JP3206733B2 - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラズマア
ーク切断機、アーク溶接機、プロジェクターの放電灯点
灯機器等に使用される電源装置に関する。
ーク切断機、アーク溶接機、プロジェクターの放電灯点
灯機器等に使用される電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような電源装置では、入力端子に
供給された交流電圧が、入力側整流器及び平滑コンデン
サによって、整流、平滑されて、直流電圧に変換され
る。この直流電圧は、インバータによって高周波電圧に
変換される。この高周波電圧は、変圧器によって変圧さ
れ、さらに出力側整流器によって整流され、負荷に供給
される。この電源装置では、インバータによる高周波電
圧への変換が行われているので、小型の変圧器を使用で
き、この電源装置全体を小型化できる。
供給された交流電圧が、入力側整流器及び平滑コンデン
サによって、整流、平滑されて、直流電圧に変換され
る。この直流電圧は、インバータによって高周波電圧に
変換される。この高周波電圧は、変圧器によって変圧さ
れ、さらに出力側整流器によって整流され、負荷に供給
される。この電源装置では、インバータによる高周波電
圧への変換が行われているので、小型の変圧器を使用で
き、この電源装置全体を小型化できる。
【０００３】このような電源装置を例えばプラズマアー
ク切断機の電源装置として使用した場合、その力率は、
定格時において０．５乃至０．６である。一方、このよ
うな小型の電源装置の入力端子側には、回路保護用に遮
断機またはヒューズが設けられており、その遮断容量は
１５Ａである。従って、最大で１５Ａの電流を、この電
源装置に入力できる。仮に、入力電圧が１１５Ｖ、入力
電流が１５Ａ、電源装置の効率が８５％、力率が０．６
とすると、出力できる電力Ｐは、８８０Ｗである。プラ
ズマアーク切断機は、それに接続される負荷の特性から
出力電圧は、例えば１２０Ｖである。従って、出力でき
る電流は約７．３Ａとなり、入力電流と比較して出力電
流を大きくできない。
ク切断機の電源装置として使用した場合、その力率は、
定格時において０．５乃至０．６である。一方、このよ
うな小型の電源装置の入力端子側には、回路保護用に遮
断機またはヒューズが設けられており、その遮断容量は
１５Ａである。従って、最大で１５Ａの電流を、この電
源装置に入力できる。仮に、入力電圧が１１５Ｖ、入力
電流が１５Ａ、電源装置の効率が８５％、力率が０．６
とすると、出力できる電力Ｐは、８８０Ｗである。プラ
ズマアーク切断機は、それに接続される負荷の特性から
出力電圧は、例えば１２０Ｖである。従って、出力でき
る電流は約７．３Ａとなり、入力電流と比較して出力電
流を大きくできない。
【０００４】そこで、本願の出願人は、次のような電源
装置を提案した。即ち、第１の変換手段によって交流信
号を直流信号に変換する。この直流信号は、高力率コン
バータによって力率が改善される。この力率が改善され
た直流信号をインバータによって高周波信号に変換す
る。この高周波信号を第２の変換手段によって直流信号
に変換して、負荷に供給する。第２の変換手段の出力電
流が電流検出手段によって検出されると共に、第２の変
換手段の出力電力が電力検出手段によって検出されてい
る。更に、負荷に供給されている電力が第１の設定値よ
りも小さいとき、制御部は、電流検出手段によって検出
された出力電流を入力して、この出力電流が第２の設定
値に等しくなるようにインバータを制御する。負荷に供
給されている電力が第１の設定値よりも大きいとき、制
御部は、電力検出手段によって検出された出力電力を入
力して、この出力電力が第２の設定値に等しくなるよう
にインバータを制御する。
装置を提案した。即ち、第１の変換手段によって交流信
号を直流信号に変換する。この直流信号は、高力率コン
バータによって力率が改善される。この力率が改善され
た直流信号をインバータによって高周波信号に変換す
る。この高周波信号を第２の変換手段によって直流信号
に変換して、負荷に供給する。第２の変換手段の出力電
流が電流検出手段によって検出されると共に、第２の変
換手段の出力電力が電力検出手段によって検出されてい
る。更に、負荷に供給されている電力が第１の設定値よ
りも小さいとき、制御部は、電流検出手段によって検出
された出力電流を入力して、この出力電流が第２の設定
値に等しくなるようにインバータを制御する。負荷に供
給されている電力が第１の設定値よりも大きいとき、制
御部は、電力検出手段によって検出された出力電力を入
力して、この出力電力が第２の設定値に等しくなるよう
にインバータを制御する。
【０００５】この提案された電源装置では、負荷、例え
ばトーチとワークピースとに電流が流れている状態で、
これらの間のギャップが大きいと、出力電圧及び出力電
流が大きくなる。その結果、トーチとワークピースとに
供給される電力が第１の設定値よりも大きくなる。この
場合、出力電力が制御部に供給され、インバータは定電
力制御される。定電力制御の状態において、ギャップを
小さくしていくと、出力電流が増加し、出力電圧が低下
していく。やがて、トーチとワークピースに供給されて
いる電力が第１の設定値よりも小さくなると、出力電流
が制御部に供給され、インバータは定電流制御される。
ばトーチとワークピースとに電流が流れている状態で、
これらの間のギャップが大きいと、出力電圧及び出力電
流が大きくなる。その結果、トーチとワークピースとに
供給される電力が第１の設定値よりも大きくなる。この
場合、出力電力が制御部に供給され、インバータは定電
力制御される。定電力制御の状態において、ギャップを
小さくしていくと、出力電流が増加し、出力電圧が低下
していく。やがて、トーチとワークピースに供給されて
いる電力が第１の設定値よりも小さくなると、出力電流
が制御部に供給され、インバータは定電流制御される。
【０００６】この電源装置によれば、定電力制御と定電
流制御とを切り換えているので、定電力制御から定電流
制御に切り換えられるときの出力電圧を低くすることが
でき、定電流制御の状態において、比較的大きな出力電
流を流すことができ、この電源装置に入力された電力を
有効に利用できる。また、高力率コンバータを用いてい
るので、インバータに入力される電流と電圧の力率が改
善され、負荷に供給される電力を大きくすることができ
る。
流制御とを切り換えているので、定電力制御から定電流
制御に切り換えられるときの出力電圧を低くすることが
でき、定電流制御の状態において、比較的大きな出力電
流を流すことができ、この電源装置に入力された電力を
有効に利用できる。また、高力率コンバータを用いてい
るので、インバータに入力される電流と電圧の力率が改
善され、負荷に供給される電力を大きくすることができ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この電源装置
では、定格出力時には定電流制御が行われているので、
入力電圧が変動しても、同じ出力電流を出力しようとす
る。例えば、プラズマアーク切断機の出力が８０Ｖ、１
５Ａの場合、入力電圧が１００Ｖで、入力電流が１５Ａ
とすると、入力電圧が９０Ｖに変化していても、出力電
流を１５Ａに維持しようとするので、入力電流が約１
６．６Ａに増加する。また、入力電圧が８５Ｖに変化し
ていても、出力電流を１５Ａに維持しようとするので、
入力電流が１７．６Ａに増加する。そのため、入力側に
設けられている遮断機やヒューズの遮断容量が１５Ａで
あるので、これらがトリップするという問題点があっ
た。
では、定格出力時には定電流制御が行われているので、
入力電圧が変動しても、同じ出力電流を出力しようとす
る。例えば、プラズマアーク切断機の出力が８０Ｖ、１
５Ａの場合、入力電圧が１００Ｖで、入力電流が１５Ａ
とすると、入力電圧が９０Ｖに変化していても、出力電
流を１５Ａに維持しようとするので、入力電流が約１
６．６Ａに増加する。また、入力電圧が８５Ｖに変化し
ていても、出力電流を１５Ａに維持しようとするので、
入力電流が１７．６Ａに増加する。そのため、入力側に
設けられている遮断機やヒューズの遮断容量が１５Ａで
あるので、これらがトリップするという問題点があっ
た。
【０００８】本発明は、入力電圧の変動があっても、入
力電流を一定に維持することができる電源装置を提供す
ることを目的とする。
力電流を一定に維持することができる電源装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電源に接
続され、この交流電源から供給された交流信号を直流信
号に変換する入力側整流器と、この入力側整流器の出力
側に設けられた力率改善コンバータと、このコンバータ
の出力側に接続され、このコンバータから供給された直
流信号を、制御信号に応動して高周波信号に変換する直
流−高周波変換器と、この直流−高周波変換器に接続さ
れ、この直流−高周波変換器から供給された高周波信号
を、直流信号に変換して、負荷に供給する出力側整流器
と、上記交流電源から上記コンバータに流れる入力電流
を表す入力電流検出信号を生成する入力電流検出器と、
上記負荷に流れる電流または前記直流−高周波変換器を
流れる電流を表す負荷電流検出信号を生成する負荷電流
検出器と、予め定めた基準入力電流を表す基準入力電流
信号を生成する基準入力電流信号源と、負荷電流基準信
号を生成する基準負荷電流信号源と、上記入力電流検出
信号が上記基準入力電流信号よりも大きいとき、第１の
信号を生成する回路と、この第１の信号と上記負荷電流
検出信号との和が上記基準負荷電流信号よりも大きいと
き、第２の信号を生成する回路と、この第２の信号が零
になるような上記制御信号を、上記直流−高周波変換器
に供給する回路とを、具備している。
続され、この交流電源から供給された交流信号を直流信
号に変換する入力側整流器と、この入力側整流器の出力
側に設けられた力率改善コンバータと、このコンバータ
の出力側に接続され、このコンバータから供給された直
流信号を、制御信号に応動して高周波信号に変換する直
流−高周波変換器と、この直流−高周波変換器に接続さ
れ、この直流−高周波変換器から供給された高周波信号
を、直流信号に変換して、負荷に供給する出力側整流器
と、上記交流電源から上記コンバータに流れる入力電流
を表す入力電流検出信号を生成する入力電流検出器と、
上記負荷に流れる電流または前記直流−高周波変換器を
流れる電流を表す負荷電流検出信号を生成する負荷電流
検出器と、予め定めた基準入力電流を表す基準入力電流
信号を生成する基準入力電流信号源と、負荷電流基準信
号を生成する基準負荷電流信号源と、上記入力電流検出
信号が上記基準入力電流信号よりも大きいとき、第１の
信号を生成する回路と、この第１の信号と上記負荷電流
検出信号との和が上記基準負荷電流信号よりも大きいと
き、第２の信号を生成する回路と、この第２の信号が零
になるような上記制御信号を、上記直流−高周波変換器
に供給する回路とを、具備している。
【００１０】請求項１記載の発明によれば、制御部は、
入力電流が基準入力電流に等しくなるように、出力電流
が基準出力電流に等しくなるように直流−交流変換器を
制御している。従って、入力電圧が低下しても、負荷に
一定値の負荷電流を供給しながら、入力電流を基準入力
電流に維持することができ、入力電流が過大となること
を防止できる。
入力電流が基準入力電流に等しくなるように、出力電流
が基準出力電流に等しくなるように直流−交流変換器を
制御している。従って、入力電圧が低下しても、負荷に
一定値の負荷電流を供給しながら、入力電流を基準入力
電流に維持することができ、入力電流が過大となること
を防止できる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の１実施の形態の直流電源
装置は、図１に示されているように、商用単相交流電源
（図示せず）に接続される電源入力端子２ａ、２ｂを有
している。これら入力端子２ａ、２ｂには、交流−直流
変換器、例えば入力側整流器４の入力側が接続されてい
る。この入力側整流器４は、整流ダイオード４ａ乃至４
ｄをブリッジ接続したものである。ダイオード４ａのア
ノードとダイオード４ｂのカソードの接続点と、ダイオ
ード４ｃのアノードとダイオード４ｄのカソードとの接
続点とが、２つの入力側である入力端子２ａ、２ｂに接
続されている。ダイオード４ａ、４ｃのカソードの相互
接続点と、ダイオード４ｂ、４ｄのアノードの相互接続
点とが、２つの出力側であり、これら出力側間に商用交
流電圧を全波整流した整流出力信号が、生成される。な
お、入力側整流器４としては、半波整流器を使用するこ
ともできる。
装置は、図１に示されているように、商用単相交流電源
（図示せず）に接続される電源入力端子２ａ、２ｂを有
している。これら入力端子２ａ、２ｂには、交流−直流
変換器、例えば入力側整流器４の入力側が接続されてい
る。この入力側整流器４は、整流ダイオード４ａ乃至４
ｄをブリッジ接続したものである。ダイオード４ａのア
ノードとダイオード４ｂのカソードの接続点と、ダイオ
ード４ｃのアノードとダイオード４ｄのカソードとの接
続点とが、２つの入力側である入力端子２ａ、２ｂに接
続されている。ダイオード４ａ、４ｃのカソードの相互
接続点と、ダイオード４ｂ、４ｄのアノードの相互接続
点とが、２つの出力側であり、これら出力側間に商用交
流電圧を全波整流した整流出力信号が、生成される。な
お、入力側整流器４としては、半波整流器を使用するこ
ともできる。
【００１６】入力側整流器４の整流出力信号は、力率改
善コンバータ、例えば高力率コンバータ６に供給されて
いる。この高力率コンバータ６は、一方の出力側である
ダイオード４ａ、４ｃのカソードの相互接続点に一端が
接続された平滑リアクトル８を有している。平滑リアク
トル８の他端と、ダイオード４ｂ、４ｄのアノードの相
互接続点との間には、半導体スイッチング素子、例えば
ＩＧＢＴ１０のコレクタ・エミッタ導電路が接続されて
いる。平滑リアクトル８の他端は、逆流防止用ダイオー
ド１２を介して平滑コンデンサ１４の一端に接続されて
いる。このコンデンサ１４の他端は、整流ダイオード４
ｂ、４ｄのアノードの相互接続点に接続されている。
善コンバータ、例えば高力率コンバータ６に供給されて
いる。この高力率コンバータ６は、一方の出力側である
ダイオード４ａ、４ｃのカソードの相互接続点に一端が
接続された平滑リアクトル８を有している。平滑リアク
トル８の他端と、ダイオード４ｂ、４ｄのアノードの相
互接続点との間には、半導体スイッチング素子、例えば
ＩＧＢＴ１０のコレクタ・エミッタ導電路が接続されて
いる。平滑リアクトル８の他端は、逆流防止用ダイオー
ド１２を介して平滑コンデンサ１４の一端に接続されて
いる。このコンデンサ１４の他端は、整流ダイオード４
ｂ、４ｄのアノードの相互接続点に接続されている。
【００１７】ＩＧＢＴ１０のオン、オフ制御は、制御部
１６によって行われる。そのため、平滑コンデンサ１４
の両端間の電圧が電圧検出器１８によって検出され、そ
の検出された電圧を表す電圧検出信号が制御部１６に供
給されている。さらに、この高力率コンバータ６を流れ
る電流、即ち、この電源装置の入力電流が、電流検出器
２０によって検出され、この入力電流を表す入力電流検
出信号が、制御部１６に供給されている。
１６によって行われる。そのため、平滑コンデンサ１４
の両端間の電圧が電圧検出器１８によって検出され、そ
の検出された電圧を表す電圧検出信号が制御部１６に供
給されている。さらに、この高力率コンバータ６を流れ
る電流、即ち、この電源装置の入力電流が、電流検出器
２０によって検出され、この入力電流を表す入力電流検
出信号が、制御部１６に供給されている。
【００１８】制御部１６は、電圧検出信号と、高力率コ
ンバータ６の出力電圧として予め定めた電圧に対応する
基準信号との誤差分表す誤差信号を生成する。さらに、
図示していないが、入力端子２ａ、２ｂに供給されてい
る入力交流電圧を検出する入力交流電圧検出器からの入
力交流電圧検出信号と入力電流検出信号とに基づいて、
入力交流電圧と入力電流との位相差を検出し、この位相
差検出信号と上記誤差信号とを乗算し、この乗算値が０
となるように、ＩＧＢＴ１０のオン、オフ制御を行って
いる。なお、上記予め定めた電圧は、高力率コンバータ
６への入力電圧よりも高く定められており、高力率コン
バータ６は昇圧コンバータとしても機能する。
ンバータ６の出力電圧として予め定めた電圧に対応する
基準信号との誤差分表す誤差信号を生成する。さらに、
図示していないが、入力端子２ａ、２ｂに供給されてい
る入力交流電圧を検出する入力交流電圧検出器からの入
力交流電圧検出信号と入力電流検出信号とに基づいて、
入力交流電圧と入力電流との位相差を検出し、この位相
差検出信号と上記誤差信号とを乗算し、この乗算値が０
となるように、ＩＧＢＴ１０のオン、オフ制御を行って
いる。なお、上記予め定めた電圧は、高力率コンバータ
６への入力電圧よりも高く定められており、高力率コン
バータ６は昇圧コンバータとしても機能する。
【００１９】この高力率コンバータ６の出力信号は、直
流−高周波変換器、例えば２石フォワード回路２２に供
給されている。この２石フォワード回路２２では、半導
体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ２４、２６それぞ
れのコレクタ・エミッタ導電路が、変圧器２８の１次巻
線２８Ｐを介して直列に接続されている。また、ＩＧＢ
Ｔ２４のコレクタにダイオード３０のカソードが接続さ
れ、このダイオード３０のアノードは、ＩＧＢＴ２６の
コレクタに接続されている。ＩＧＢＴ２４のエミッタに
は、ダイオード３２のカソードが接続され、このダイオ
ード３２のアノードはＩＧＢＴ２６のエミッタに接続さ
れている。
流−高周波変換器、例えば２石フォワード回路２２に供
給されている。この２石フォワード回路２２では、半導
体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴ２４、２６それぞ
れのコレクタ・エミッタ導電路が、変圧器２８の１次巻
線２８Ｐを介して直列に接続されている。また、ＩＧＢ
Ｔ２４のコレクタにダイオード３０のカソードが接続さ
れ、このダイオード３０のアノードは、ＩＧＢＴ２６の
コレクタに接続されている。ＩＧＢＴ２４のエミッタに
は、ダイオード３２のカソードが接続され、このダイオ
ード３２のアノードはＩＧＢＴ２６のエミッタに接続さ
れている。
【００２０】ＩＧＢＴ２４、２６は、制御信号生成回路
３４からの制御信号に従って、同時にオン、オフ制御さ
れる。例えばＩＧＢＴ２４、２６がオンされたとき、変
圧器２８の１次巻線２８Ｐに電流が流れ、これに対応し
て２次巻線２８Ｓには、図１に矢印で示す方向に電流が
流れる。次に、ＩＧＢＴ２４、２６を同時にオフする
と、今まで変圧器２８の１次巻線２８Ｐ側から２次巻線
２８Ｓ側に供給されていた磁束を維持しようと、２次巻
線２８Ｓには矢印と反対方向に電流が流れる。このよう
にして、２次巻線２８Ｓには、交流電流が流れ、特にＩ
ＧＢＴ２４、２６のオン、オフ制御を高速で行うことに
より、変圧器２８の２次巻線２８Ｓには、高周波電流が
流れる。この高周波電流の大きさは、制御信号生成回路
３４からの制御信号によって調整される。
３４からの制御信号に従って、同時にオン、オフ制御さ
れる。例えばＩＧＢＴ２４、２６がオンされたとき、変
圧器２８の１次巻線２８Ｐに電流が流れ、これに対応し
て２次巻線２８Ｓには、図１に矢印で示す方向に電流が
流れる。次に、ＩＧＢＴ２４、２６を同時にオフする
と、今まで変圧器２８の１次巻線２８Ｐ側から２次巻線
２８Ｓ側に供給されていた磁束を維持しようと、２次巻
線２８Ｓには矢印と反対方向に電流が流れる。このよう
にして、２次巻線２８Ｓには、交流電流が流れ、特にＩ
ＧＢＴ２４、２６のオン、オフ制御を高速で行うことに
より、変圧器２８の２次巻線２８Ｓには、高周波電流が
流れる。この高周波電流の大きさは、制御信号生成回路
３４からの制御信号によって調整される。
【００２１】変圧器２８の２次巻線２８Ｓには、高周波
−直流変換器、例えば出力側整流器３６が接続されてい
る。この整流器３６は、２次巻線２８Ｓの一方の端子に
アノードが接続されたダイオード３６ａと、２次巻線２
８Ｓの他方の端子にアノードが接続されたダイオード３
６ｂとを含み、これらダイオード３６ａ、３６ｂのカソ
ードは、相互に接続されている。そして、矢印の方向に
流れる電流がダイオード３６ａによって整流され、矢印
と逆方向に流れる電流がダイオード３６ｂによって整流
される。この整流によって得られた直流電流は、平滑リ
アクトル３８によって平滑され、出力端子４０ａ、４０
ｂから図示していない負荷、例えばプラズマアーク切断
機のトーチとワークピースとの間に供給される。
−直流変換器、例えば出力側整流器３６が接続されてい
る。この整流器３６は、２次巻線２８Ｓの一方の端子に
アノードが接続されたダイオード３６ａと、２次巻線２
８Ｓの他方の端子にアノードが接続されたダイオード３
６ｂとを含み、これらダイオード３６ａ、３６ｂのカソ
ードは、相互に接続されている。そして、矢印の方向に
流れる電流がダイオード３６ａによって整流され、矢印
と逆方向に流れる電流がダイオード３６ｂによって整流
される。この整流によって得られた直流電流は、平滑リ
アクトル３８によって平滑され、出力端子４０ａ、４０
ｂから図示していない負荷、例えばプラズマアーク切断
機のトーチとワークピースとの間に供給される。
【００２２】制御信号生成回路３４は、制御部４２の一
部をなしており、この制御部４２は、２石フォワード回
路２２を流れる電流、即ち、この直流電源装置から負荷
に供給される負荷電流に相当する電流を検出するため、
負荷電流検出器４４を有している。この負荷電流検出器
４４が検出した負荷電流を表す負荷電流検出信号が、後
述する加算器４６を介して誤差増幅器４８に供給されて
いる。この誤差増幅器４８は、演算増幅器５０と、これ
の一方の入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵
抗器５２とを含み、この一方の入力端子に加算器４２の
出力信号が供給されている。
部をなしており、この制御部４２は、２石フォワード回
路２２を流れる電流、即ち、この直流電源装置から負荷
に供給される負荷電流に相当する電流を検出するため、
負荷電流検出器４４を有している。この負荷電流検出器
４４が検出した負荷電流を表す負荷電流検出信号が、後
述する加算器４６を介して誤差増幅器４８に供給されて
いる。この誤差増幅器４８は、演算増幅器５０と、これ
の一方の入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵
抗器５２とを含み、この一方の入力端子に加算器４２の
出力信号が供給されている。
【００２３】また、他方の入力端子には、可変の基準負
荷電流信号源５４から予め定めた負荷電流、例えば１５
Ａに対応する基準信号が供給されている。そして、この
誤差増幅器４８は、加算器４６を無視すると、負荷電流
検出信号と基準負荷電流信号との誤差を表す誤差信号を
生成し、制御信号生成回路３４に供給する。制御信号生
成回路３４は、この誤差信号が零になるように制御信号
を発生しているので、負荷電流が基準負荷電流に等しく
なるように、ＩＧＢＴ２４、２６の制御が行われる。即
ち、定電流制御が行われる。
荷電流信号源５４から予め定めた負荷電流、例えば１５
Ａに対応する基準信号が供給されている。そして、この
誤差増幅器４８は、加算器４６を無視すると、負荷電流
検出信号と基準負荷電流信号との誤差を表す誤差信号を
生成し、制御信号生成回路３４に供給する。制御信号生
成回路３４は、この誤差信号が零になるように制御信号
を発生しているので、負荷電流が基準負荷電流に等しく
なるように、ＩＧＢＴ２４、２６の制御が行われる。即
ち、定電流制御が行われる。
【００２４】しかし、このような定電流制御が行われて
いると、例えば入力端子２ａ、２ｂに供給されている電
圧が或る電圧であるときに、負荷電流が１５Ａであると
すると、入力端子２ａ、２ｂに供給されている電圧が低
下しても、負荷電流を１５Ａに維持しようとするので、
入力電流が増加する。図示していないが、入力端子２
ａ、２ｂと交流電源との間に、遮断機やヒューズが設け
られており、その値が１５Ａであるとすると、１５Ａよ
りも大きい入力電流が流れ、遮断機等がトリップする。
いると、例えば入力端子２ａ、２ｂに供給されている電
圧が或る電圧であるときに、負荷電流が１５Ａであると
すると、入力端子２ａ、２ｂに供給されている電圧が低
下しても、負荷電流を１５Ａに維持しようとするので、
入力電流が増加する。図示していないが、入力端子２
ａ、２ｂと交流電源との間に、遮断機やヒューズが設け
られており、その値が１５Ａであるとすると、１５Ａよ
りも大きい入力電流が流れ、遮断機等がトリップする。
【００２５】そこで、この直流電源装置では、入力電流
検出器２０からの入力電流検出信号が、比較器５６に供
給されている。この比較器５６は演算増幅器５８を有
し、その一方の入力端子に抵抗器６０を介して入力電流
検出信号が供給されている。演算増幅器５８の他方の入
力端子には、入力電流基準信号源６２から基準入力電流
信号が供給されている。この基準入力電流基準信号は、
例えば１５Ａの入力電流に相当するものである。演算増
幅器５８は、入力電流検出信号が基準入力電流信号より
も大きくなったとき、第１の信号、例えば予め定めた正
の値の一定値の信号を出力し、入力電流検出信号が基準
入力電流信号以下のとき、出力は生成しない。
検出器２０からの入力電流検出信号が、比較器５６に供
給されている。この比較器５６は演算増幅器５８を有
し、その一方の入力端子に抵抗器６０を介して入力電流
検出信号が供給されている。演算増幅器５８の他方の入
力端子には、入力電流基準信号源６２から基準入力電流
信号が供給されている。この基準入力電流基準信号は、
例えば１５Ａの入力電流に相当するものである。演算増
幅器５８は、入力電流検出信号が基準入力電流信号より
も大きくなったとき、第１の信号、例えば予め定めた正
の値の一定値の信号を出力し、入力電流検出信号が基準
入力電流信号以下のとき、出力は生成しない。
【００２６】この演算増幅器５８からの信号は、加算器
４２に供給される。この加算器４２は、演算増幅器６４
を有し、その一方の入力端子には、抵抗器６６を介して
負荷電流検出信号が供給される。また、この入力端子に
は、抵抗器６８を介して比較器５８の出力信号が供給さ
れている。また、この演算増幅器６４の出力端子と上記
の入力端子との間には、帰還抵抗器７０が接続されてい
る。
４２に供給される。この加算器４２は、演算増幅器６４
を有し、その一方の入力端子には、抵抗器６６を介して
負荷電流検出信号が供給される。また、この入力端子に
は、抵抗器６８を介して比較器５８の出力信号が供給さ
れている。また、この演算増幅器６４の出力端子と上記
の入力端子との間には、帰還抵抗器７０が接続されてい
る。
【００２７】なお、他方の入力端子は接地されている。
この演算増幅器６４の出力には、入力電流が１５Ａ以下
のとき、負荷電流検出信号のみが生じるが、入力電流が
１５Ａよりも大きいとき、負荷電流検出信号と比較器５
８からの一定値の信号とを加算したものが、生じる。こ
れが上述したように誤差増幅器４８に供給される。
この演算増幅器６４の出力には、入力電流が１５Ａ以下
のとき、負荷電流検出信号のみが生じるが、入力電流が
１５Ａよりも大きいとき、負荷電流検出信号と比較器５
８からの一定値の信号とを加算したものが、生じる。こ
れが上述したように誤差増幅器４８に供給される。
【００２８】従って、入力電流が１５Ａよりも大きいと
き、誤差増幅器４８は、加算器４２の出力信号と基準負
荷電流信号との誤差を表す誤差信号を制御信号生成回路
３４に供給し、制御信号生成回路３４は、誤差信号が零
になるように、ＩＧＢＴ２４、２６を制御する。
き、誤差増幅器４８は、加算器４２の出力信号と基準負
荷電流信号との誤差を表す誤差信号を制御信号生成回路
３４に供給し、制御信号生成回路３４は、誤差信号が零
になるように、ＩＧＢＴ２４、２６を制御する。
【００２９】図２は、この直流電源装置の負荷負荷とし
て抵抗器を使用した場合における、負荷電流と出力電圧
との静特性を示したもので、例えば入力交流電圧が１０
０Ｖの場合に、基準負荷電流信号を徐々に増加させるこ
とによって、負荷電流を０から徐々に増加させると、出
力電圧は無負荷電圧から徐々に低下していく、そして、
例えばロ点において入力電流が１５Ａより大きくなった
とすると、比較器５６から一定値の信号が供給され、こ
の信号が発生しないように入力電流を１５Ａに維持し始
める。
て抵抗器を使用した場合における、負荷電流と出力電圧
との静特性を示したもので、例えば入力交流電圧が１０
０Ｖの場合に、基準負荷電流信号を徐々に増加させるこ
とによって、負荷電流を０から徐々に増加させると、出
力電圧は無負荷電圧から徐々に低下していく、そして、
例えばロ点において入力電流が１５Ａより大きくなった
とすると、比較器５６から一定値の信号が供給され、こ
の信号が発生しないように入力電流を１５Ａに維持し始
める。
【００３０】このとき、入力電圧が１００Ｖと一定で、
入力電流が１５Ａに維持されているので、基準負荷電流
信号を上昇させていくと、負荷電流が１５Ａに維持され
ているので、出力電圧が徐々に低下していき、やがて負
荷電流が１５Ａになると、点イで示すように、１５Ａの
負荷電流に見合った例えば８０Ｖの出力電圧になり、以
下、定電流制御が行われる。
入力電流が１５Ａに維持されているので、基準負荷電流
信号を上昇させていくと、負荷電流が１５Ａに維持され
ているので、出力電圧が徐々に低下していき、やがて負
荷電流が１５Ａになると、点イで示すように、１５Ａの
負荷電流に見合った例えば８０Ｖの出力電圧になり、以
下、定電流制御が行われる。
【００３１】仮に、入力電圧が８５Ｖの場合、ニ点にお
いて入力電流が１５Ａになり、イ点よりも低い負荷電流
の点であるニ点から出力電圧が低下し、イ点よりも低い
出力電圧の点であるホ点において定電流状態となる。こ
のニ点とホ点を結ぶ線分の傾きは、ロ点とイ点とを結ぶ
線分の傾きとほぼ等しい。
いて入力電流が１５Ａになり、イ点よりも低い負荷電流
の点であるニ点から出力電圧が低下し、イ点よりも低い
出力電圧の点であるホ点において定電流状態となる。こ
のニ点とホ点を結ぶ線分の傾きは、ロ点とイ点とを結ぶ
線分の傾きとほぼ等しい。
【００３２】また、入力電圧が９５Ｖの場合、ニ点とイ
点との中間にあるハ点において入力電流が１５Ａにな
る。ハ点から出力電圧の低下が開始され、イ点の出力電
圧とホ点の出力電圧との中間の電圧の点であるヘ点にお
いて定電流状態となる。このときハ点とヘ点を結ぶ線分
の傾きは、ロ点とイ点とを結ぶ線分の傾きに等しい。
点との中間にあるハ点において入力電流が１５Ａにな
る。ハ点から出力電圧の低下が開始され、イ点の出力電
圧とホ点の出力電圧との中間の電圧の点であるヘ点にお
いて定電流状態となる。このときハ点とヘ点を結ぶ線分
の傾きは、ロ点とイ点とを結ぶ線分の傾きに等しい。
【００３３】上記のように制御が行われているので、例
えば入力電圧が１００Ｖで、入力電流及び負荷電流が１
５Ａであるイ点でこの直流電源装置が動作している状態
において、入力電圧が８５Ｖまたは９０Ｖに変動する
と、出力電圧が低下したホ点またはヘ点まで入力電流及
び負荷電流をほぼ維持した状態で、出力電圧が低下し、
入力電流は１５Ａに維持される。従って、遮断機やヒュ
ーズがトリップすることはない。
えば入力電圧が１００Ｖで、入力電流及び負荷電流が１
５Ａであるイ点でこの直流電源装置が動作している状態
において、入力電圧が８５Ｖまたは９０Ｖに変動する
と、出力電圧が低下したホ点またはヘ点まで入力電流及
び負荷電流をほぼ維持した状態で、出力電圧が低下し、
入力電流は１５Ａに維持される。従って、遮断機やヒュ
ーズがトリップすることはない。
【００３４】上記の直流電源装置では、直流−高周波変
換器２２として２石フォワード回路を用いたが、１石フ
ォワード回路を用いることもできるし、或いはインバー
タ回路を使用することもできる。また、高力率コンバー
タを設けたが、これを省略することもできる。また、こ
の直流電源装置では、単相商用交流電源を使用したが、
三相商用交流電源を使用することもできる。また、比較
器５６に代えて、誤差増幅器を使用することもできる
し、逆に誤差増幅器４８に代えて比較器を使用すること
もできる。また、上記の直流電源装置では、基準入力電
流も基準負荷電流も共に１５Ａとしたが、基準負荷電流
を基準入力電流よりも小さく設定することもできる。負
荷電流検出器４４は、２石フォワード回路２２の入力側
に設けたが、出力端子４０ａと平滑リアクトル３８との
間または出力端子４０ｂとダイオード３６ｂのアノード
との間に接続してもよい。また、入力電流検出器２０を
入力側整流器４の入力側に設けてもよい。
換器２２として２石フォワード回路を用いたが、１石フ
ォワード回路を用いることもできるし、或いはインバー
タ回路を使用することもできる。また、高力率コンバー
タを設けたが、これを省略することもできる。また、こ
の直流電源装置では、単相商用交流電源を使用したが、
三相商用交流電源を使用することもできる。また、比較
器５６に代えて、誤差増幅器を使用することもできる
し、逆に誤差増幅器４８に代えて比較器を使用すること
もできる。また、上記の直流電源装置では、基準入力電
流も基準負荷電流も共に１５Ａとしたが、基準負荷電流
を基準入力電流よりも小さく設定することもできる。負
荷電流検出器４４は、２石フォワード回路２２の入力側
に設けたが、出力端子４０ａと平滑リアクトル３８との
間または出力端子４０ｂとダイオード３６ｂのアノード
との間に接続してもよい。また、入力電流検出器２０を
入力側整流器４の入力側に設けてもよい。
【図１】本発明の１実施の形態の直流電源装置の回路図
である。
である。
【図２】図１の直流電源装置の負荷電流対出力電圧特性
図である。
図である。
２ａ ２ｂ 入力端子 ４ 入力側整流器（交流−直流変換器） ６ 高力率コンバータ（力率改善コンバータ） ２０ 入力電流検出器 ２２ ２石フォワード回路（直流−交流変換器） ３４ 制御信号生成回路 ３６ 出力側整流器（交流−直流変換器） ４２ 制御部 ４６ 加算器 ５２ 誤差増幅器（第２の信号生成回路） ５６ 比較器（第１の信号生成回路）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 7/18 Ｈ０５Ｂ 7/18 Ｅ (72)発明者 檀上 謙三 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 大村 剛史 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (72)発明者 石井 秀雄 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３ 号 株式会社三社電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−178161（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215465（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 3/28 B23K 9/073 525 H02M 3/155 H02M 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電源に接続され、この交流電源から
供給された交流信号を直流信号に変換する入力側整流器
と、 この入力側整流器の出力側に設けられた力率改善コンバ
ータと、 このコンバータの出力側に接続され、このコンバータか
ら供給された直流信号を、制御信号に応動して高周波信
号に変換する直流−高周波変換器と、 この直流−高周波変換器に接続され、この直流−高周波
変換器から供給された高周波信号を、直流信号に変換し
て、負荷に供給する出力側整流器と、 上記交流電源から上記コンバータに流れる入力電流を表
す入力電流検出信号を生成する入力電流検出器と、 上記負荷に流れる電流または前記直流−高周波変換器を
流れる電流を表す負荷電流検出信号を生成する負荷電流
検出器と、 予め定めた基準入力電流を表す基準入力電流信号を生成
する基準入力電流信号源と、 負荷電流基準信号を生成する基準負荷電流信号源と、 上記入力電流検出信号が上記基準入力電流信号よりも大
きいとき、第１の信号を生成する回路と、 この第１の信号と上記負荷電流検出信号との和が上記基
準負荷電流信号よりも大きいとき、第２の信号を生成す
る回路と、 この第２の信号が零になるような上記制御信号を、上記
直流−高周波変換器に供給する回路とを、 具備する直流電源装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34078797A JP3206733B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 直流電源装置 |
| US09/198,420 US5917711A (en) | 1997-11-25 | 1998-11-24 | DC power supply apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34078797A JP3206733B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 直流電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11164556A JPH11164556A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3206733B2 true JP3206733B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=18340298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34078797A Expired - Fee Related JP3206733B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 直流電源装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US5917711A (ja) |
| JP (1) | JP3206733B2 (ja) |
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| US6356461B1 (en) * | 2000-06-08 | 2002-03-12 | Mark E. Jacobs | Transformer flux observer for a full bridge power converter and method of operation thereof |
| US6504132B1 (en) * | 2000-09-05 | 2003-01-07 | Lincoln Global, Inc. | Electric arc welder for variable AC input |
| JP2002272101A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
| JP2005094827A (ja) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Shunsuke Hosokawa | 高電圧電源パルス電源 |
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| US8269141B2 (en) | 2004-07-13 | 2012-09-18 | Lincoln Global, Inc. | Power source for electric arc welding |
| US8581147B2 (en) * | 2005-03-24 | 2013-11-12 | Lincoln Global, Inc. | Three stage power source for electric ARC welding |
| US9855620B2 (en) | 2005-02-07 | 2018-01-02 | Lincoln Global, Inc. | Welding system and method of welding |
| US9647555B2 (en) * | 2005-04-08 | 2017-05-09 | Lincoln Global, Inc. | Chopper output stage for arc welder power source |
| JP5119576B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2013-01-16 | 船井電機株式会社 | プロジェクタ |
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| US7855906B2 (en) * | 2009-10-26 | 2010-12-21 | General Electric Company | DC bus voltage control for two stage solar converter |
| US20130082611A1 (en) * | 2011-08-29 | 2013-04-04 | Texas Instruments Incorporated | Feed forward controlled voltage to current source for led driver |
| US10144083B2 (en) | 2013-02-22 | 2018-12-04 | Illinois Tool Works Inc. | Multi-operator engine driven welder system |
| JP7193709B2 (ja) * | 2018-10-23 | 2022-12-21 | ミツミ電機株式会社 | スイッチング電源制御用半導体装置およびａｃ－ｄｃコンバータ |
| CN112910232B (zh) * | 2021-03-19 | 2022-04-19 | 青岛海信日立空调系统有限公司 | 空调系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468724A (en) * | 1981-04-08 | 1984-08-28 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling load current |
| JPH07111905B2 (ja) * | 1987-07-23 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | 誘導加熱調理器の負荷適否検知回路 |
| KR910006174B1 (ko) * | 1987-07-27 | 1991-08-16 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 고주파가열장치 |
| US4876637A (en) * | 1988-03-22 | 1989-10-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power converter and method of controlling the same |
| US4964029A (en) * | 1988-05-18 | 1990-10-16 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with input current waveform control for buck-boost regulation of output |
| US4974141A (en) * | 1988-05-18 | 1990-11-27 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with input current waveform control for buck-boost regualtion of output |
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-
1997
- 1997-11-25 JP JP34078797A patent/JP3206733B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-24 US US09/198,420 patent/US5917711A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11164556A (ja) | 1999-06-18 |
| US5917711A (en) | 1999-06-29 |
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