直流電源装置の部分回路
図であり、図5と同じ回路要素に対しては共通の符号を
付けて詳細な説明を省略する。この図において、電流測
定器9で測定された変圧器5の一次電流に比例する信号
は制御装置8内の絶対値回路81によって負成分を正成
分に変換してサンプル・ホールド回路83に入力する。
サンプル・ホールド回路83はパルス発生器82が出力
するパルス信号をサンプル信号として前述の入力信号の
その時点の値をサンプルし次のサンプル信号までホール
ドするとともにその値を出力する。この出力信号を低域
通過フィルタ84を通して図示しない電流調節器に入力
する。
波形図であり、図4,図6と同じ電圧、電流に対しては
共通の符号を付けてある。Hはパルス発生器82の出力
信号、Iはサンプル・ホールド回路83の出力信号であ
る。パルス発生器82の入力信号はオン指令信号A,B
の和信号とし、この入力信号を用いて出力信号Hを生成
する。出力信号Hの最初に示すパルスが発する時点tm
はオン信号Aの立ち上がり時点t1 と立ち下がり時点t
2 の丁度中間に設定してある。すなわち、tm =(t1
+t2 )/2が成立する。絶対値回路81の出力信号G
をサンプル時点tm でサンプルすると、この値は台形状
の波形の平均値になる。また、時点t2 とt3 との間の
電流が0の期間でも前述のように負荷電流Fは0ではな
く時点t1 とt2 との間の期間とは逆に右下がりの台形
状の波形であり、その平均値は時点t1 とt2 との間の
期間の平均値と同じである。したがって、サンプル・ホ
ールド回路83でホールドされた値を次のサンプル信号
まで継続して得られるサンプル・ホールド回路83の出
力信号Iの直流成分は負荷電流Fのそれに一致すること
になり、変圧器5の一次電流が0になる期間に応じて生
ずる誤差がなくなり、精度の高い負荷電流に比例する信
号を得ることができる。
発生回路81の入力信号として一方のオン指令信号だけ
を使用することも可能である。インバータ4の出力の周
波数は前述のように数kHzと高いので、1周期の間では
負荷電流の直流成分の変化は僅かであり、サンプル信号
の周期を倍にしてホールド期間を倍にしたとしても得ら
れる信号の負荷電流の直流成分に対する誤差は無視でき
る程度である。いずれにしても、パルス発生回路81の
入力信号と回路方式には種々のものが考えられるが、こ
れらはいずれも従来の電子回路技術によって容易に製作
することができるものであり、この発明の目的に反しな
い範囲でどのような回路方式を採用しても差し支えな
い。
対値をとる絶対値回路、オン指令信号の中間の時点にパ
ルス信号を出力するパルス発生器、及びこのパルス発生
器が出力するパルス信号をサンプル信号として絶対値回
路の出力信号をサンプルし次のサンプル信号までホール
ドするサンプル・ホールド回路を制御装置に備え、この
サンプル・ホールド回路の出力信号を負荷電流に比例す
る信号とすると、ノコギリ状の負荷電流の立ち上がり部
の丁度中間の値に相当する値をサンプルすることにな
り、この値は負荷電流の平均値すなわち直流成分に比例
する信号になることから、オン指令信号の0の期間に影
響される誤差が生じなくなり、負荷電流に高精度に比例
する制御信号を得ることができる。その結果、負荷電流
を高精度に制御することのできる直流電源装置になると
いう効果が得られる。
器の入力信号をオン指令信号にすると、このオン指令信
号の立ち上がり時点と立ち下がり時点との丁度中間の時
点にサンプル信号を発する回路を容易に製作することが
できる。また、2つのオン指令信号の全てを使用するの
でなく1つだけを入力信号としても実質的に問題のない
負荷電流に対応する信号を得ることができる。
路図
Claims (2)
- 【請求項1】商用周波交流電源から直流を得る整流器、
この整流器の出力が入力されて所定の周波数の方形波交
流を出力するインバータ、このインバータの出力を制御
する制御装置、前記インバータの出力電圧を変換する変
圧器、及びこの変圧器の二次出力を整流する整流器から
なり、前記制御装置が前記インバータの出力電流を測定
する電流測定器の出力信号が入力されて前記方形波の波
形幅を制御することによって前記整流器の出力電流を制
御する直流電源装置において、前記制御装置が、その入
力信号である前記電流測定器の出力信号を全波整流して
絶対値信号を得る絶対値回路、前記インバータのオン指
令信号の立ち上がり時点と立ち下がり時点の中間の時点
にパルス信号を出力するパルス発生器、及びこのパルス
発生器が出力するパルス信号をサンプル信号として前記
絶対値回路の出力信号をサンプルしホールドするサンプ
ル・ホールド回路とを備え、このサンプル・ホールド回
路の出力信号を負荷電流に比例する信号とすることを特
徴とする直流電源装置。 - 【請求項2】パルス発生器が、インバータの少なくとも
1つのオン指令信号を入力信号とすることを特徴とする
請求項1記載の直流電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3184945A JP3063251B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3184945A JP3063251B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 直流電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0538158A JPH0538158A (ja) | 1993-02-12 |
JP3063251B2 true JP3063251B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=16162103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3184945A Expired - Lifetime JP3063251B2 (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3063251B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5565893B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2014-08-06 | 株式会社中央製作所 | 直流電源装置 |
JP5643951B2 (ja) * | 2013-10-28 | 2014-12-24 | 株式会社中央製作所 | 直流電源装置 |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP3184945A patent/JP3063251B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0538158A (ja) | 1993-02-12 |
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