JP5044939B2 - DC power supply - Google Patents
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Description
本発明は、三相交流電源を直流に変換すると共に、その三相交流電源に流れる高調波電流を低減し、入力力率の改善を図る直流電源装置に関するものである。 The present invention relates to a DC power supply device that converts a three-phase AC power source into DC and reduces harmonic current flowing through the three-phase AC power source to improve an input power factor.
従来、高調波電流低減と入力力率改善を目的として三相交流を直流に変換する直流電源装置においては、スイッチング素子を用いないものとして、単に交流側に3つのリアクトルと三角結線あるいは星型結線されたコンデンサを組み合わせたものを設ける方式が広く用いられてきた。この動作原理は、直流出力側の電解コンデンサに流れ込む電流の急峻な変化をリアクトルで抑えて高調波電流を低減し、このリアクトルによる電流位相遅れをコンデンサの電流位相進みの作用で相殺し、力率を改善するというものである。 Conventionally, in a DC power supply that converts the direct current three-phase alternating current for the purpose of improving input power factor and harmonic current reduction is shall not using switching elements, only three reactors and delta connection or a star on the ac side A method of providing a combination of connected capacitors has been widely used. This operating principle is to reduce the harmonic current by suppressing the steep change of the current flowing into the electrolytic capacitor on the DC output side by the reactor, and cancel the current phase delay due to this reactor by the action of the current phase advance of the capacitor. Is to improve.
しかし、このような回路方式(以下、コンデンサ交流側配置回路方式とする)では、重負荷時の直流出力電圧の低下が激しく、これを防止するためにはコンデンサのキャパシタンスを大きくする必要があり、そうすると力率改善効果を保つためにはリアクトルのインダクタンスも大きくしなければならず、装置全体が大型化してしまうという課題があった。 However, in such a circuit system (hereinafter referred to as a capacitor AC side arrangement circuit system), the DC output voltage at the time of heavy load is drastically reduced, and in order to prevent this, it is necessary to increase the capacitance of the capacitor. Then, in order to maintain the power factor improvement effect, the inductance of the reactor must be increased, and there is a problem that the entire apparatus is increased in size.
これに対して、コンデンサを直流側に配置して、同じコンデンサ容量でも重負荷時の直流電圧低下幅が小さくなる回路方式(以下、コンデンサ直流側配置回路方式とする)が考案されてきた(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, a circuit system (hereinafter referred to as a capacitor DC side arrangement circuit system) in which a capacitor is arranged on the DC side and the DC voltage drop width under heavy load is reduced even with the same capacitor capacity has been devised (for example, a capacitor DC side arrangement circuit system). , See Patent Document 1).
このような直流電源装置としては、図15に示すように、三相交流電源1の各相に接続されるリアクトル2u、2v、2wと、6つのダイオード3u、3v、3w、3x、3y、3zで形成されるブリッジ整流回路3と、ブリッジ整流回路3の各交流入力端と直流出力の正極端との間に設けたコンデンサ7u、7v、7wと、直流出力端に接続された直流リアクトル13と、電解コンデンサ4から構成したものがある。
As such a DC power supply device, as shown in FIG. 15,
しかしながら、従来のコンデンサ交流側配置回路方式の直流電源装置の構成では、重負荷時の直流出力電圧低下が問題となり、一方、コンデンサ直流側配置回路方式の直流電源装置の構成では、重負荷時の直流出力電圧低下について効果的ではあるが、軽負荷時の直流出力電圧上昇、力率悪化といった課題を有していた。 However, in the configuration of the conventional capacitor AC side arrangement circuit type DC power supply device, the DC output voltage drop at the time of heavy load becomes a problem. On the other hand, in the configuration of the capacitor DC side arrangement circuit type DC power supply device, at the time of heavy load Although effective in reducing the DC output voltage, it has problems such as an increase in DC output voltage at light loads and a deterioration in power factor.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高調波電流を低減すると共に、直流出力電圧変動の低減および入力力率変動の低減を可能とした直流電源装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a DC power supply apparatus that can reduce harmonic current, reduce DC output voltage fluctuation, and reduce input power factor fluctuation. .
前記従来の課題を解決するために、本発明の直流電源装置は、三相交流電源と、6個の
ダイオードで形成されたブリッジ整流回路と、ブリッジ整流回路の直流出力端に接続された電解コンデンサと、三相交流電源とブリッジ整流回路の各相の交流入力端との間に接続されたリアクトルと、ブリッジ整流回路の各相の交流入力端とブリッジ整流回路の直流出力端との間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記ブリッジ整流回路の直流出力端との間に接続された双方向性スイッチとを備えた直流電源装置であって、ブリッジ整流回路の各相の交流入力端とコンデンサとの間に、第2の双方向性スイッチを備えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-described conventional problems, a DC power supply device according to the present invention includes a three-phase AC power supply, a bridge rectifier circuit formed of six diodes, and an electrolytic capacitor connected to a DC output terminal of the bridge rectifier circuit. And a reactor connected between the three-phase AC power supply and the AC input terminal of each phase of the bridge rectifier circuit, and between the AC input terminal of each phase of the bridge rectifier circuit and the DC output terminal of the bridge rectifier circuit And a bidirectional switch connected between the capacitor and a DC output terminal of the bridge rectifier circuit, the AC input terminal and the capacitor of each phase of the bridge rectifier circuit Between the two, a second bidirectional switch is provided .
これによって、重負荷時には双方向性スイッチをオンし、軽負荷時には双方向性スイッチをオフすることで、入力力率改善と高調波電流低減の効果を持ちながら、軽負荷時の直流電圧上昇と力率低下を防止することができ、さらに負荷が更に軽くなって無負荷に近い状態となった場合に、常時オンしていた第2の双方向性スイッチをオフすることで直流出力電圧の上昇を防止することが可能となる。 By turning on the bidirectional switch at heavy loads and turning off the bidirectional switch at light loads, this increases DC voltage at light loads while improving the input power factor and reducing harmonic current. The power factor can be prevented from decreasing , and when the load becomes lighter and close to no load, the DC output voltage rises by turning off the second bidirectional switch that was always on. Can be prevented.
本発明は、高調波電流を低減すると共に、直流出力電圧変動の低減および入力力率変動の低減を可能とした直流電源装置を提供することができる。 The present invention can provide a DC power supply apparatus that can reduce harmonic current, reduce DC output voltage fluctuations, and reduce input power factor fluctuations.
第1の発明の直流電源装置は、三相交流電源と、6個のダイオードで形成されたブリッジ整流回路と、ブリッジ整流回路の直流出力端に接続された電解コンデンサと、三相交流電源とブリッジ整流回路の各相の交流入力端との間に接続されたリアクトルと、ブリッジ整流回路の各相の交流入力端とブリッジ整流回路の直流出力端との間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサと前記ブリッジ整流回路の直流出力端との間に接続された双方向性スイッチとを備えた直流電源装置であって、ブリッジ整流回路の各相の交流入力端とコンデンサとの間に、第2の双方向性スイッチを備えたことにより、高調波電流低減と入力力率の改善が可能であるとともに、重負荷時に双方向性スイッチをオンして、軽負荷時にオフすることで、直流出力電圧の変動幅と入力力率の変動幅を小さくすることができる。 A DC power supply device according to a first invention includes a three-phase AC power source, a bridge rectifier circuit formed of six diodes, an electrolytic capacitor connected to a DC output terminal of the bridge rectifier circuit, a three-phase AC power source and a bridge A reactor connected between an AC input terminal of each phase of the rectifier circuit, a capacitor connected between an AC input terminal of each phase of the bridge rectifier circuit and a DC output terminal of the bridge rectifier circuit, and the capacitor A DC power supply device including a bidirectional switch connected between a DC output terminal of the bridge rectifier circuit, wherein a second power supply device is connected between the AC input terminal of each phase of the bridge rectifier circuit and a capacitor. by having a bidirectional switch, as well as a possible to reduce harmonic current and improve an input power factor, and on the bidirectional switch at heavy loads, by turning off at light loads, the DC output voltage It is possible to reduce the variation ranges of the input power factor.
第2の発明の直流電源装置は、特に第1の発明において、ブリッジ整流回路の直流出力電圧を検出するための直流電圧検出手段と、双方向性スイッチ制御手段とを備え、前記直流電圧検出手段の検出値に基づいて、前記双方向性スイッチ制御手段で、双方向性スイッチ、もしくは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチを制御することにより、双方向性スイッチ、あるいは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチの操作を自動制御することができるようになる。 A DC power supply device according to a second aspect of the present invention comprises the DC voltage detection means for detecting the DC output voltage of the bridge rectifier circuit and the bidirectional switch control means, particularly in the first invention, wherein the DC voltage detection means By controlling the bidirectional switch or the bidirectional switch and the second bidirectional switch by the bidirectional switch control means based on the detected value, the bidirectional switch or the bidirectional switch And the operation of the second bidirectional switch can be automatically controlled.
第3の発明の直流電源装置は、特に第1の発明において、負荷電流を検出するための負荷電流検出手段と、双方向性スイッチ制御手段とを備え、前記負荷電流検出手段の検出値に基づいて、前記双方向性スイッチ制御手段で、双方向性スイッチ、もしくは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチを制御することにより、双方向性スイッチ、あるいは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチの操作を自動制御することができるようになる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a DC power supply apparatus according to the first aspect of the invention, comprising a load current detecting means for detecting a load current and a bidirectional switch control means, based on a detection value of the load current detecting means. By controlling the bidirectional switch or the bidirectional switch and the second bidirectional switch by the bidirectional switch control means, the bidirectional switch or both of the bidirectional switch and the second switch are controlled. Operation of the directional switch can be automatically controlled.
第4の発明の直流電源装置は、特に第1の発明において、三相交流電源からの入力電流を検出するための入力電流検出手段と、双方向性スイッチ制御手段とを備え、前記入力電流検出手段の検出値に基づいて、前記双方向性スイッチ制御手段で、双方向性スイッチ、もしくは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチを制御することにより、双方向性スイッチ、あるいは双方向性スイッチと第2の双方向性スイッチの操作を自動制御することができるようになる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a direct current power supply apparatus according to the first aspect of the invention, comprising input current detection means for detecting an input current from a three-phase AC power supply, and bidirectional switch control means. By controlling the bidirectional switch or the bidirectional switch and the second bidirectional switch by the bidirectional switch control means based on the detected value of the means, the bidirectional switch or the bidirectional switch The operation of the switch and the second bidirectional switch can be automatically controlled.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における直流電源装置の回路図である。図1において、三相交流電源1のu、v、wの各相は、リアクトル2u、2v、2wを介してダイオード3u、3v、3w、3x、3y、3zより構成されるブリッジ回路3の入力端子に接続される。ここでブリッジ整流回路3のu相に対応する交流入力端子をDu、v相に対応する交流入力端子をDv、w相に対応する交流入力端子をDwとする。そして電解コンデンサ4は、ブリッジ整流回路3の正極出力と負極出力の間に接続され、負荷5は電解コンデンサ4に並列に接続される。またコンデンサ7u、7v、7wはそれぞれブリッジ整流回路3のDu、Dv、Dwに一端を接続した星型結線として接続される。星型結線として接続されたコンデンサ7u、7v、7wのもう一端と、ブリッジ整流回路の負極出力の間に双方向性スイッチ6は接続される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC power supply device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, each phase of u, v, w of the three-phase AC power source 1 is input to a
以上の構成において、図1から図4を用いて、以下その動作、作用を説明する。まず入力力率改善と高調波電流低減の動作、作用についてであるが、図1において、双方向性スイッチ6がオフの状態は、従来のコンデンサ交流側配置方式の直流電源装置と回路的に等価であり、リアクトル2u、2v、2wの作用によって、高調波電流を低減すると共に、コンデンサ7u、7v、7wによって高力率化を図る動作については広く知られた慣用技術であり、詳細な説明は省く。また、双方向性スイッチ6がオンの状態は、従来のコンデンサ直流側配置方式の直流電源装置と、コンデンサ7u、7v、7wの接続点がブリッジ整流回路の正極出力から負極出力に変更された回路となり、高調波電流低減や入力力率改善の動作、作用については同様であるため、詳細な説明は省く。
In the above configuration, the operation and action will be described below with reference to FIGS. First, regarding the operation and effect of improving the input power factor and reducing the harmonic current, in FIG. 1, the state in which the
次に、本実施の形態における直流出力電圧の変動と入力力率の変動の抑制について説明する。そのために、まず従来の直流電源装置の特性から説明する。図2(a)は従来のコンデンサ交流側配置方式の直流電源装置における入力電力と直流出力電圧、および入力電力と入力力率の特性をシミュレーションで求めた結果のグラフである。また、図2(b)は同様にコンデンサ直流側配置方式の直流電源装置におけるシミュレーション結果グラフである。そして、このときのシミュレーション条件は、入力三相400v、50Hz、リアクトル2u、2v、2wのインダクタンス30mH、コンデンサ7u、7v、7wの容量20uFとしている。
Next, suppression of fluctuations in the DC output voltage and fluctuations in the input power factor in the present embodiment will be described. Therefore, the characteristics of the conventional DC power supply device will be described first. FIG. 2A is a graph showing the results of simulations for the characteristics of input power and DC output voltage, and input power and input power factor in a conventional DC power supply of the capacitor AC side arrangement type. Similarly, FIG. 2B is a simulation result graph in the DC power supply device of the capacitor DC side arrangement type. The simulation conditions at this time are input three-
図2(a)と図2(b)とを比較すると分かるように、コンデンサ交流側配置方式の直流電源装置では、軽負荷時の直流出力電圧上昇が小さく、具体的には、入力電力100Wで直流出力電圧は570Vとなっている。これに対して、重負荷時の入力力率低下は大きく、具体的には入力電力10kW弱で88.1%となっている。 As can be seen by comparing FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b), in the DC power supply device of the capacitor AC side arrangement type, the DC output voltage rise at the time of light load is small, specifically, when the input power is 100W. The DC output voltage is 570V. On the other hand, the input power factor decreases greatly under heavy load, specifically 88.1% when the input power is less than 10 kW.
一方、コンデンサ直流側配置方式の直流電源装置では、軽負荷時の直流出力電圧上昇が大きく、入力電力100W時で直流出力電圧650Vまで上昇しているが、重負荷時の入力力率低下は小さく、入力電力10kW弱で95.6%となっている。 On the other hand, in the DC power supply device of the capacitor DC side arrangement method, the DC output voltage rises greatly at light load and rises to DC output voltage 650V at input power 100W, but the input power factor decrease at heavy load is small. The input power is less than 10 kW, which is 95.6%.
以上のように、直流電源装置ではコンデンサの配置によって相反する特性を持つことから、本実施の形態における直流電源装置では、双方向性スイッチ6をオン・オフすることで直流出力電圧と入力力率の特性の改善を図るものである。つまり軽負荷時には、双方向性スイッチ6をオフすることによって直流出力電圧の上昇を防止するとともに、入力力率の低下を改善し、重負荷時には双方向性スイッチ6をオンすることにより、直流出力電圧の低下を防止すると共に、入力力率の低下も防止するものである。
As described above, since the DC power supply device has contradictory characteristics depending on the arrangement of the capacitors, in the DC power supply device according to the present embodiment, the DC output voltage and the input power factor are set by turning the
図3は、本実施の形態における直流電源装置の入力電力と直流出力電圧および入力力率の特性をシミュレーションした図である。図3において、入力電力4kW以上で、双方向
性スイッチ6をオンした場合のグラフである。グラフより本実施の形態における直流電源装置では、直流出力電圧の変動を100Wから10kWの間で570Vから507Vの範囲に抑えることが可能となっている。また、入力力率については、入力電力2kW以上で入力力率80%以上を確保すると共に、入力電力10kWでも95%以上を確保できている。なお、図4には本実施の形態における直流電源装置の入力電力に対する高調波電流の特性をグラフに示している。図4ではIEC高調波電流規制の規制値を100%としてそれに対する比率を最も高い第5次高調波についてのみ示しているが、他の次数の高調波については、これ以上のマージンを確保できている。
FIG. 3 is a diagram simulating the characteristics of the input power, the DC output voltage, and the input power factor of the DC power supply device according to the present embodiment. FIG. 3 is a graph when the
このように、本実施の形態における直流電源装置においては、入力力率の改善と高調波電流の低減を図りつつ、直流出力電圧の変動と入力力率の変動を抑制することが可能となる。また、双方向性スイッチ6の動作は、単なる切り換えスイッチとしての動作であるから、従来の受動素子のみを用いた直流電源装置の特徴である低ノイズ、高効率といった特徴も生かすことが可能である。このように双方向性スイッチ6は、切り換え動作のみであることから、半導体素子でなくてもリレーなどの機械式接点で構成してもよい。
Thus, in the DC power supply device according to the present embodiment, it is possible to suppress fluctuations in the DC output voltage and fluctuations in the input power factor while improving the input power factor and reducing the harmonic current. In addition, since the operation of the
なお、本実施の形態では、双方向性スイッチ6をブリッジ整流回路3の負極出力に接続しているが、正極出力に接続するよう構成しても良い。
In the present embodiment, the
また、図5は本実施の形態においてスイッチ制御を直流電圧によって行う回路図である。図5において、双方向性スイッチ6のオン・オフを制御するためにブリッジ整流回路3の直流出力電圧を検出するための直流電圧検出手段8と、双方向性スイッチ制御手段9を設け、双方向性スイッチ制御手段9は双方向性スイッチ6がオンの状態である場合に、直流出力電圧が所定の値以上となれば双方向性スイッチ6をオフし、双方向性スイッチ6がオフの状態である場合に、直流出力電圧が所定の値以下になれば双方向性スイッチ6をオンするようにしてもよい。このような構成とすることで前述のような直流出力電圧の変動と入力力率の変動を抑制する効果を得るための双方向性スイッチ6のオン・オフを自動制御することが可能となる。
FIG. 5 is a circuit diagram for performing switch control with a DC voltage in the present embodiment. In FIG. 5, a DC voltage detection means 8 for detecting the DC output voltage of the
また、図6は本実施の形態においてスイッチ制御を負荷電流によって行う回路図である。図6において、双方向性スイッチ6のオン・オフの判断を負荷電流によって行うようにしてもよく、この場合は直流電圧検出手段8に代えて、負荷電流を検出するための負荷電流検出手段10を制御する。
FIG. 6 is a circuit diagram for performing switch control by load current in the present embodiment. In FIG. 6, the on / off determination of the
また、図7は本実施の形態においてスイッチ制御を入力電流によって行う回路図である。図7において、双方向性スイッチ6のオン・オフの判断を入力電流によって行うようにしてもよく、この場合は、直流電圧検出手段8に代えて入力電流を検出するための入力電流検出手段11を設け、双方向性スイッチ制御手段9は入力電流に応じて双方向性スイッチ6のオン・オフを制御する。
FIG. 7 is a circuit diagram for performing switch control by an input current in the present embodiment. In FIG. 7, the on / off determination of the
(実施の形態2)
図8は、本発明の第2の実施の形態における直流電源装置の回路図である。図8において、本発明の第1の実施の形態における直流電源装置の回路図である図1に対し、各相の交流入力端子Du、Dv、Dwにそれぞれ接続されるコンデンサ7u、7v、7wとの間に3極構成の第2の双方向性スイッチ12を設けた構成となっている。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a circuit diagram of a DC power supply device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, capacitors 7u, 7v, 7w connected to the AC input terminals Du, Dv, Dw of the respective phases are compared with FIG. 1, which is a circuit diagram of the DC power supply device according to the first embodiment of the present invention. A second
本実施の形態においては、実施の形態1で示した場合と双方向性スイッチ6をオン・オフして直流出力電圧の変動と入力力率の変動の抑制を図る点については同様であり、双方向性スイッチ6をオン・オフする負荷条件よりもさらに軽負荷において第2の双方向性スイッチ12をオン・オフする点で相違する。これは、図3で示した実施の形態1の入力電
力に対する入力力率が、従来のコンデンサ直流側配置方式の直流電源装置に比べて改善はされているものの、入力電力が2kWを下回るようなさらなる軽負荷となった場合に急激に低下することについての改善を目的とするものである。
In the present embodiment, the point similar to the case shown in the first embodiment is the same in that the
つまり、定格電力に対して数十%未満の軽負荷状態が存在する、あるいは頻繁にそのような状態に入ることがある直流電源装置において、第2の双方向性スイッチ12をオフすることによってそのような軽負荷時の入力力率の悪化を防止するものである。
In other words, in a DC power supply device in which a light load state of less than several tens of percent with respect to the rated power exists or frequently enters such a state, turning off the second
図8において、第2の双方向性スイッチ12をオフした場合は、単にリアクトル2u、2v、2wによって力率改善を図るのみの直流電源装置となるが、このようなリアクトル2u、2v、2wのみを用いた直流電源装置の入力電力に対する直流出力電圧および入力力率の関係を図9に示す。なお、この場合もシミュレーションによる計算結果を示したものであり、入力電圧3相400Vの50Hz、リアクトル2u、2v、2wのインダクタンスは30mHであることについては図3のグラフと条件を揃えている。図9は、リアクトルのみで入力力率改善を図る直流電源装置の入力電力と直流出力電圧と入力力率のグラフである。図9から分かるように交流側のリアクトル2u、2v、2wのみで高調波電流低減と入力力率改善を図った場合には、負荷が重くなるにつれて急激に直流出力電圧が低下してしまい、直流電源装置としては非常に出力特性の悪いものとなってしまう。
In FIG. 8, when the second
しかし、一方で軽負荷領域に注目すると入力電力500Wから2.4kWの範囲でも入力力率は90%以上を確保できており、軽負荷域での入力力率改善には非常に有効であることが分かる。本実施の形態においては、このような軽負荷領域でのリアクトル2u、2v、2wのみによる入力力率改善の特長を生かし、入力力率が大きく低下するほどの軽負荷領域では第2の双方向性スイッチ12をオフすることで特性の改善を可能とするものである。
However, focusing on the light load area, the input power factor of 90% or more can be secured even in the range of input power from 500 W to 2.4 kW, which is very effective for improving the input power factor in the light load area. I understand. In the present embodiment, taking advantage of the improvement of the input power factor by only the
図10に入力電力4kW以下で双方向性スイッチ6をオフとし、さらに入力電力2.4kW以下で第2の双方向性スイッチ12をオフした場合の入力電力に対する直流出力電圧および入力力率の関係を示す。当然のことながら、この場合もシミュレーションによる計算結果を示したものであり、入力電圧3相400Vの50Hz、リアクトル2u、2v、2wのインダクタンスは30mH、コンデンサ7u、7v、7wの容量が20uFであることについては図3の特性グラフと同様である。
FIG. 10 shows the relationship between the DC output voltage and the input power factor with respect to the input power when the
図10から分かるように本実施の形態における直流電源装置では、入力力率は入力電力500Wから10kWの全領域において90%以上を確保することが出来ており、直流出力電圧の変動についても100Wから10kWの間で564Vから507Vの範囲に押さえることが可能となっている。また、本実施の形態においてもIEC高調波電流規制は十分クリアすることができている。図11には本実施の形態における直流電源装置の入力電力に対する第5次高調波電流の特性をグラフに示している。 As can be seen from FIG. 10, in the DC power supply device according to the present embodiment, the input power factor can secure 90% or more in the entire region of the input power from 500 W to 10 kW, and the fluctuation of the DC output voltage also starts from 100 W. It is possible to keep the voltage within the range of 564V to 507V between 10kW. Also in this embodiment, the IEC harmonic current regulation can be sufficiently cleared. FIG. 11 is a graph showing the characteristics of the fifth harmonic current with respect to the input power of the DC power supply device in the present embodiment.
このように本実施の形態における直流電源装置においては入力力率の改善と高調波電流の低減を10%以下の軽負荷状態においても実現することが可能となる。また、双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12の動作は単なる切り替えスイッチとしての動作であるから、従来の受動素子のみを用いた直流電源装置の特徴である低ノイズ、高効率といった特徴も実施の形態1と同様、生かすことが可能である。
Thus, in the DC power supply device according to the present embodiment, it is possible to improve the input power factor and reduce the harmonic current even in a light load state of 10% or less. In addition, since the operations of the
なお、図8では第2の双方向性スイッチ12を3極構成としたが、双方向性スイッチ6がオフのときにのみ第2の双方向性スイッチ12をオン・オフする場合にはコンデンサ7u、7v、7wのうち、任意の2つのコンデンサを切り離せばよいため2極構成とすることも可能である。
In FIG. 8, the second
また、双方向性スイッチ6および双方向性スイッチ12のオン・オフを制御するためにブリッジ整流回路3の直流出力電圧を検出するための直流電圧検出手段8と、双方向性スイッチ制御手段9を設け、双方向性スイッチ制御手段9は双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12がオンの状態である場合に、直流出力電圧が所定の値以上となれば双方向性スイッチ6をオフし、さらに双方向性スイッチ6がオフの状態で直流出力電圧が所定の値以上になれば第2の双方向性スイッチ12をオフするようにしても良い。なお、双方向性スイッチ6と双方向性スイッチ12の双方がオフの場合は、逆に直流出力電圧が低下するに従って、まず第2の双方向性スイッチ12をオンとし、次いで双方向性スイッチ6をオンするようこのようにすればよい。
Further, a DC
以上のような構成とすることで前述のような直流出力電圧の変動と入力力率の変動を抑制する効果を得るための双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12のオン・オフを自動制御することが可能となる。この場合の回路図を図12に示す。
With the configuration described above, the
一方、双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12のオン・オフの判断を負荷電流によって行うようにしてもよく、この場合は直流電圧検出手段8に代えて負荷電流を検出するための負荷電流検出手段10を設け、双方向性スイッチ制御手段9は負荷電流に応じて双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12のオン・オフを制御する。この場合の回路図を図13に示す。
On the other hand, on / off determination of the
さらに、双方向性スイッチ6と双方向性スイッチ12のオン・オフの判断を入力電流によって行うようにしてもよく、この場合は直流電圧検出手段8に代えて入力電流を検出するための入力電流検出手段11を設け、双方向性スイッチ制御手段9は入力電流に応じて双方向性スイッチ6と第2の双方向性スイッチ12のオン・オフを制御する。この場合の回路図を図14に示す。
Further, the
本発明にかかる直流電源装置は、三相交流電源の高調波電流を低減するとともに入力力率を改善することができるためインバータ回路への電力供給に用いることができ、具体的にはエアコンなどの圧縮機駆動装置の入力段回路として利用できる。 The DC power supply device according to the present invention can reduce the harmonic current of the three-phase AC power supply and improve the input power factor, so that it can be used to supply power to the inverter circuit. It can be used as an input stage circuit of a compressor driving device.
1 三相交流電源
2u、2v、2w リアクトル
3 ブリッジ整流回路
3u、3v、3w、3x、3y、3z ダイオード
4 電解コンデンサ
5 負荷
6 双方向性スイッチ
7u、7v、7w コンデンサ
8 直流電圧検出手段
9 双方向性スイッチ制御手段
10 負荷電流検出手段
11 入力電流検出手段
12 第2の双方向性スイッチ
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