JP4556447B2 - チョッパ型電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、チョッパ型電源装置に関する。

例えば、特開平０９−０９２５３１号公報にはチョッパ回路を用いて立上り及び立下りが早くしかもフラットトップ時間が長い励磁電流を電磁石に供給するパルス型電磁石用電源装置が、特開２０００−０５９９００号公報にはチョッパ回路を用いて低リップルの励磁電流を電磁石に供給する安定化電源装置が、また特開平１０−３３５１４０号公報には、電磁石を速やかにオフすることが可能な電磁石駆動装置がそれぞれ開示されている。
特開平０９−０９２５３１号公報 特開平１０−３３５１４０号公報 特開２０００−０５９９９０号公報

ところで、電磁石や加速管等の技術分野では、所望の目標波形に忠実な波形の駆動電流を負荷に対して供給することが要請される場合がある。しかしながら、上記従来技術は任意波形の駆動電流の生成を目的とするものではなく、目標波形に忠実な駆動電流を発生することができない。

本発明は、任意の目標波形に忠実な波形の駆動電流を発生することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、負荷に増加電流を供給する第１の動作モード、負荷に一定電流を供給する第２の動作モード及び負荷に減少電流を供給する第３の動作モードを有する電圧型チョッパ電源回路と、前記第１〜第３の動作モードを組み合わせることにより所定の目標波形に準じた波形の駆動電流を生成するように前記電圧型チョッパ電源回路を制御する制御手段とを具備する、という解決手段を採用する。

本発明によれば、第１〜第３の動作モードを組み合わせるので、任意の目標波形に忠実な波形の駆動電流を発生することが可能となる。例えば、駆動電流の立上りについては第１の動作モードと第２の動作モードとを組み合わせることにより目標波形に忠実な立上り波形を生成することが可能であり、また駆動電流の立下りについては第２の動作モードと第３の動作モードとを組み合わせることにより目標波形に忠実な立下り波形を生成することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、負荷としての電磁石に所定の目標波形に忠実な波形の励磁電流（駆動電流）を供給するチョッパ型電源装置に関するものである。

図１は、本実施形態に係るチョッパ型電源装置の機能構成を示すブロック図である。このブロック図では、５つある電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5のうち電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1の内部構成のみ明確に示しているが、当該内部構成は全ての電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5において同一である。

このブロック図において、符号１は目標波形生成器、２は誤差信号生成器、３はＰＩ制御器、４はパルス発生器、５は直流ＣＴ（直流変流器）、Ｇ1〜Ｇ5はＰＷＭ発振器、Ｈ1〜Ｈ5はコンパレータ、ＣＷ1〜ＣＷ5はキャリア発生器、Ｔ1〜Ｔ5は電圧型二象限チョッパ電源回路、Ｌは電磁石（負荷）である。これら構成要素のうち、目標波形生成器１、誤差信号生成器２、ＰＩ制御器３、パルス発生器４、直流ＣＴ５及びＰＷＭ発振器Ｇ1〜Ｇ5は、本実施形態における制御手段を構成している。

目標波形生成器１は、電磁石Ｌに供給する励磁電流の目標波形に相当する電圧信号（目標信号）を生成するものであり、当該電圧信号を誤差信号生成器２に出力する。この目標波形は、例えば図２に示すように複数の構成単位、つまり立上り部ｗ1と平坦部ｗ2と立下り部ｗ3とから構成されている。立上り部ｗ1は、電圧が時間の経過と共に上昇する部分である。この図２では電圧が一定傾斜で直線的に上昇するように描かれているが、曲線的あるいは折れ線的に上昇する場合もある。

平坦部ｗ2は、時間の経過に対して電圧が変化しない部分である。立下り部ｗ3は、電圧が時間の経過と共に下降する部分である。図２では電圧が一定傾斜で直線的に下降するように描かれているが、曲線的あるいは折れ線的に下降する場合もある。目標波形生成器１は、このような立上り部ｗ1と平坦部ｗ2と立下り部ｗ3とからなる目標波形に相当する目標信号を生成して誤差信号生成器２に出力する。

誤差信号生成器２は、上記目標信号と直流ＣＴ５から供給される駆動電流の検出値（検出信号）に基づいて誤差信号を生成し、当該誤差信号をＰＩ制御器３に出力する。この誤差信号生成器２は、図示するように減算器と反転器と乗算器とから構成されており、減算器で生成した目標信号と検出信号との差分値と反転器で生成した目標信号の逆数値とを乗算器で乗算することによって差分値を目標信号で正規化した誤差信号を生成する。このような誤差信号は振幅範囲が＋１〜−１となるように正規化されたものとなる。ＰＩ制御器３は、このような誤差信号に所定のＰＩゲインを乗算することにより制御信号を生成し、当該制御信号を各コンパレータＨ1〜Ｈ5の正相入力端に出力する。

各キャリア発生器ＣＷ1〜ＣＷ5は、所定繰り返し周波数の三角波キャリア信号を生成し、各々に対となるコンパレータＨ1〜Ｈ5の逆相入力端に出力する。各キャリア発生器ＣＷ1〜ＣＷ5が発生する三角波キャリア信号は、繰り返し周波数（チョッパ周波数）は同一であるが、その位相が７２°（＝３６０°／５）ずつずれるようになっている。なお、上記チョッパ周波数は２０ｋＨｚに設定されている。

すなわち、図示するように、キャリア発生器ＣＷ1は位相が「０°」（基準位相）の三角波キャリア信号を生成してコンパレータＨ1に出力し、キャリア発生器ＣＷ2は位相が「７２°」の三角波キャリア信号を生成してコンパレータＨ2に出力し、キャリア発生器ＣＷ3は位相が「１４４°」の三角波キャリア信号を生成してコンパレータＨ3に出力し、キャリア発生器ＣＷ4は位相が「２１６°」の三角波キャリア信号を生成してコンパレータＨ4に出力し、キャリア発生器ＣＷ5は位相が「２８８°」の三角波キャリア信号を生成してコンパレータＨ5に出力する。

各コンパレータＨ1〜Ｈ5は、上記各キャリア発生器ＣＷ1〜ＣＷ5と共に上記制御信号によって制御されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）発振器Ｇ1〜Ｇ5を構成する。すなわち、コンパレータＨ1はキャリア発生器ＣＷ1と対となって１つのＰＷＭ発振器Ｇ1を構成し、コンパレータＨ2はキャリア発生器ＣＷ2と対となって１つのＰＷＭ発振器Ｇ2を構成し、コンパレータＨ3はキャリア発生器ＣＷ3と対となって１つのＰＷＭ発振器Ｇ3を構成し、コンパレータＨ4はキャリア発生器ＣＷ4と対となって１つのＰＷＭ発振器Ｇ4を構成し、コンパレータＨ5はキャリア発生器ＣＷ5と対となって１つのＰＷＭ発振器Ｇ5を構成している。

各コンパレータＨ1〜Ｈ5は、ＰＩ制御器３から入力される制御信号と各キャリア発生器ＣＷ1〜ＣＷ5から入力される三角波キャリア信号とを相互比較することによりパルス幅が制御信号の大きさに応じて変動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルス信号ｐ1b〜ｐ5bを各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5に出力する。

すなわち、コンパレータＨ1は、キャリア発生器ＣＷ1から入力される位相が「０°」の三角波キャリア信号と制御信号との比較結果としてのＰＷＭパルス信号ｐ1bを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1に出力し、コンパレータＨ2は、キャリア発生器ＣＷ2から入力される位相が「７２°」の三角波キャリア信号と制御信号との比較結果としてのＰＷＭパルス信号ｐ2bを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ2に出力する。

また、コンパレータＨ3は、キャリア発生器ＣＷ3から入力される位相が「１４４°」の三角波キャリア信号と制御信号との比較結果としてのＰＷＭパルス信号ｐ3bを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ3に出力し、コンパレータＨ4は、キャリア発生器ＣＷ4から入力される位相が「２１６°」の三角波キャリア信号と制御信号との比較結果としてのＰＷＭパルス信号ｐ4bを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ4に出力し、またコンパレータＨ5は、キャリア発生器ＣＷ5から入力される位相が「２８８°」の三角波キャリア信号と制御信号との比較結果としてのＰＷＭパルス信号ｐ5bを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ5に出力する。

パルス発生器４は、所定タイミングのパルス信号ｐaを生成して各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5に並行して出力する。電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5は、このパルス信号ｐaとコンパレータＨ1〜Ｈ5から各々入力されるＰＷＭパルス信号ｐ1b〜ｐ5bに基づいて動作するものである。図1では、合計５個の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5のうち、代表として電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1の回路構成だけ示しているが、各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5は同一構成を有している。

電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1を例に取って説明すると、当該電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1は、電圧源としてのコンデンサＣ1、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子Ｓ1a，Ｓ1b及び還流ダイオードＤ1a，Ｄ1b及びカップリングダイオードＣＰ1から構成されている。ここで、一方のスイッチング素子Ｓ1aは、コンデンサＣ1に蓄積された電荷に基づく電流を電磁石Ｌに供給するための電流供給用スイッチング素子であり、これに対して他方のスイッチング素子Ｓ1bは、電磁石Ｌの電流をコンデンサＣ1に回生させるための電流回生用スイッチング素子である。

スイッチング素子Ｓ1aのエミッタ端子は還流ダイオードＤ1aのカソード端子及びカップリングダイオードＣＰ1のアノード端子に接続されている。そして、カップリングダイオードＣＰ1のカソード端子は電磁石Ｌの一方の端子に接続されている。一方、スイッチング素子Ｓ1bのコレクタ端子は還流ダイオードＤ1bのアノード端子と電磁石Ｌの他方の端子に接続されている。

また、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）のコレクタ端子は還流ダイオードＤ1bのカソード端子と共にコンデンサＣ1の正極性端子に接続される一方、スイッチング素子Ｓ1bのエミッタ端子は還流ダイオードＤ1aのアノード端子と共にコンデンサＣ1の負極性端子に接続されている。また、スイッチング素子Ｓ1aのベース端子はパルス発生器４の出力端に接続され、パルス信号が供給される一方、スイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）のベース端子は、コンパレータＨ1の出力端に接続されており、ＰＷＭパルス信号が供給される。

さらに、他の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ2〜Ｔ5のカップリングダイオードのカソード端子は、上述した電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1のカップリングダイオードＣＰ1のカソード端子に共通接続される一方、他の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ2〜Ｔ5の回生用スイッチング素子のコレクタ端子は、上述した電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1のスイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）のコレクタ端子、つまり電磁石Ｌの他方の端子と共通接続されている。なお、図示していないが、コンデンサＣ1には外部から電荷を蓄積するための整流器が接続されている。

本実施形態のチョッパ型電源装置は、このように合計５個の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5が電磁石Ｌに対して並列に接続されており、これら電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5から電磁石Ｌに供給される励磁電流は数ｋＡ〜数十ｋＡのオーダーとなる。したがって、各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5を構成する各種回路素子は、このような大電流に対応した性能を備えたものが選定されている。

なお、直流ＣＴ５は、上記励磁電流を検出する一種の電流検出器であり、図示するように電磁石Ｌの他端に流れる励磁電流を検出し、その検出値を検出信号として誤差信号生成器２に出力する。電磁石Ｌは、図示するようにインダクタンス成分と抵抗成分とからなる誘導性負荷である。

次に、このように構成されたチョッパ型電源装置の動作について、図３及び図４をも参照して詳しく説明する。

図３は、各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5が有している３つの動作モードを電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1の場合について例示した回路図である。図３（ａ）は第１の動作モード（Ｘ）を示し、図３（ｂ）は第２の動作モード（Ｙ）を示し、図３（ｃ）は第３の動作モード（Ｚ）を示している。

第１の動作モード（Ｘ）は、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）及びスイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が何れも「ＯＮ」する動作状態である。この第１の動作モード（Ｘ）では、コンデンサＣ1に蓄積された電荷は、励磁電流としてコンデンサＣ1の正極性端子→スイッチング素子Ｓ1a→カップリングダイオードＣＰ1を経由して電磁石Ｌに流れ込み、電磁石Ｌからスイッチング素子Ｓ1bを介してコンデンサＣ1の負極性端に回生する。

電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1が当該第１の動作モード（Ｘ）になると、誘導性負荷である電磁石Ｌに流れる励磁電流の変化は、時間の経過と共に徐々に増加する増加電流となる。この第１の動作モード（Ｘ）における励磁電流の増加量は、第１の動作モード（Ｘ）の継続期間つまりスイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）及びスイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が何れも「ＯＮ」している時間幅によって決定される。

第２の動作モード（Ｙ）は、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）が「ＯＮ」、かつ、スイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が「ＯＦＦ」する動作状態である。この第２の動作モード（Ｙ）では、スイッチング素子Ｓ1a、カップリングダイオードＣＰ1、電磁石Ｌ及び還流ダイオードＤ1bからなる閉ループが形成される。

電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1が上記第１の動作モード（Ｘ）から第２の動作モード（Ｙ）に切り替わった場合、電磁石Ｌに流れる励磁電流は上記閉ループ内を還流するので、励磁電流の大きさは変化することなく、切り替わる直前の大きさを維持する一定電流となる。この第２の動作モード（Ｙ）において励磁電流が一定となる時間幅は、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）が「ＯＮ」、かつ、スイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が「ＯＦＦ」している期間によって決定される。

また、第３の動作モード（Ｚ）は、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）及びスイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が何れも「ＯＦＦ」する動作状態である。この第３の動作モード（Ｚ）では、コンデンサＣ1からの励磁電流は第１の動作モード（Ｘ）とは逆向きに電磁石Ｌに流れる。したがって、電磁石Ｌに流れる励磁電流の変化は時間の経過と共に徐々に減少する減少電流となる。この第３の動作モード（Ｚ）において、励磁電流の減少量は、第３の動作モード（Ｚ）の継続期間つまりスイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）及びスイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）が何れも「ＯＦＦ」している時間幅によって決定される。

すなわち、本実施形態において、各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5における第１の動作モード（Ｘ）は励磁電流を増加電流とするための動作モードであり、第２の動作モード（Ｙ）は励磁電流を一定電流とするための動作モードであり、第３の動作モード（Ｚ）は励磁電流を減少電流とするための動作モードである。

図４は、電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1の動作を一例として示すタイミングチャートである。この図において、上段はパルス発生器４が出力するパルス信号ｐaのタイミングを示し、中段はＰＷＭ発振器Ｇ1が出力するＰＷＭパルス信号ｐ1bのタイミングを示し、下段は、説明の都合上、電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1のみを動作させた場合における励磁電流の波形（電流波形）を示している。

本チョッパ型電源装置では、上記各動作モードつまり増加電流、一定電流あるいは減少電流を実現するために、スイッチング素子Ｓ1a（電流供給用スイッチング素子）についてはパルス信号ｐaで制御し、スイッチング素子Ｓ1b（電流回生用スイッチング素子）についてはＰＷＭパルス信号ｐ1bで制御する。

すなわち、本チョッパ型電源装置では、図４に示すように、パルス信号ｐaによってスイッチング素子Ｓ1aのＯＮ／ＯＦＦを制御することによって増加電流／減少電流を規定し、スイッチング素子Ｓ1bに供給するＰＷＭパルス信号ｐ1bのパルス幅を可変することによって電流増加量／電流減少量（換言すれば一定電流期間の時間幅）を調節する。そして、ＰＷＭパルス信号ｐ1bのパルス幅は、図１に示したように、直流ＣＴ５で検出された実際の励磁電流と目標波形生成器１で生成された目標波形との差分に基づいて誤差信号生成器２が生成した誤差信号が、ＰＩ制御器３に供給されることによりフィードバック制御される。

このように単独の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1による増加電流と一定電流と減少電流とを組み合わせることによって任意の電流波形の励磁電流を生成した場合、実際の電流波形は、図４に示すように折れ線状となる。すなわち、目標波形に対する電流波形の相似性（つまり忠実度）は良好ではない。上記相似性（忠実度）はチョッパ周波数を高く設定すること、つまり図示するチョッパ周期ｔ0を短く設定することによって改善されることが解るが、チョッパ周波数を高く設定するとスイッチングロスが増大するという弊害が生じるので、チョッパ周波数を大きく設定することは好ましくない。

このような事情に対処するために、本チョッパ型電源装置では、位相が７２°（＝３６０°／５）づつずれる関係のＰＷＭパルス信号ｐ1b〜ｐ5bを生成する５個のＰＷＭ発振器Ｇ1〜Ｇ5と、当該各ＰＷＭ発振器Ｇ1〜Ｇ5によって動作が制御される５個の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5とを設け、当該各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5が各々出力／回生する電流を加算することによってチョッパ周波数（２０ｋＨｚ）を実質的に１００ｋＨｚ（＝２０ｋＨｚ×５）となる。

このような本実施形態によれば、上記各動作モードつまり増加電流、一定電流あるいは減少電流を組み合わせることにより目標波形により忠実な波形の励磁電流を実現することができる。仮に、第１の動作モード（Ｘ）と第３の動作モード（Ｚ）のみを組み合わせて励磁電流の波形を成形しようとすると、増加電流と減少電流との組み合わせによって図２に示すような構成単位、つまり立上り部ｗ1、平坦部ｗ2及び立下り部ｗ3を実現しなければならないので、各構成単位におけるリップルが大きくなり、よって励磁電流の電流波形の目標波形に対する相似性が本実施形態よりも低下する。

しかも、本実施形態によれば、５個の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5を電磁石Ｌに対して並列接続し、各電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5のスイッチング動作のタイミングを７２°ずつずらしているので、個々の電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5のチョッパ周波数を２０ｋＨｚに設定したまま実質的なチョッパ周波数を５倍の１００ｋＨｚとすることができるので、スイッチングロスの問題を回避しつつ目標波形により忠実な波形の励磁電流を実現することができる。

最後に、電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ1〜Ｔ5の変形例について、図５を参照して説明する。
上記実施形態では、図４に示したように目標波形の立上り部ｗ1と平坦部ｗ2と立下り部ｗ3との全構成単位について目標波形に忠実な励磁電流波形を生成するようにしたが、電磁石Ｌの用途によっては、励磁電流波形の特定部位、例えば立下り部のみが目標波形に近しい状態になっていれば良いという場合がある。

本変形例は、このような場合に対応するものであり、一例として励磁電流波形の立下り部の波形を第２の動作モード（Ｙ）と第３の動作モード（Ｚ）とを組み合わせることによって目標波形に近しい形状とし、励磁電流波形の立上り部及び平坦部の波形については回路定数によってある程度ラフに設定されるようにしたものである。

すなわち、本変形例では、図５に示すように電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6を構成する電圧源として互いに並列接続された３つのコンデンサ（波形成形コンデンサＣh，立上コンデンサＣt及び維持コンデンサＣi）を設ける。これらコンデンサのうち、波形成形コンデンサＣhは、目標波形に近しい形状に設定される励磁電流波形の立下り部の生成に供されるもの、立上コンデンサＣtは励磁電流波形の立上り部の生成に供されるもの、また維持コンデンサＣiは励磁電流波形の平坦部の生成に供されるものである。

また、これら３つのコンデンサのうち、何れのコンデンサを電源として用いるかは、２つのダイオードＣＰ2、ＣＰ3及びサイリスタＴhのＯＮ状態／ＯＦＦ状態によって選択される。すなわち、ダイオードＣＰ2、ＣＰ3及びサイリスタＴhは、電源として作用するコンデンサを選択するための選択回路を構成している。

目標波形の立上り部ｗ1の期間において、ダイオードＣＰ2のみはＯＮ状態、かつ、ダイオードＣＰ3及びサイリスタＴhはＯＦＦ状態に設定され、この結果立上コンデンサＣtのみが電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6の電源として作用する。また、この立上り部ｗ1の期間では電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6は第１の動作モード（Ｘ）に固定設定されるので、励磁電流波形の立下り部は、立上コンデンサＣtの電荷が電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6と電磁石Ｌとの回路定数、つまり抵抗値、静電容量及びインダクタンスによって規定される変化率で放電することによって上昇波形となる。

一方、目標波形の平坦部ｗ2では、上記立上コンデンサＣtの放電によって当該立上コンデンサＣtの端子間電圧が低下するので、ダイオードＣＰ2に加えてダイオードＣＰ3がＯＮ状態となる。すなわち、立上コンデンサＣtと維持コンデンサＣiとが共に電源として作用する状態となり、またこの平坦部ｗ2では、電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6は第２の動作モード（Ｙ）に固定設定されるので、励磁電流波形は平坦な波形となる。

さらに、目標波形の立下り部ｗ3では、サイリスタＴhがＯＮ状態に設定されるので、この結果ダイオードＣＰ2が逆バイアス状態となって立上コンデンサＣtと維持コンデンサＣiとが切り離される。すなわち、この状態では、波形成形コンデンサＣhのみが電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6の電源として作用する状態となる。そして、上述した実施形態と同様に、電圧型二象限チョッパ電源回路Ｔ6を第２の動作モード（Ｙ）と第３の動作モード（Ｚ）に切り替えることによって、励磁電流の立下り波形は目標波形の立下り部ｗ3に沿った波形となる。

なお、本変形例においても、上述した実施形態と同様に複数の電圧型二象限チョッパ電源回路を電磁石Ｌに対して並列接続することにより実質的なチョッパ周波数を上昇させるようにしても良い。

本発明の一実施形態に係わるチョッパ型電源装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における目標波形の構成を示す波形図である。 本発明の一実施形態に係わる電圧型二象限チョッパ電源回路の各種動作モードを示す回路図である。 本発明の一実施形態における電圧型二象限チョッパ電源回路の動作例として示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態における電圧型二象限チョッパ電源回路の変形例を示す回路図である。

符号の説明

１…目標波形生成器、２…誤差信号生成器、３…ＰＩ制御器、４…パルス発生器、５…直流ＣＴ、Ｈ1〜Ｈ5…コンパレータ、ＣＷ1〜ＣＷ5…キャリア発生器、Ｔ1〜Ｔ5…電圧型二象限チョッパ電源回路、Ｌ…電磁石（負荷）

Claims (5)

1. 負荷に増加電流を供給する第１の動作モード、負荷に一定電流を供給する第２の動作モード及び負荷に減少電流を供給する第３の動作モードを有する電圧型チョッパ電源回路と、
   前記第１〜第３の動作モードを組み合わせることにより所定の目標波形に準じた波形の駆動電流を生成するように前記電圧型チョッパ電源回路を制御する制御手段とを具備し、
   電圧型チョッパ電源回路は、
   目標波形の構成単位に対応した電圧源としての複数のコンデンサと、当該コンデンサを構成単位に応じて選択する選択回路とを備え、
   特定の構成単位の期間のみ電圧型チョッパ電源回路を動作させることによって特定の構成単位に対応した波形の駆動電流を生成させ、特定の構成単位以外の期間では電圧型チョッパ電源回路及び負荷の回路定数に基づいてコンデンサを充放電させることによって駆動電流の波形を生成する
   ことを特徴とするチョッパ型電源装置。
2. 負荷に並列接続された複数の電圧型チョッパ電源回路を備え、
   制御手段は、各々の電圧型チョッパ電源回路を互いに異なる位相で動作させることを特徴とする請求項１記載のチョッパ型電源装置。
3. 制御手段は、駆動電流を検出する電流検出手段を備え、該電流検出手段から得られる駆動電流の検出値と目標波形との差分を誤差信号として電圧型チョッパ電源回路をフィードバック制御することを特徴とする請求項１または２記載のチョッパ型電源装置。
4. 制御手段は電圧型チョッパ電源回路をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）パルス信号を用いて制御するＰＷＭ発振器を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のチョッパ型電源装置。
5. 電圧型チョッパ電源回路は、スイッチング素子と還流ダイオードとが負荷の両端に各々接続される電圧型二象限チョッパ電源回路であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のチョッパ型電源装置。

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