JP3070606B1 - Power converter - Google Patents

Power converter

Info

Publication number
JP3070606B1
JP3070606B1 JP11333382A JP33338299A JP3070606B1 JP 3070606 B1 JP3070606 B1 JP 3070606B1 JP 11333382 A JP11333382 A JP 11333382A JP 33338299 A JP33338299 A JP 33338299A JP 3070606 B1 JP3070606 B1 JP 3070606B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
value
output
power supply
commercial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP11333382A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001157441A (en
Inventor
洋一 伊東
敏彦 渡辺
康博 中島
雄一郎 菅野
悟 石隈
祥一 河内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP11333382A priority Critical patent/JP3070606B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3070606B1 publication Critical patent/JP3070606B1/en
Publication of JP2001157441A publication Critical patent/JP2001157441A/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 本発明は、昇降圧電力変換器の電力損失が少
ない、高効率な電力変換装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 電力変換装置は、商用交流電源の電圧波
形の実効レベルを求め、この実効レベルに正常な商用交
流の係数をかけて、その商用交流のピーク値Vinpを
求める実効値演算部91と、ピーク値Vinpが所定の
範囲内であるときには該ピーク値Vinpを、所定の範
囲の上限値より大きいときには該上限値を、所定の範囲
の下限値より小さいときには該下限値を出力するリミッ
タ93と、リミッタの出力信号と、商用交流電源の電圧
波形と同期する発振器103の出力信号との積から、指
令出力電圧値を生成し、これを制御部2に設定する乗算
器94とを備える。
An object of the present invention is to provide a high-efficiency power conversion device in which power loss of a buck-boost power converter is small. An electric power converter obtains an effective level of a voltage waveform of a commercial AC power supply, multiplies the effective level by a coefficient of a normal commercial AC, and obtains a peak value Vinp of the commercial AC. A limiter 93 that outputs the peak value Vinp when the peak value Vinp is within a predetermined range, the upper limit value when the peak value Vinp is larger than the upper limit value of the predetermined range, and the lower limit value when the peak value Vinp is smaller than the lower limit value of the predetermined range. And a multiplier 94 for generating a command output voltage value from a product of the output signal of the limiter and the output signal of the oscillator 103 synchronized with the voltage waveform of the commercial AC power supply, and setting the command output voltage value in the control unit 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タシステムの無停電電源装置として用いられる電力変換
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter used, for example, as an uninterruptible power supply for a computer system.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に無停電制御装置には、電力変換装
置が用いられる。この従来の電力変換装置の構成を以下
に説明する。
2. Description of the Related Art Generally, an uninterruptible power controller uses a power converter. The configuration of this conventional power converter will be described below.

【0003】図8は従来の電力変換装置の概略構成図で
ある。この電力変換装置は、商用交流電源100の交流
電圧信号Vinを昇降圧電力変換器101に入力し、後
述する出力電圧指令値Vdに基づいて、交流電圧信号V
inを昇降圧することで一定の出力電力を負荷110に
供給する構成である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a conventional power converter. This power converter inputs an AC voltage signal Vin of a commercial AC power supply 100 to a buck-boost power converter 101, and outputs an AC voltage signal V based on an output voltage command value Vd described later.
This is a configuration in which constant output power is supplied to the load 110 by raising and lowering in.

【0004】また、交流電源100の交流電圧信号Vi
nの位相同期をとった同期信号を生成する同期回路10
4と、同期信号に同期した位相の所定レベルの正弦波信
号を発生する正弦波発振器103と、この正弦波信号と
基準電源105とを乗算した出力電圧指令値Vdを昇降
圧電力変換器101に送出する乗算器106とを備えて
いる。
The AC voltage signal Vi of the AC power supply 100
Synchronization circuit 10 for generating a synchronization signal with n phase synchronization
4, a sine wave oscillator 103 that generates a sine wave signal of a predetermined level in phase synchronized with the synchronization signal, and an output voltage command value Vd obtained by multiplying the sine wave signal by the reference power supply 105. And a multiplier 106 for sending.

【0005】そして、昇降圧電力変換器101は、交流
電圧信号Vinが前述の乗算器106からの所定の指令
出力電圧値Vdよりも大きいときには交流電圧信号Vi
nを降圧して負荷110に一定出力電圧を送出し、等し
いときには交流電圧信号Vinを非変換出力する。
When the AC voltage signal Vin is larger than the predetermined command output voltage value Vd from the multiplier 106, the buck-boost power converter 101 outputs the AC voltage signal Vi.
n is reduced and a constant output voltage is sent to the load 110. When the output voltages are equal, the AC voltage signal Vin is not converted and output.

【0006】また、小さいときには交流電圧信号Vin
を昇圧して負荷110に一定出力電圧電圧を送出する。
When the voltage is small, the AC voltage signal Vin
And a constant output voltage is sent to the load 110.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電力変換装置には、商用交流電源100の交流電圧信号
と、この交流電圧信号に同期させて当該装置が生成した
交流電圧信号の出力電圧指令値との差に基づいて制御し
ている。このため、この差が大きくなるに従い、スイッ
チング動作が頻繁になるので、電力変換装置における電
力損失が増大するという課題がある。
However, the conventional power conversion device has an AC voltage signal of the commercial AC power supply 100 and an output voltage command value of the AC voltage signal generated by the device in synchronization with the AC voltage signal. And control based on the difference. For this reason, the switching operation becomes more frequent as the difference increases, so that there is a problem that the power loss in the power converter increases.

【0008】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
昇降圧電力変換器の電力損失が少ない、高効率な電力変
換装置を提供することを目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of the above,
It is an object of the present invention to provide a high-efficiency power conversion device in which the power loss of a buck-boost power converter is small.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、商用交流電源
を入力し、該商用交流電源の電圧波形に同期した所定の
指令出力電圧値との差に基づいて、スイッチング動作で
交流電源電圧を昇降圧して負荷に一定出力電圧を得る電
力変換装置において、商用交流電源の電圧波形の直流量
を求め、この直流量の電圧と、歪みのない商用の交流電
源の電圧波形の係数とから元の商用の交流電源の電圧波
形のピーク値を求める手段と、ピーク値が所定の範囲内
であるときには該ピーク値を、所定の範囲の上限値より
大きいときには、該上限値を、所定の範囲の下限値より
小さいときには該下限値を出力するリミッタ手段と、リ
ミッタの出力信号と、商用交流電源の電圧波形と同期す
る発振器の出力信号とから、指令出力電圧値を生成する
指令出力電圧生成手段とを備えたことを要旨とする。
According to the present invention, a commercial AC power supply is input, and the AC power supply voltage is switched by a switching operation based on a difference between the input AC power supply and a predetermined command output voltage value synchronized with the voltage waveform of the commercial AC power supply. In a power converter that obtains a constant output voltage at a load by stepping up and down, the DC amount of the voltage waveform of the commercial AC power supply is obtained, and the original DC voltage is calculated from the voltage of this DC amount and the coefficient of the voltage waveform of the commercial AC power supply without distortion. Means for obtaining a peak value of a voltage waveform of a commercial AC power supply; and, when the peak value is within a predetermined range, the peak value; when the peak value is larger than an upper limit value of the predetermined range, the upper limit value is set to a lower limit of the predetermined range. A command output voltage generator for generating a command output voltage value from a limiter means for outputting the lower limit value when the value is smaller than the value, and an output signal of the limiter and an output signal of an oscillator synchronized with a voltage waveform of the commercial AC power supply. And gist that a stage.

【0010】また、指令出力電圧生成手段は、リミッタ
手段の出力信号と、商用交流電源の電圧波形に同期する
正弦波発振器の出力信号との積を、指令出力電圧値とす
ることを要旨とする。
Further, the command output voltage generating means sets the product of the output signal of the limiter means and the output signal of the sine wave oscillator synchronized with the voltage waveform of the commercial AC power supply as the command output voltage value. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明の実施の形態を示す図であ
る。本実施の形態に係る電力変換装置は、商用交流電源
100に接続された第1及び第2の交流電源端子4、5
間の電圧を、制御回路2により制御される変換回路1に
て昇降圧し、第1及び第2の交流出力端子6、7間に出
力する構成において、後述する出力電圧指令値発生回路
90が交流電圧信号Vinを取得してその直流量を求
め、この直流量Fiに所定値をかけて、交流電圧信号V
inの歪みのない理想的なピーク値Vinp(歪みのな
い元の波形のピーク値Vinp)を求める。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. The power conversion device according to the present embodiment includes first and second AC power supply terminals 4 and 5 connected to commercial AC power supply 100.
In a configuration in which the voltage between the first and second AC output terminals 6 and 7 is stepped up and down by the conversion circuit 1 controlled by the control circuit 2 and the voltage is output between the first and second AC output terminals 6 and 7, The voltage signal Vin is obtained, its DC amount is obtained, and this DC amount Fi is multiplied by a predetermined value to obtain the AC voltage signal V
An ideal peak value Vinp without distortion of “in” (the peak value Vinp of the original waveform without distortion) is obtained.

【0013】そして、このピーク値VinPを所定の範
囲の大きさに変換し、この変換値を出力電圧指令値Vd
として、制御部に設定するようにして無駄にスイッチン
グ動作をさせないようにしたものである。
Then, the peak value VinP is converted into a value within a predetermined range, and the converted value is output voltage command value Vd.
This is set in the control unit so as to prevent useless switching operation.

【0014】また、前述の交流電圧信号Vinの取得と
いうのは、この交流電圧信号Vinに比例した電圧であ
るが本実施の形態では、説明を都合上、同じ信号又は同
じ電圧として説明する。
The above-described acquisition of the AC voltage signal Vin is a voltage proportional to the AC voltage signal Vin. However, in this embodiment, the same signal or the same voltage will be used for the sake of convenience.

【0015】前述の商用交流電源100の交流電圧信号
Vinの直流量を求める方法は様々ある。
There are various methods for obtaining the DC amount of the AC voltage signal Vin of the commercial AC power supply 100 described above.

【0016】例えば、 (1)実効値演算のオペアンプを使用する。For example, (1) An operational amplifier for calculating an effective value is used.

【0017】(2)マイコンで交流電圧信号Vinを取
り込んで、この瞬時値の2乗を1周期間で平均した値の
平方根を求める。(正弦波では最大値の1/√2) (3)交流電圧信号Vinを整流して、その後に時定数
の大きなフィルタを掛け、交流電圧信号Vinの平均値
を求める。
(2) The microcomputer takes in the AC voltage signal Vin, and finds the square root of a value obtained by averaging the square of the instantaneous value in one cycle. (1 / √2 of the maximum value for a sine wave) (3) The AC voltage signal Vin is rectified and then filtered with a large time constant to obtain an average value of the AC voltage signal Vin.

【0018】なお、歪みのない元の波形のピーク値Vi
npを求めるには、1.5707倍する。
The peak value Vi of the original waveform without distortion
To find np, multiply by 1.5707.

【0019】等があるが本実施の形態では(2)の方式
を使用して説明する。
In this embodiment, the method (2) will be described.

【0020】次に、各構成要素の詳細を述べる。Next, the details of each component will be described.

【0021】変換回路1は、第1、第2、第3、第4、
第5及び第6のスイッチQ1、Q2、Q3、Q4、Q
5、Q6と、変換用コンデンサCと、入力段の第1のリ
アクトルL1,出力段の第2のリアクトルL2と、入力
段フィルタ用コンデンサC1と、出力段フィルタ用コン
デンサC2とから成る。
The conversion circuit 1 includes first, second, third, fourth,
Fifth and sixth switches Q1, Q2, Q3, Q4, Q
5, Q6, a conversion capacitor C, a first reactor L1 in the input stage, a second reactor L2 in the output stage, an input stage filter capacitor C1, and an output stage filter capacitor C2.

【0022】第1〜第6のスイッチQ1〜Q6はソース
をバルク(サブストレート)に接続した構造の絶縁ゲー
ト型(MOS型)電界効果トランジスタであって、第
1、第2、第3、第4、第5及び第6のFETスイッチ
S1、S2、S3、S4、S5、S6とこれに逆並列に
接続された第1、第2、第3、第4、第5及び第6のダ
イオードD1、D2、D3、D4、D5、D6とを有す
る。なお、ダイオードD1〜D6をスイッチQ1〜Q6
に内蔵させないで個別部品とすることができる。また、
FETスイッチS1〜S6をバイポーラトランジスタ、
IGBT等の半導体スイッチとすることができる。
The first to sixth switches Q1 to Q6 are insulated gate (MOS) field effect transistors each having a source connected to a bulk (substrate), and include first, second, third and third switches. Fourth, fifth and sixth FET switches S1, S2, S3, S4, S5, S6 and first, second, third, fourth, fifth and sixth diodes D1 connected in anti-parallel thereto. , D2, D3, D4, D5, D6. Note that diodes D1 to D6 are connected to switches Q1 to Q6.
It can be made into individual parts without being built in. Also,
FET switches S1 to S6 are bipolar transistors,
A semiconductor switch such as an IGBT can be used.

【0023】第1及び第2のスイッチQ1、Q2の直列
接続から成る第1の直列回路と、第3及び第4のスイッ
チQ3、Q4の直列接続から成る第2の直列回路と、第
5及び第6のスイッチQ5、Q6の直列接続から成る第
3の直列回路と、変換用コンデンサCは、互いに並列に
接続されている。
A first series circuit consisting of a series connection of first and second switches Q1, Q2, a second series circuit consisting of a series connection of third and fourth switches Q3, Q4, The third series circuit composed of the sixth switches Q5 and Q6 connected in series and the conversion capacitor C are connected in parallel with each other.

【0024】第1の直列回路の中点即ち第1及び第2の
スイッチQ1、Q2の相互接続点8は第1の変換回路の
交流端子であって、入力段の第1のリアクトルL1を介
して第1の交流電源端子4に接続されている。第2の直
列回路の中点即ち第3及び第4のスイッチQ3、Q4の
相互接続点9は共通端子としての第2の交流電源端子5
に接続されている。なお、接続点9と第2の交流電源端
子5との間に点線で示すようにリアクトルL3を接続す
ることができる。第3の直列回路の中点即ち第5及び第
6のスイッチQ5、Q6の相互接続点10は変換回路の
第2の交流端子であって、出力段の第2のリアクトルL
2を介して第1の交流出力端子6に接続されている。負
荷110は出力手段としての第1及び第2の交流出力端
子6、7間に接続されている。なお、第2の交流電源端
子5と第2の交流出力端子7はグランド端子であって互
いに共通接続されている。
The middle point of the first series circuit, that is, the interconnection point 8 of the first and second switches Q1 and Q2 is an AC terminal of the first conversion circuit, and is connected via the first reactor L1 of the input stage. Connected to the first AC power supply terminal 4. The middle point of the second series circuit, that is, the interconnection point 9 of the third and fourth switches Q3 and Q4 is connected to the second AC power supply terminal 5 as a common terminal.
It is connected to the. In addition, the reactor L3 can be connected between the connection point 9 and the second AC power supply terminal 5 as shown by a dotted line. The middle point of the third series circuit, that is, the interconnection point 10 of the fifth and sixth switches Q5 and Q6 is the second AC terminal of the conversion circuit, and the second reactor L of the output stage.
2 to a first AC output terminal 6. The load 110 is connected between the first and second AC output terminals 6 and 7 as output means. Note that the second AC power supply terminal 5 and the second AC output terminal 7 are ground terminals and are commonly connected to each other.

【0025】第1のフィルタ用コンデンサC1は入力電
流の高周波成分を除去するために1及び第2の交流電源
端子4、5間に接続されている。第2のフィルタ用コン
デンサC2は出力電圧の高周波成分を除去するために第
1及び第2の交流出力端子6、7間に接続されている。
The first filter capacitor C1 is connected between the first and second AC power supply terminals 4 and 5 for removing high frequency components of the input current. The second filter capacitor C2 is connected between the first and second AC output terminals 6 and 7 for removing high frequency components of the output voltage.

【0026】制御回路2によって第1〜第6のスイッチ
Q1〜Q6を制御するために、制御回路2と第1〜第6
のスイッチQ1〜Q6のゲート(制御端子)との間がラ
イン12、13、14、15、16、17で接続されて
いる。また、制御回路2によってスイッチQ1〜Q6の
制御信号を形成するために、第1及び第2の交流電源端
子4、5がライン18、19によって、また第1の交流
出力端子6がライン20によって、またコンデンサCの
両端がライン21、22によって、またリアクトルL1
に流れる電流を検出する電流検出器23がライン24に
よって制御回路2にそれぞれ接続されている。
In order for the control circuit 2 to control the first to sixth switches Q1 to Q6, the control circuit 2 and the first to sixth switches
And the gates (control terminals) of the switches Q1 to Q6 are connected by lines 12, 13, 14, 15, 16, and 17. Also, in order for the control circuit 2 to form control signals for the switches Q1 to Q6, the first and second AC power supply terminals 4 and 5 are connected by lines 18 and 19, and the first AC output terminal 6 is connected by line 20. , And both ends of the capacitor C by lines 21 and 22 and the reactor L1
A current detector 23 for detecting a current flowing through the control circuit 2 is connected to the control circuit 2 by a line 24.

【0027】制御回路2は、入力電圧検出回路41と、
直流電圧検出回路42、出力電圧検出回路43、第1の
指令値発生手段44、第2の指令値発生手段45、方形
波発生器46、第1、第2及び第3の演算回路47,4
8,49、第1及び第2のリミッタ50,51、三角波
発生器52、第1、第2及び第3のコンパレータ53,
54,55、第1、第2及び第3の逆相信号形成回路5
6,57,58を有する。
The control circuit 2 includes an input voltage detection circuit 41,
DC voltage detection circuit 42, output voltage detection circuit 43, first command value generation means 44, second command value generation means 45, square wave generator 46, first, second and third arithmetic circuits 47, 4
8, 49, first and second limiters 50, 51, a triangular wave generator 52, first, second and third comparators 53,
54, 55, first, second and third anti-phase signal forming circuits 5
6, 57, 58.

【0028】この制御回路2には、本実施の形態に係わ
る出力電圧指令値発生回路90が接続されている。
The control circuit 2 is connected to the output voltage command value generation circuit 90 according to the present embodiment.

【0029】出力電圧指令値発生回路90は、実効値演
算部91と、ピーク算出部92と、リミッタ93と、同
期回路104と、正弦波発振器103と、乗算器94と
から成る。
The output voltage command value generating circuit 90 comprises an effective value calculating section 91, a peak calculating section 92, a limiter 93, a synchronizing circuit 104, a sine wave oscillator 103, and a multiplier 94.

【0030】実効値演算部91は、商用電源100であ
る交流電圧信号Vinを入力し、この交流電圧信号Vi
nを一定時間毎にサンプリングして交流電圧信号Vin
の波形の瞬時値Si(S1、S2、……)を抽出する。
The effective value calculating section 91 receives an AC voltage signal Vin as the commercial power supply 100 and receives the AC voltage signal Vi.
n is sampled at fixed time intervals to obtain an AC voltage signal Vin
The instantaneous value Si (S1, S2,...) Of the waveform is extracted.

【0031】そして、この瞬時値Siの最大の瞬時値を
用いて商用の交流電圧信号Vinの実効値Giを求め
る。
Then, the effective value Gi of the commercial AC voltage signal Vin is determined using the maximum instantaneous value of the instantaneous value Si.

【0032】すなわち、実効値演算部91は、商用電源
100の交流電圧信号Vinに重畳しているノイズ成分
を取り除くことになる。つまり、落雷等で交流電圧信号
Vinに非常に大きなノイズが乗っても、これを検出し
ないことになる。
That is, the effective value calculating section 91 removes a noise component superimposed on the AC voltage signal Vin of the commercial power supply 100. That is, even if a very large noise is applied to the AC voltage signal Vin due to a lightning strike or the like, this will not be detected.

【0033】ピーク算出部92は、実効値演算部91で
得られた交流電圧信号Vinの実効値Giを√2倍
(1.41)して歪みのない元の波形のピーク値Vin
pを求める。
The peak calculator 92 multiplies the effective value Gi of the AC voltage signal Vin obtained by the effective value calculator 91 by √2 (1.41) to obtain the peak value Vin of the original waveform without distortion.
Find p.

【0034】この√2というのは、歪みのない理想的な
交流電圧信号Vinの波高率δである。
This Δ2 is the crest factor δ of the ideal AC voltage signal Vin without distortion.

【0035】リミッタ93は、ピーク算出部92で求め
られた「歪みのない元の波形のピーク値Vinp(直流
レベル)」が所定の範囲内であるときには、このピーク
値Vinpをリミッタ出力Rvpとしてそのまま乗算器
94に送出する。
When the “peak value Vinp (DC level) of the original waveform without distortion” obtained by the peak calculator 92 is within a predetermined range, the limiter 93 uses the peak value Vinp as the limiter output Rvp as it is. The signal is sent to the multiplier 94.

【0036】また、所定の範囲の上限値より、ピーク値
Vinpが大きいとき(高い)には当該上限値でリミッ
タしたVinpをリミッタ出力Rvpとして乗算器94
に送出する。
When the peak value Vinp is larger (higher) than the upper limit value of the predetermined range, Vinp limited by the upper limit value is used as a limiter output Rvp as a multiplier 94.
To send to.

【0037】さらに、ピーク値Vinpが所定の範囲の
下限値より小さいときには当該下限値でリミットしたV
inpをリミッタ出力Rvpとして乗算器94へ出力す
る。
Further, when the peak value Vinp is smaller than the lower limit of the predetermined range, the V limited by the lower limit is used.
Inp is output to the multiplier 94 as a limiter output Rvp.

【0038】例えば、リミッタ93の上下限値を(10
0±10)・√2Vと設定した場合には、リミッタ入力
が110・√2Vより大きければ100・√2VをRv
pとして出力する。
For example, the upper and lower limits of the limiter 93 are set to (10
0 ± 10) · √2V, if limiter input is greater than 110 · √2V, 100 · √2V is Rv
Output as p.

【0039】また、リミッタ入力が90・√2Vより小
さければ90・√2VをRvpとして出力する。
If the limiter input is smaller than 90√2V, 90√2V is output as Rvp.

【0040】さらに、90・√2Vから110・√2V
までの間であれば当該入力値をそのまま出力する。
Further, from 90√2V to 110√2V
If the value is up to, the input value is output as it is.

【0041】乗算器94は、リミッタ93からの出力信
号Rvpと、同期回路104により電源電圧Vinと同期
調整された正弦波発振器103の出力とを乗算し、これ
を出力電圧指令値Vdとして制御部2に出力する。
The multiplier 94 multiplies the output signal Rvp from the limiter 93 by the output of the sine wave oscillator 103 synchronized with the power supply voltage Vin by the synchronizing circuit 104, and uses this as an output voltage command value Vd. Output to 2.

【0042】次に制御部2の構成を述べる。Next, the configuration of the control unit 2 will be described.

【0043】制御部2の入力電圧検出回路41は、商用
電源100の交流電圧信号Vinの波形に比例した電圧
(以下単に商用電源の検出電圧という)を検出する。こ
の検出回路は、商用電源100の交流電圧信号Vinの
実際の値より低い電圧を出力するが理解を容易にするた
めに、ここでは実際の電圧と同一の値が出力されるもの
とする。
The input voltage detection circuit 41 of the control section 2 detects a voltage proportional to the waveform of the AC voltage signal Vin of the commercial power supply 100 (hereinafter, simply referred to as a detected voltage of the commercial power supply). Although this detection circuit outputs a voltage lower than the actual value of the AC voltage signal Vin of the commercial power supply 100, it is assumed here that the same value as the actual voltage is output here for easy understanding.

【0044】制御部2の直流電圧検出回路42は、ライ
ン21,22によってコンデンサCの両端に接続され、
コンデンサCの電圧Vcを示す検出信号を出力する。出
力電圧検出回路43はライン20,19によって第1及
び第2の交流出力端子6,7に接続され、出力電圧Vo
を示す検出信号を出力する。
The DC voltage detection circuit 42 of the control unit 2 is connected to both ends of the capacitor C by lines 21 and 22.
A detection signal indicating the voltage Vc of the capacitor C is output. The output voltage detection circuit 43 is connected to the first and second AC output terminals 6 and 7 by lines 20 and 19, and outputs the output voltage Vo.
Is output.

【0045】各検出回路42,43は、コンデンサ電圧
Vc、出力電圧Voの実際の値よりも低い電圧を出力す
るが、理解を容易にするためにここでは実際の電圧と同
一の値が出力されるものとする。
Each of the detection circuits 42 and 43 outputs a voltage lower than the actual values of the capacitor voltage Vc and the output voltage Vo. However, in order to facilitate understanding, the same value as the actual voltage is output here. Shall be.

【0046】第1の指令値発生手段44は、入力段又は
コンバータ電圧指令値発生手段と呼ぶことができるもの
であり、直流基準電圧源59と、2つの減算器60,6
3と、2つの比例積分(PI)回路61,64と、乗算
器62とから成る。
The first command value generating means 44 can be called an input stage or converter voltage command value generating means, and includes a DC reference voltage source 59 and two subtractors 60 and 6.
3, two proportional integral (PI) circuits 61 and 64, and a multiplier 62.

【0047】減算器60は基準電圧源59に基準電圧と
直流電圧検出回路42の検出出力の差を示す誤差信号を
出力する。この誤差信号は比例積分回路61を介して乗
算器62に入力し、入力電圧検出回路41から得られた
基準正弦波(例えば実効値100Vの正弦波)に乗算さ
れる。
The subtractor 60 outputs to the reference voltage source 59 an error signal indicating the difference between the reference voltage and the detection output of the DC voltage detection circuit 42. This error signal is input to a multiplier 62 via a proportional integration circuit 61, and is multiplied by a reference sine wave (for example, a sine wave having an effective value of 100 V) obtained from the input voltage detection circuit 41.

【0048】乗算器62の出力はコンデンサCの電圧V
cを一定に保つための入力電流指令値である。減算器6
3は乗算器62の出力(入力電流指令値)と電流検出器
23に接続されたライン24の検出値(検出電流値)と
の差を示す信号を出力する。
The output of the multiplier 62 is the voltage V of the capacitor C.
This is an input current command value for keeping c constant. Subtractor 6
3 outputs a signal indicating the difference between the output of the multiplier 62 (input current command value) and the detection value of the line 24 connected to the current detector 23 (detection current value).

【0049】減算器63の出力は、比例積分回路64を
介して出力される。比例積分回路64の出力は第1の指
令値Vrcとなる。第1の指令値Vrcは、第1及び第
2のスイッチQ1,Q2の相互接続点8と第3及び第4
のスイッチQ3,Q4の相互接続点9との間の基本波の
電圧Vconvを所望値にするための指令値である。
The output of the subtractor 63 is output via a proportional integration circuit 64. The output of the proportional integration circuit 64 is the first command value Vrc. The first command value Vrc is equal to the interconnection point 8 of the first and second switches Q1 and Q2 and the third and fourth
Is a command value for setting the voltage Vconv of the fundamental wave between the switches Q3 and Q4 to the interconnection point 9 to a desired value.

【0050】なお、この第1の指令値Vrcは交流電圧
信号Vinに同期した正弦波であり、コンデンサCの電
圧を所定値に制御するための情報と入力の力率を改善す
るための情報とを含む。
The first command value Vrc is a sine wave synchronized with the AC voltage signal Vin, and contains information for controlling the voltage of the capacitor C to a predetermined value and information for improving the input power factor. including.

【0051】第2の指令値発生手段45は、出力段又は
インバータ電圧指令値発生手段とも呼ぶことができるも
のであって、減算器67と、比例積分微分(PID)回
路68とから成る。減算器67は基準電圧指令値発生器
90の出力と出力電圧検出回路43の出力との差を示す
信号を出力する。
The second command value generating means 45 can be called an output stage or an inverter voltage command value generating means, and comprises a subtracter 67 and a proportional-integral-derivative (PID) circuit 68. The subtracter 67 outputs a signal indicating the difference between the output of the reference voltage command value generator 90 and the output of the output voltage detection circuit 43.

【0052】この減算器67の出力は比例積分微分(P
ID)回路68を介して出力され、第2の指令値Vri
となる。第2の指令値Vriは第3及び第4のスイッチ
Q3,Q4の相互接続点9と第5及び第6のスイッチQ
5,Q6の相互接続点10との間の基本波の電圧Vin
vを所望値にするための指令値である。なお、Vriは
交流電圧信号Vinに同期した正弦波である。
The output of this subtracter 67 is proportional integral integral derivative (P
ID) output via the circuit 68 and the second command value Vri
Becomes The second command value Vri is determined by the interconnection point 9 between the third and fourth switches Q3 and Q4 and the fifth and sixth switches Q
5, the voltage Vin of the fundamental wave between the interconnection point 10 of Q6 and Vin
This is a command value for setting v to a desired value. Vri is a sine wave synchronized with the AC voltage signal Vin.

【0053】方形波発生器46は、増幅器69とリミッ
タ70とから成る。増幅器69は入力電圧検出回路41
から得られる商用電源である交流電圧信号Vinの周波
数(以下、ここでは50Hzとする)の基準正弦波Vf
を、ピークが200Vよりも十分に高い電圧に増幅する
ものである。リミッタ70は、三角波発生器52の出力
三角波の最大値Vtに等しい+Vs(+200V)と最
小値に等しい−Vs(−200V)との間に増幅器出力
を制限し、+Vsの高レベルと−Vsの低レベルとを交
互に有する方形波電圧Vsを発生する。
The square wave generator 46 includes an amplifier 69 and a limiter 70. The amplifier 69 includes the input voltage detection circuit 41
The reference sine wave Vf of the frequency (hereinafter, 50 Hz) of the AC voltage signal Vin as the commercial power source obtained from
Is amplified to a voltage whose peak is sufficiently higher than 200V. The limiter 70 limits the amplifier output between + Vs (+200 V) equal to the maximum value Vt of the output triangular wave generator 52 and -Vs (-200 V) equal to the minimum value, and sets the high level of + Vs and the -Vs A square wave voltage Vs having alternating low levels is generated.

【0054】第1の演算回路47は、コンバータ電圧指
令値発生手段44、インバータ段電圧指令値発生手段4
5、及び方形波発生器46に接続されており、Vrc+
Vs−Vriの演算を実行する。即ち、第1の演算回路
47は加算器と減算器とを含み、コンバータ電圧指令値
Vrcに方形波電圧Vsを加算した値からインバータ電
圧指令値Vriを減算する。なお、加算と減算の順序を
逆にしてVrc−Vri+Vsとすることもできる。こ
の第1の演算回路47は、インバータ電圧指令値Vri
の変化に対応して第1及び第2のスイッチQ1,Q2の
高周波オン・オフ動作又は低周波オン・オフ動作を自動
的に選択する機能を有する。
The first arithmetic circuit 47 includes a converter voltage command value generating means 44 and an inverter stage voltage command value generating means 4
5, and a square wave generator 46, and Vrc +
The operation of Vs-Vri is executed. That is, the first arithmetic circuit 47 includes an adder and a subtractor, and subtracts the inverter voltage command value Vri from the value obtained by adding the square wave voltage Vs to the converter voltage command value Vrc. It should be noted that the order of addition and subtraction can be reversed to Vrc−Vri + Vs. The first arithmetic circuit 47 calculates the inverter voltage command value Vri
Has a function of automatically selecting the high frequency on / off operation or the low frequency on / off operation of the first and second switches Q1 and Q2 in response to the change of

【0055】第2の演算回路48はコンバータ電圧指令
値発生手段44とインバータ電圧指令値発生手段45と
方形波発生器46とに接続されており、Vri+Vs−
Vrcの演算を実行する。即ち、第2の演算回路48は
加算器と減算器とを含み、インバータ電圧指令値Vri
に方形波電圧Vsを加算した値からコンバータ電圧指令
値Vrcを減算する。なお、加算と減算の順序を逆にし
てVri−Vrc+Vsとすることもできる。この第2
の演算回路48はインバータ電圧指令値Vriの変化に
対応して第5及び第6のスイッチQ5,Q6の高周波オ
ン・オフ動作又は低周波オン・オフ動作を自動的に選択
する機能を有する。
The second arithmetic circuit 48 is connected to the converter voltage command value generating means 44, the inverter voltage command value generating means 45 and the square wave generator 46, and Vri + Vs-
Execute the calculation of Vrc. That is, the second arithmetic circuit 48 includes an adder and a subtractor, and the inverter voltage command value Vri
The converter voltage command value Vrc is subtracted from the value obtained by adding the square wave voltage Vs to the converter voltage Vs. It should be noted that the order of addition and subtraction can be reversed to Vri−Vrc + Vs. This second
Has a function of automatically selecting the high-frequency on / off operation or the low-frequency on / off operation of the fifth and sixth switches Q5 and Q6 in response to a change in the inverter voltage command value Vri.

【0056】第1のリミッタ50は第1の演算回路47
の出力を方形波電圧Vsの高レベル+Vsと低レベル−
Vsの範囲に制限して第1のスイッチ制御指令値Vr1
を出力する。なお、Vr1は入力段スイッチQ1,Q2
の発生電圧指令値と呼ぶこともできる。
The first limiter 50 is a first operation circuit 47
Of the square wave voltage Vs to the high level + Vs and the low level −
Vs1 and the first switch control command value Vr1
Is output. Vr1 is the input stage switches Q1, Q2
Of the generated voltage command value.

【0057】第2のリミッタ51は第2の演算回路48
の出力を方形波電圧Vsの高レベル+Vsと低レベル−
Vsの範囲に制限して第2のスイッチ制御指令値Vr3
を出力する。なお、Vr3を出力段スイッチQ5,Q6
の発生電圧指令値と呼ぶこともできる。
The second limiter 51 is connected to the second arithmetic circuit 48
Of the square wave voltage Vs to the high level + Vs and the low level −
Vs and the second switch control command value Vr3
Is output. Note that Vr3 is set to the output stage switches Q5 and Q6.
Of the generated voltage command value.

【0058】第3の演算回路49はインバータ電圧指令
値発生手段45と第2のリミッタ51とに接続され、V
r3−Vriの演算を実行する。
The third arithmetic circuit 49 is connected to the inverter voltage command value generating means 45 and the second limiter 51,
Execute the calculation of r3-Vri.

【0059】三角波発生器52は電源3の交流電圧信号
Vinの周波数(50Hz)よりも十分に高い周波数
(例えば20kHz)の三角波電圧Vt即ち鋸波電圧を
発生する。図1では1つの三角波発生器52が第1、第
2及び第3のコンパレータ53,54,55に接続され
ているが、第1、第2及び第3のコンパレータ53,5
4,55のための専用の三角波発生器を設けることもで
きる。また、1つの三角波発生器52から3種類の三角
波を発生させることもできる。
The triangular wave generator 52 generates a triangular wave voltage Vt, that is, a sawtooth voltage having a frequency (for example, 20 kHz) sufficiently higher than the frequency (50 Hz) of the AC voltage signal Vin of the power supply 3. In FIG. 1, one triangular wave generator 52 is connected to the first, second and third comparators 53, 54 and 55, but the first, second and third comparators 53, 5
A dedicated triangular wave generator for 4,55 can also be provided. Also, one triangular wave generator 52 can generate three types of triangular waves.

【0060】第1のコンパレータ53は第1のリミッタ
50と三角波発生器52とに接続され、指令値Vr1と
三角波電圧Vtとを比較してライン12に第1のスイッ
チQ1のオン・オフ制御信号を2値形式で出力する。
The first comparator 53 is connected to the first limiter 50 and the triangular wave generator 52. The first comparator 53 compares the command value Vr1 with the triangular wave voltage Vt and outputs an on / off control signal for the first switch Q1 to the line 12. Is output in binary format.

【0061】第2のコンパレータ54は第3の演算回路
49と三角波発生器52とに接続され、指令値Vr2と
三角波電圧Vtとを比較してライン14に第3のスイッ
チQ3のオン・オフ制御信号を2値形式で出力する。
The second comparator 54 is connected to the third arithmetic circuit 49 and the triangular wave generator 52, compares the command value Vr2 with the triangular wave voltage Vt, and controls the line 14 to turn on / off the third switch Q3. Output the signal in binary format.

【0062】第3のコンパレータ55は第2のリミッタ
51と三角波発生器52とに接続され、指令値Vr3と
三角波電圧Vtとを比較してライン16に第5のスイッ
チQ5のオン・オフ制御信号を2値形式で出力する。
The third comparator 55 is connected to the second limiter 51 and the triangular wave generator 52. The third comparator 55 compares the command value Vr3 with the triangular wave voltage Vt and outputs an on / off control signal for the fifth switch Q5 to the line 16. Is output in binary format.

【0063】第1の逆相信号形成回路56はNOT回路
から成り、第1のコンパレータ53に接続され、第1の
スイッチQ1のオン・オフ制御信号の逆相信号から成る
第2のスイッチQ2のオン・オフ制御信号をライン13
に出力する。
The first negative-phase signal forming circuit 56 is composed of a NOT circuit, is connected to the first comparator 53, and is connected to the second switch Q2 composed of the negative-phase signal of the ON / OFF control signal of the first switch Q1. Line 13 on / off control signal
Output to

【0064】第2の逆相信号形成回路57はNOT回路
から成り、第2のコンパレータ54に接続され、第3の
スイッチQ3のオン・オフ制御信号の逆相信号から成る
第4のスイッチQ4のオン・オフ制御信号をライン15
に出力する。
The second negative-phase signal forming circuit 57 is composed of a NOT circuit, is connected to the second comparator 54, and is connected to the fourth switch Q4, which is a negative-phase signal of the ON / OFF control signal of the third switch Q3. Line 15 on / off control signal
Output to

【0065】第3の逆相信号形成回路58はNOT回路
から成り、第3のコンパレータ55に接続され、第5の
スイッチQ5のオン・オフ制御信号の逆相信号から成る
第6のスイッチQ6のオン・オフ制御信号を出力する。
The third negative-phase signal forming circuit 58 is formed of a NOT circuit, is connected to the third comparator 55, and is connected to the sixth switch Q6 which is a negative-phase signal of the ON / OFF control signal of the fifth switch Q5. Outputs on / off control signal.

【0066】なお、第1、第2及び第3のコンパレータ
53,54,55に第1、第2及び第3の逆相信号形成
回路56,57,58をそれぞれ内蔵させることができ
る。また、第1、第2及び第3の逆相信号形成回路5
6,57,58をNOT回路で形成せずに3つの逆相信
号用コンパレータで構成し、3つの逆相信号用コンパレ
ータを正相信号用コンパレータ53,54,55と同様
に接続し、入力の極性のみを正弦波信号用コンパレータ
53,54,55と逆にすることもできる。
The first, second, and third comparators 53, 54, and 55 can include first, second, and third negative-phase signal forming circuits 56, 57, and 58, respectively. In addition, the first, second and third anti-phase signal forming circuits 5
6, 57 and 58 are not formed by NOT circuits but are constituted by three comparators for negative phase signals, and the three comparators for negative phase signals are connected in the same manner as the comparators 53, 54 and 55 for positive phase signals, It is also possible to reverse only the polarity of the sine wave signal comparators 53, 54, 55.

【0067】次に、本発明の実施の形態の作用を説明す
る。特願平11−063994に詳述されているよう
に、昇降圧電力変換回路1は、3種類のモードで動作す
る。第1のモードは電源100の交流電圧信号Vin
(例えば100V)とほぼ同一の出力電圧Voを第1及
び第2の交流出力端子6、7間に得る非変換モード、第
2のモードは交流電圧信号Vinよりも低い出力電圧V
oを得る降圧モード、第3のモードは交流電圧信号Vi
nよりも高い出力電圧Voを得る昇圧モードである。ま
た、制御回路2は、47,48,50,51からの交流
電圧信号Vinと出力電圧指令値Vdとの比較により、
上記モードの切替を自動的に行う。厳密に言えば、Vr
cの大きさがVr1よりも大きいときには降圧モード
に、等しいときには非変換モードに、小さいときには昇
圧モードに切り替えるものである。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. As described in detail in Japanese Patent Application No. 11-063994, the step-up / step-down power conversion circuit 1 operates in three modes. The first mode is the AC voltage signal Vin of the power supply 100.
(For example, 100 V), a non-conversion mode in which the same output voltage Vo is obtained between the first and second AC output terminals 6 and 7, and a second mode in which the output voltage Vo is lower than the AC voltage signal Vin.
The third mode is a step-down mode for obtaining an AC voltage signal Vi.
This is a boost mode in which an output voltage Vo higher than n is obtained. The control circuit 2 compares the AC voltage signal Vin from 47, 48, 50, 51 with the output voltage command value Vd,
The above modes are automatically switched. Strictly speaking, Vr
When the magnitude of c is larger than Vr1, the mode is switched to the step-down mode, when the magnitude is equal to the non-conversion mode, and when it is smaller, the mode is switched to the boost mode.

【0068】次に、本実施の形態に係わる出力電圧指令
値発生回路90について説明する。
Next, the output voltage command value generating circuit 90 according to the present embodiment will be described.

【0069】(1)リミッタ93の通過範囲を(100
±10)・√2Vと設定した場合について説明する。
(1) The passing range of the limiter 93 is set to (100
± 10) · √2 V will be described.

【0070】図2は、出力電圧指令値発生回路90の出
力特性を示し、図3はリミッタの動作を説明する説明図
であり、図4は、昇降圧電力変換回路1の動作例を示
す。以下に図3に従って動作を説明する。
FIG. 2 shows the output characteristics of the output voltage command value generation circuit 90, FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the limiter, and FIG. 4 shows an operation example of the buck-boost power conversion circuit 1. The operation will be described below with reference to FIG.

【0071】(a)例えば、実効値演算部91、ピーク
算出部92で得られた元の波形のピーク値Vinp(直
流レベル)が100V・√2Vの場合、 リミッタ93は、入力値が90・√2V〜110V・√
2Vを通過させる所定の範囲としているので、その入力
値100V・√2Vをそのまま出力する。
(A) For example, when the peak value Vinp (DC level) of the original waveform obtained by the effective value calculation section 91 and the peak calculation section 92 is 100 V√2 V, the limiter 93 has an input value of 90 ・√2V ~ 110V ・ √
Since the predetermined range for passing 2V is set, the input value 100V · √2V is output as it is.

【0072】乗算器94は、リミッタ93からの出力信
号Rvp(100V・√2V)と、入力した商用の交流
電源信号vinと位相が同期した正弦波発振器103の
正弦波信号の出力(この信号のピーク値)との積を制御
回路2の第2の指令値発生手段45の減算器67に送出
する。
The multiplier 94 outputs the output signal Rvp (100 V√2 V) from the limiter 93 and the output of the sine wave signal of the sine wave oscillator 103 whose phase is synchronized with the input commercial AC power supply signal vin (this signal is The product with the peak value is sent to the subtractor 67 of the second command value generating means 45 of the control circuit 2.

【0073】制御回路2は、交流電圧信号Vin(実効
値で100V)と出力電圧指令値Vd(=100Vに相
当)とが等しいため、変換回路1を非変換モードとし、
昇降圧電力変換回路1は、入力された交流電圧信号Vi
n=100Vをそのまま出力(非変換モードという)す
る。
The control circuit 2 sets the conversion circuit 1 in the non-conversion mode because the AC voltage signal Vin (effective value is 100 V) and the output voltage command value Vd (corresponding to = 100 V) are equal.
The step-up / step-down power conversion circuit 1 receives the input AC voltage signal Vi.
n = 100 V is output as it is (non-conversion mode).

【0074】すなわち、交流電圧信号Vinと同一の出
力電圧Voを得る非変換モードの場合は、制御回路2の
第1のコンパレータ53、第2のコンパレータ54、第
3のコンパレータ55、第1の逆相信号形成回路56、
第2の逆相信号形成回路57、第3の逆相信号形成回路
58からは、第1〜第6のスイッチQ1〜Q6に図4
(B)〜(G)の制御信号が供給される。
That is, in the non-conversion mode in which the same output voltage Vo as the AC voltage signal Vin is obtained, the first comparator 53, the second comparator 54, the third comparator 55, and the first reverse comparator 53 of the control circuit 2 are used. Phase signal forming circuit 56,
From the second negative-phase signal forming circuit 57 and the third negative-phase signal forming circuit 58, the first to sixth switches Q1 to Q6
Control signals (B) to (G) are supplied.

【0075】つまり、第1及び第5のスイッチQ1、Q
5は電源3の電圧の基本波と同一の周波数の50Hz方
形波パルスによって180度間隔で断続的にオンにな
り、第2及び第6のスイッチQ2、Q6はQ1、Q5と
反対に動作する。
That is, the first and fifth switches Q1, Q
5 is turned on intermittently at 180 ° intervals by a 50 Hz square wave pulse having the same frequency as the fundamental wave of the voltage of the power supply 3, and the second and sixth switches Q2 and Q6 operate in the opposite manner to Q1 and Q5.

【0076】また、第3及び第4のスイッチQ3、Q4
は図4(A)の交流電圧信号Vinの周波数よりも十分
に高い周波数(例えば20kHz)でオン・オフ制御さ
れる。なお、非変換モード時には第3及び第4のスイッ
チQ3、Q4をオフに保つこともできるが、本実施例で
は力率改善のために他のモードと同様にオン・オフして
いる。図4に示すように各スイッチQ1〜Q6を制御す
ると、入力交流電圧信号Vinが正の半波の期間(t0
〜t1)では、交流電源3、第1のリアクトルL1、第
1のスイッチQ1、第5のスイッチQ5、第2のリアク
トルL2、及び負荷110の閉回路で正方向電流が流れ
る。
Further, the third and fourth switches Q3 and Q4
Is turned on / off at a frequency (for example, 20 kHz) sufficiently higher than the frequency of the AC voltage signal Vin in FIG. In the non-conversion mode, the third and fourth switches Q3 and Q4 can be kept off. However, in the present embodiment, they are turned on and off like other modes to improve the power factor. When the switches Q1 to Q6 are controlled as shown in FIG. 4, the input AC voltage signal Vin is in a positive half-wave period (t0
In t1), a forward current flows in the closed circuit of the AC power supply 3, the first reactor L1, the first switch Q1, the fifth switch Q5, the second reactor L2, and the load 110.

【0077】また、入力した交流電圧信号Vinが負の
半波の期間(t1〜t2)では、交流電源3、負荷11
0、第2のリアクトルL2、第6のスイッチQ6、第2
のスイッチQ2、及び第1のリアクトルL1の閉回路で
負方向電流が流れる。
During the period (t1 to t2) when the input AC voltage signal Vin is a negative half wave, the AC power supply 3 and the load 11
0, the second reactor L2, the sixth switch Q6, the second
Negative current flows through the switch Q2 and the closed circuit of the first reactor L1.

【0078】この非変換モードには入力した交流電圧信
号Vinが僅かな電圧降下を伴って出力電圧Voとな
る。この場合、第1、第2、第5及び第6のスイッチQ
1、Q2、Q5、Q6は高周波(例えば20kHz)で
オン・オフされないので、単位時間当りのスイッチング
回数が少なくなり、スイッチング損失による効率低下が
少なくなる。なお、本実施例においては、交流電圧信号
Vinが100V−10%〜+10%程度の範囲で非変
換モードとなり、この範囲で平11−063994に対
し効率が改善される。
In the non-conversion mode, the input AC voltage signal Vin becomes an output voltage Vo with a slight voltage drop. In this case, the first, second, fifth and sixth switches Q
Since 1, Q2, Q5, and Q6 are not turned on / off at a high frequency (for example, 20 kHz), the number of times of switching per unit time is reduced, and the decrease in efficiency due to switching loss is reduced. In this embodiment, the non-conversion mode is set when the AC voltage signal Vin is in the range of about 100 V -10% to + 10%, and the efficiency is improved in this range compared to the case of 11-063994.

【0079】(b)実効値演算部91、ピーク算出部9
2で得られたピーク値Vinpが120V・√2Vの場
合 リミッタ93は、その入力値が110・√2V以上の場
合、その出力を110・√2Vにするものであるから、
その入力値120・√2Vから±10・√2Vを減少さ
せる。すなわち、図3の(b)に示すように、110V
・√2Vを出力する。
(B) Effective value calculating section 91, peak calculating section 9
2. When the peak value Vinp obtained in Step 2 is 120 V√2 V, the limiter 93 sets the output to 110√√2 V when the input value is 110√2 V or more.
± 10 · 1202V is reduced from the input value of 120 · √2V. That is, as shown in FIG.
・ Output 2V.

【0080】乗算器94は、リミッタ93からのリミッ
タがかけられた出力信号Rvp(110V・√2V)
と、商用の交流電圧信号Vinと同期がとられた正弦波
発振器103の正弦波(この波の最大値)との積を制御
回路2の第2の指令値発生手段45の減算器67に送出
する。
The multiplier 94 outputs the output signal Rvp (110 V√2 V) subjected to the limiter from the limiter 93.
The product of the sine wave of the sine wave oscillator 103 synchronized with the commercial AC voltage signal Vin (the maximum value of this wave) is sent to the subtractor 67 of the second command value generating means 45 of the control circuit 2. I do.

【0081】制御回路2は、交流電圧信号Vin(例え
ば、この信号の実効値が120V)が出力電圧指令値V
dよりも大きいため、昇降圧電力変換回路1を降圧モー
ドに切り替え、昇降圧電力変換回路1は、交流電圧信号
Vin=120VをVd=110Vに降圧して出力する
(降圧モードという)。
The control circuit 2 outputs the AC voltage signal Vin (for example, the effective value of this signal is 120 V) to the output voltage command value V
Since it is larger than d, the step-up / step-down power conversion circuit 1 switches to the step-down mode, and the step-up / step-down power conversion circuit 1 steps down the AC voltage signal Vin = 120V to Vd = 110V and outputs it (step-down mode).

【0082】すなわち、入力した交流電圧信号Vinよ
りも低い出力電圧Voを得る降圧モードの場合には、第
1〜第6の主スイッチQ1〜Q6に図5(B)〜(G)
に示す制御信号が供給される。
In other words, in the case of the step-down mode in which the output voltage Vo lower than the input AC voltage signal Vin is obtained, the first to sixth main switches Q1 to Q6 are connected to each other as shown in FIGS.
Are supplied.

【0083】つまり、この降圧モードでは、平11−0
63994と効率は同じになる。
In other words, in this step-down mode,
The efficiency is the same as 63994.

【0084】(c) 実効値演算部91、ピーク算出部
92で得られたピーク値Vinpが80V・√2の場合 リミッタ93は、その入力値が90・√2V以下の場
合、その出力を90V・√2Vにするものであるから、
その入力値90・√2Vから±10・√2Vを増加させ
る。すなわち、図2の(c)に示すように、90・√2
Vを出力する。
(C) When the peak value Vinp obtained by the effective value calculating section 91 and the peak calculating section 92 is 80V√2, the limiter 93 outputs 90V when the input value is 90√2V or less.・ Because it is set to $ 2V
± 10 · √2V is increased from the input value 90 · √2V. That is, as shown in FIG.
Output V.

【0085】乗算器94は、リミッタ93からのリミッ
タがかけられた波形(90V・√2V)と正弦波発振器
103の出力との積を制御回路2の第2の指令値発生手
段45の減算器67に送出する。
The multiplier 94 calculates the product of the limiter applied waveform (90 V · √2 V) from the limiter 93 and the output of the sine wave oscillator 103 by the subtractor of the second command value generating means 45 of the control circuit 2. 67.

【0086】制御回路2は、交流電圧信号Vin=80
Vが出力電圧指令値Vdよりも小さいため、昇降圧電力
変換回路1を昇圧モードに切り替える。昇降圧電力変換
回路1は、Vin=80VをVd=90Vに昇圧して出
力する。
The control circuit 2 supplies the AC voltage signal Vin = 80
Since V is smaller than the output voltage command value Vd, the buck-boost power conversion circuit 1 is switched to the boost mode. The buck-boost power conversion circuit 1 boosts Vin = 80V to Vd = 90V and outputs the same.

【0087】すなわち、入力交流電圧信号Vinよりも
高い出力電圧Voを得る昇圧モードの場合には、図6
(B)〜(G)に示す制御信号で第1〜第6のスイッチ
Q1〜Q6がオン・オフ制御される。
That is, in the case of the boost mode in which an output voltage Vo higher than the input AC voltage signal Vin is obtained, FIG.
The first to sixth switches Q1 to Q6 are on / off controlled by the control signals shown in (B) to (G).

【0088】つまり、この昇圧モードでは、平11−0
63994と効率は同じになる。
That is, in this step-up mode, the flat 11-0
The efficiency is the same as 63994.

【0089】図7は、昇降圧電力変換回路1の電力変換
効率を示す。上述したように、交流電圧信号Vinが9
0V〜110Vで入力したときには、昇降圧電力変換回
路1は非変換モードで動作するため、当該範囲内では昇
降圧電力変換回路1の最大の電力変換効率を示す。ま
た、交流電圧信号Vinが90V以下又は110V以上
で入力したときには、昇降圧電力変換回路1は昇圧また
は降圧モードで動作するため、指令出力電圧Vdの上限
値110V又は下限値90Vと交流電圧信号Vinとの
差が大きくなるにつれ、電力変換効率は低下する。
FIG. 7 shows the power conversion efficiency of the buck-boost power conversion circuit 1. As described above, the AC voltage signal Vin is 9
When the voltage is input between 0 V and 110 V, the buck-boost power conversion circuit 1 operates in the non-conversion mode, and therefore shows the maximum power conversion efficiency of the buck-boost power conversion circuit 1 within the range. When the AC voltage signal Vin is input at 90 V or lower or 110 V or higher, the step-up / step-down power conversion circuit 1 operates in the step-up or step-down mode, so that the upper limit 110 V or the lower limit 90 V of the command output voltage Vd and the AC voltage signal Vin As the difference between the two increases, the power conversion efficiency decreases.

【0090】交流電圧信号Vinと固定の出力電圧指令
値Vdとが等しいときにのみ非変換モードとしていた従
来と比較して、電力交換効率のよい非変換モードで動作
する交流電圧信号Vinの範囲が拡大するため、全体の
電力変換効率が向上する。
The range of the AC voltage signal Vin that operates in the non-conversion mode in which the power exchange efficiency is high as compared with the conventional case where the non-conversion mode is set only when the AC voltage signal Vin is equal to the fixed output voltage command value Vd is equal to that of the prior art. Because of the expansion, the overall power conversion efficiency is improved.

【0091】このように、上述した実施の形態によれ
ば、交流電圧信号Vinのピーク値Vinpが、リミッ
タ93の制限する範囲内にあるときには、当該ピーク値
をそのまま送出して、この出力信号Rvpと、商用の交
流電圧信号Vinに同期した正弦波信号(振幅1)との
積を指令出力電圧値Vdに設定する。
As described above, according to the above-described embodiment, when the peak value Vinp of the AC voltage signal Vin is within the range limited by the limiter 93, the peak value is transmitted as it is and the output signal Rvp And the sine wave signal (amplitude 1) synchronized with the commercial AC voltage signal Vin is set as the command output voltage value Vd.

【0092】つまり、当該設定範囲内の交流電圧信号V
inが入力されたときには、交流電圧信号Vinと指令
出力電圧値Vdとが等しくなり、当該交流電圧信号Vi
nを非変換のまま出力するため、スイッチング動作の頻
度が減少して電力損失が減少し、電力交換効率が向上す
る。
That is, the AC voltage signal V within the set range
When in is input, the AC voltage signal Vin becomes equal to the command output voltage value Vd, and the AC voltage signal Vi is input.
Since n is output without conversion, the frequency of the switching operation is reduced, the power loss is reduced, and the power exchange efficiency is improved.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、商
用の交流電圧信号の直流量を求め、この直流レベルに、
歪みのない理想的な商用の交流電圧信号の波形係数をか
けて元の商用の交流電圧信号のピーク値を求め、このピ
ーク値に対して所定範囲のリミッタ制御を行い、これを
出力を一定に維持する制御部への指令出力電圧信号とし
たことにより、負荷に対して問題の無い範囲内で出力電
圧を変化させることができる。
As described above, according to the present invention, the DC amount of a commercial AC voltage signal is determined, and this DC level is
The peak value of the original commercial AC voltage signal is obtained by multiplying the waveform coefficient of the ideal commercial AC voltage signal without distortion, and a limiter control is performed on this peak value within a predetermined range to keep the output constant. By using the command output voltage signal to the control unit to be maintained, the output voltage can be changed within a range in which there is no problem with the load.

【0094】つまり、無駄に出力電圧を一定にしないの
で、スイッチング動作の頻度が減少して電力損失が減少
し、電力交換効率が向上するという効果が得られてい
る。
In other words, since the output voltage is not made uselessly constant, the frequency of the switching operation is reduced, the power loss is reduced, and the power exchange efficiency is improved.

【0095】また、リミッタの出力信号と、商用交流電
源の電圧波形と同期する正弦波発振器の出力信号との積
を指令出力電圧値とすることで、スイッチング素子を無
駄にオンオフさせない所定レベルの指令出力電圧値を得
ることができる。
Further, by setting the product of the output signal of the limiter and the output signal of the sine wave oscillator synchronized with the voltage waveform of the commercial AC power supply as the command output voltage value, a command of a predetermined level that does not wastefully turn on / off the switching element is obtained. An output voltage value can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施の形態における出力電圧指令値発生回
路の特性例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a characteristic example of an output voltage command value generation circuit according to the embodiment.

【図3】上記実施の形態におけるリミッタの出力例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an output example of a limiter in the embodiment.

【図4】本実施の形態の出力電圧指令値発生回路を用い
たときの非変換モードでの電力変換回路の動作を説明す
る波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram illustrating an operation of the power conversion circuit in a non-conversion mode when the output voltage command value generation circuit according to the present embodiment is used.

【図5】本実施の形態の出力電圧指令値発生回路を用い
たときの降圧モードでの電力変換回路の動作を説明する
波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an operation of the power conversion circuit in the step-down mode when the output voltage command value generation circuit according to the present embodiment is used.

【図6】本実施の形態の出力電圧指令値発生回路を用い
たときの昇圧モードでの電力変換回路の動作を説明する
波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an operation of the power conversion circuit in the boost mode when the output voltage command value generation circuit according to the present embodiment is used.

【図7】上記実施の形態における昇降圧電力変換回路の
電力変換効率特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a power conversion efficiency characteristic of the step-up / step-down power conversion circuit in the embodiment.

【図8】従来の電力変換装置を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a conventional power converter.

【符号の説明】 1 昇降圧電力変換回路 2 制御回路 44 コンバータ電圧指令値発生手段 45 インバータ電圧指令値発生手段 46 方形波発生器 47、48、49、第1、第2及び第3の演算回路 50、51 第1及び第2のリミッタ 52 三角波発生器 53、54、55 第1、第2及び第3のコンパレータ 56、57、58 第1、第2及び第3の逆信号形成回
路 90 出力電圧指令値発生回路 91 実効値演算部 92 ピーク値算出部 93 リミッタ Q1〜Q6 第1〜第6のスイッチ C コンデンサ L1、L2 第1及び第2のリアクトル 100 電源 101 昇降圧電力変換器 102 出力電圧指令値 103 正弦波発振器 104 同期回路 105 直流電源
[Description of Signs] 1 step-up / step-down power conversion circuit 2 control circuit 44 converter voltage command value generating means 45 inverter voltage command value generating means 46 square wave generators 47, 48, 49, first, second and third arithmetic circuits 50, 51 First and second limiters 52 Triangular wave generator 53, 54, 55 First, second and third comparators 56, 57, 58 First, second and third inverse signal forming circuits 90 Output voltage Command value generation circuit 91 Effective value calculation unit 92 Peak value calculation unit 93 Limiters Q1 to Q6 First to sixth switches C Capacitors L1, L2 First and second reactors 100 Power supply 101 Step-up / step-down power converter 102 Output voltage command Value 103 Sine wave oscillator 104 Synchronous circuit 105 DC power supply

フロントページの続き (72)発明者 菅野 雄一郎 埼玉県新座市北野3丁目6番3号 サン ケン電気株式会社内 (72)発明者 石隈 悟 埼玉県新座市北野3丁目6番3号 サン ケン電気株式会社内 (72)発明者 河内 祥一 埼玉県新座市北野3丁目6番3号 サン ケン電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−333382(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 5/45 Continuing from the front page (72) Inventor Yuichiro Sugano 3-6-3 Kitano, Niiza-shi, Saitama Prefecture Within Sanken Electric Co., Ltd. (72) Inventor Satoru Ishikuma 3-6-1, Kitano, Niiza-shi, Saitama Prefecture Sanken Electric Co., Ltd. In-company (72) Inventor Shoichi Kawachi 3-6-3 Kitano, Niiza-shi, Saitama Sanken Electric Co., Ltd. (56) References JP-A-11-333382 (JP, A) (58) Fields surveyed (58) Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 H02M 5/45

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 商用交流電源を入力し、該商用交流電源
の電圧波形に同期した所定の指令出力電圧値との差に基
づいて、スイッチング動作で前記交流電源電圧を昇降圧
して負荷に一定出力電圧を得る電力変換装置において、 前記商用交流電源の電圧波形の直流量を求め、この直流
量の電圧と、歪みのない前記商用の交流電源の電圧波形
の係数とから元の前記商用の交流電源の電圧波形のピー
ク値を求める手段と、 前記ピーク値が所定の範囲内であるときには該ピーク値
を、前記所定の範囲の上限値より大きいときには、該上
限値を、前記所定の範囲の下限値より小さいときには該
下限値を出力するリミッタ手段と、 前記リミッタの出力信号と、前記商用交流電源の電圧波
形と同期する発振器の出力信号とから、前記指令出力電
圧値を生成する指令出力電圧生成手段と、 を有することを特徴とする電力変換装置。
1. A commercial AC power supply is inputted, and the AC power supply voltage is stepped up and down by a switching operation based on a difference from a predetermined command output voltage value synchronized with a voltage waveform of the commercial AC power supply to output a constant output to a load. In a power converter for obtaining a voltage, a DC amount of a voltage waveform of the commercial AC power supply is obtained, and the original commercial AC power supply is obtained from a voltage of the DC amount and a coefficient of the voltage waveform of the commercial AC power supply without distortion. Means for determining the peak value of the voltage waveform of the following: when the peak value is within a predetermined range, the peak value, when the peak value is larger than the upper limit of the predetermined range, the upper limit, the lower limit of the predetermined range When smaller than, a limiter means for outputting the lower limit value; and a command output voltage value is generated from an output signal of the limiter and an output signal of an oscillator synchronized with a voltage waveform of the commercial AC power supply. And a command output voltage generating means.
【請求項2】 前記指令出力電圧生成手段は、前記リミ
ッタ手段の出力信号と、前記商用交流電源の電圧波形に
同期する正弦波発振器の出力信号との積を、前記指令出
力電圧値とすることを特徴とする電力変換装置。
2. The command output voltage value means sets a product of an output signal of the limiter means and an output signal of a sine wave oscillator synchronized with a voltage waveform of the commercial AC power supply as the command output voltage value. A power converter characterized by the above-mentioned.
JP11333382A 1999-11-24 1999-11-24 Power converter Expired - Lifetime JP3070606B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11333382A JP3070606B1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11333382A JP3070606B1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP3070606B1 true JP3070606B1 (en) 2000-07-31
JP2001157441A JP2001157441A (en) 2001-06-08

Family

ID=18265501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11333382A Expired - Lifetime JP3070606B1 (en) 1999-11-24 1999-11-24 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3070606B1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6671191B2 (en) 2001-03-22 2003-12-30 Sanyo Denki Co., Ltd. Electric power conversion apparatus
JP3807998B2 (en) * 2001-03-22 2006-08-09 山洋電気株式会社 Power converter
JP4386160B2 (en) * 2002-09-18 2009-12-16 サンケン電気株式会社 Power converter
JP4449286B2 (en) * 2002-09-25 2010-04-14 サンケン電気株式会社 Power converter
CN102005938B (en) 2010-08-25 2013-01-30 力博特公司 Control method of bridge arm in UPS (uninterruptible power supply) in case of zero-crossing operation
US9759990B2 (en) 2015-09-09 2017-09-12 Nihon Video System Co., Ltd. Shoulder camera adaptor
WO2019102937A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-31 株式会社村田製作所 Noise filter circuit and power supply circuit
CN111342677A (en) * 2018-12-18 2020-06-26 协欣电子工业股份有限公司 Power converter
JP7030070B2 (en) * 2019-01-04 2022-03-04 協欣電子工業股▲ふん▼有限公司 Power converter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001157441A (en) 2001-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5267589B2 (en) Power converter
JP3969390B2 (en) Switching power supply
US10622914B2 (en) Multi-stage DC-AC inverter
US20050275976A1 (en) Power conversion apparatus and methods using an adaptive waveform reference
CN107710588B (en) Conversion apparatus and method of controlling the same
WO2016059734A1 (en) Converting device
CN104953882A (en) Power converter, power generation system, control apparatus, and power conversion method
JP2008113514A (en) Power supply circuit and control circuit therewith
JP2010088150A (en) Charger
JP2019068675A (en) AC-DC converter
KR20160108216A (en) Conversion device
US11637493B2 (en) Electrical circuits for power factor correction by measurement and removal of overtones and power factor maximization
JP3070606B1 (en) Power converter
JP2019062665A (en) AC-DC converter
US20230208284A1 (en) Systems and Methods of Unwanted Harmonic Content Removal for Power Conversion
JP3050314B1 (en) Power converter
WO2019097835A1 (en) Power conversion device
WO2018185963A1 (en) Power conversion device and control method thereof
JP5673168B2 (en) Power converter
JP3541887B2 (en) Power converter
JP6500738B2 (en) Power converter and control method thereof
CN109660183B (en) Capacitor miniaturization motor driving device
Yazdanian et al. A novel control strategy for power factor corrections based on predictive algorithm
JPH05176553A (en) Inverter control method of non-interruption power supply apparatus and non-interruption power supply apparatus
JP3396126B2 (en) Control device for power converter

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3070606

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130526

Year of fee payment: 13

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140526

Year of fee payment: 14

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term