JP5151729B2 - Power supply device and device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機などの機器に備えられた交流の電源装置に係わり、より詳細には、入力電源電圧が一時的に低下する瞬時電圧変動が発生し、その後の電源電圧復帰で発生する突入電流による部品破壊を防止する構成に関する。 The present invention relates to an AC power supply device provided in a device such as an air conditioner, and more specifically, an instantaneous voltage fluctuation in which an input power supply voltage is temporarily reduced occurs, and is generated by a subsequent power supply voltage recovery. The present invention relates to a configuration for preventing component destruction due to inrush current.
従来、交流電源の瞬断発生時に、復電の際の再突入電流を抑制する電源装置として、図7の回路図に示すものが開示されている。このような電源装置は種々の機器に使用されているが、特に大きな負荷電流が流れる空気調和機などに多用されている。 Conventionally, what is shown in the circuit diagram of FIG. 7 is disclosed as a power supply device that suppresses a re-entry current at the time of power recovery when an instantaneous interruption of an AC power supply occurs. Such a power supply device is used in various devices, but is often used particularly in an air conditioner in which a large load current flows.
この電源装置は、図7に示すように構成されている。AC電源81を入力して整流するブリッジダイオード82と、そのブリッジダイオード82の正極端子および負極端子間に接続された第1のコンデンサ83と、その第1のコンデンサ83に並列に接続された、インダクタ86とトランジスタ87との直列回路と、一端がブリッジダイオード82の負極端子に接続され、他端が第1のコンデンサ83の負極端子に接続された第1の抵抗84およびスイッチ素子としてのサイリスタ85の並列回路とを設けている。
This power supply apparatus is configured as shown in FIG. A bridge diode 82 that rectifies by inputting an
なお、インダクタ86とトランジスタ87の接続点にはダイオード88のアノード端子が、また、ダイオード88のカソード端子には平滑コンデンサ89の一端が接続され、平滑コンデンサ89の他端は第1のコンデンサ83の負極端子に接続されている。従って、平滑コンデンサ89の両端がDC出力電圧の端子となる。また、トランジスタ87のベース端子は制御部90によりスイッチング制御され、このスイッチング制御による昇圧動作によって、DC出力電圧が制御の目標電圧であるDC出力電圧設定値になるように制御される。このDC出力電圧設定値は通常の場合、電源装置の負荷に対して最適な標準電圧が設定される。
Note that the anode terminal of the diode 88 is connected to the connection point between the inductor 86 and the transistor 87, and one end of the
また、AC電源81から、ブリッジダイオード82と並列に接続された第1および第2のダイオード91,92と、その第1および第2のダイオード91,92に並列に接続された第2のコンデンサ93と、その第2のコンデンサ93と並列に接続された第2および第3の抵抗94,95の直列回路と、その第3の抵抗95に並列に接続された第3のコンデンサ96と、一端が第2および第3の抵抗94,95の接続点に接続され、他端がサイリスタ85のゲート端子に接続されたツェナーダイオード97とからなるトリガ回路98を設けている。
In addition, from the
トリガ回路98は、AC電源81の入力電圧を第1および第2のダイオード91,92により整流し、その出力を第2のコンデンサ93により平滑し、その出力を第2および第3の抵抗94,95により分圧し、その分圧電圧をツェナーダイオード97で検出し、その検出信号をサイリスタ85のゲートに印加し、サイリスタ85をAC電源81の入力電圧によりオン・オフするように構成されている。
The
上記構成において、AC電源81の投入時には、サイリスタ85が非導通であるため第1のコンデンサ83への突入電流は第1の抵抗84により抑制される。その後、第1および第2のダイオード91,92のカソードおよび第2のコンデンサ93の正極に接続された第2の抵抗94を通して、第3のコンデンサ96へ充電電流が流れ、その電位がツェナーダイオード97のツェナー電圧に到達すると、ツェナーダイオード97を通してサイリスタ85のゲートへ電圧が印加される。
In the above configuration, when the
ここで、ツェナー電圧をサイリスタ85がターンオンするのに必要な電圧に設定しておくことでサイリスタ85を導通させることができる。したがって、以後はサイリスタ85を通して第1のコンデンサ83へ充電電流が流れる。
Here, the thyristor 85 can be turned on by setting the Zener voltage to a voltage necessary for the thyristor 85 to turn on. Therefore, thereafter, a charging current flows to the
ここで、AC電源81の入力が瞬時停電により遮断された場合、第3のコンデンサ96の放電電流が第3の抵抗95を通して流れるので、第3のコンデンサ96の正極の電位が下降し、ツェナーダイオード97がオフになる。したがって、サイリスタ85のゲート電圧もサイリスタ85のターンオンする電位Vgtより低くなり、サイリスタ85は非導通状態になる。その後、瞬時停電状態から復帰した場合、サイリスタ85はすでに非導通状態であるため、再突入電流は第1の抵抗84により抑制される(例えば、特許文献1参照。)。
Here, when the input of the
以上はAC電源の瞬時停電状態における動作であるが、瞬時停電の他に瞬時電圧変動と呼ばれるものがある。これは一時的に、例えば20〜500ミリセカンド程度の間、AC電源電圧が変動する状態を言う。電圧が一時的に上昇する場合は定電圧回路により安定化され、ほとんど問題ないが、一時的に電圧が低下する場合は、問題が発生する。これは一時的な電圧低下により平滑コンデンサの電荷が減少し、瞬時電圧変動が終了して正規の電圧に復帰したときに、この平滑コンデンサへ流れる突入電流の問題である。 The above is the operation in the instantaneous power failure state of the AC power supply, but there is what is called instantaneous voltage fluctuation in addition to the instantaneous power failure. This means a state where the AC power supply voltage fluctuates temporarily, for example, for about 20 to 500 milliseconds. When the voltage rises temporarily, it is stabilized by the constant voltage circuit and there is almost no problem. However, when the voltage drops temporarily, a problem occurs. This is a problem of inrush current that flows to the smoothing capacitor when the electric charge of the smoothing capacitor is reduced due to a temporary voltage drop and the instantaneous voltage fluctuation is finished and the voltage returns to a normal voltage.
図8は電源装置81におけるタイミングチャートである。図8(1)はAC電源電圧、図8(2)はDC出力電圧、図8(3)はDC出力電圧設定値、図8(4)はAC入力電流をそれぞれ示している。なお、図8(3)のDC出力電圧設定値は制御部90内で設定される設定値を擬似的に波形として記載したものであり、実際には制御部90内の図示しないマイコンが設定する値を示している。
FIG. 8 is a timing chart in the
図8のタイミングチャートに示すように、制御部90はAC電源81の電圧が低下すると、この電圧の落ち込み分をカバーするようにフィードバックし、トランジスタ87のスイッチングのオン時間を増加させる。ところが、瞬時電圧変動が終了して正規の電圧に復帰したときに、トランジスタ87のオン時間を定格のAC電源電圧の場合より長く制御しているため、インダクタ86に蓄積されたエネルギーが平滑コンデンサ89に突入電流として流れ込む。この突入電流の値がダイオード88や平滑コンデンサ89の許容値を越えると、これらの部品を破壊してしまう虞があった。
As shown in the timing chart of FIG. 8, when the voltage of the
一般的に電解コンデンサやダイオードなどにはサージ電流として、一時的に許容できる電流が規定されている。従って電源装置には前述したように、電源投入時のサージ電流を抑制する回路が備えられている。また、図8で説明したような瞬時電圧変動に耐えるために、サージ電流に対して充分なマージンを備えた部品を選定して使用している。 Generally, a temporarily allowable current is defined as a surge current in an electrolytic capacitor or a diode. Therefore, as described above, the power supply device is provided with a circuit for suppressing a surge current when the power is turned on. Further, in order to withstand the instantaneous voltage fluctuation as described with reference to FIG. 8, a component having a sufficient margin against the surge current is selected and used.
しかしながら、圧縮機を搭載した空気調和機などのように、電源停止から再度電源を投入して圧縮機が正常に回転し、空調が再開されるまでの時間が長い機器においては、瞬時電圧変動が発生しても可能な限り圧縮機の運転を継続させて空調での快適性を維持するため、サージ電流に対して充分なマージンを備えた部品を使用せざるを得ないが、このような部品は高価であり、これを使用することは製品として現実的ではなかった。
本発明は以上述べた問題点を解決し、空気調和機などのように大電流が流れる電源装置を備えた機器において、一時的にAC電源電圧が低下する瞬時電圧変動からの復帰時に発生する突入電流を低減させ、サージ電流の許容値が小さな部品を使用することでコストダウンを図ることを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and in an apparatus equipped with a power supply device through which a large current flows, such as an air conditioner, an inrush that occurs at the time of recovery from an instantaneous voltage fluctuation in which the AC power supply voltage temporarily decreases The purpose is to reduce the cost by reducing the current and using components with a small allowable surge current.
本発明は上述の課題を解決するため、入力された交流電圧を検出する入力電圧検出手段と、前記交流電圧を整流した直流電圧を昇圧して負荷へ出力電圧として供給する昇圧回路と、前記出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前記入力電圧検出手段と前記出力電圧検出手段との検出結果を入力し、前記昇圧回路の出力電圧値を、制御の目標とする電圧値である設定電圧値になるように制御する制御手段とを備え、
同制御手段は、前記交流電圧が所定電圧以下になった時、前記設定電圧値を時間の経過に伴って段階的に低下させ、前記交流電圧が前記所定電圧以上になった時、前記設定電圧値を前記交流電圧が前記所定電圧以下になる前の値に戻すことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an input voltage detection means for detecting an input AC voltage, a booster circuit that boosts a DC voltage obtained by rectifying the AC voltage and supplies the boosted voltage as an output voltage to the load, and the output An output voltage detecting means for detecting a voltage, a detection result of the input voltage detecting means and the output voltage detecting means is inputted, and an output voltage value of the booster circuit is set as a target voltage value for control And control means for controlling so that
The control means reduces the set voltage value stepwise as time passes when the AC voltage becomes a predetermined voltage or less, and sets the set voltage when the AC voltage becomes the predetermined voltage or more. The value is returned to a value before the AC voltage becomes equal to or lower than the predetermined voltage.
以上の手段を用いることにより、本発明による電源装置によれば、
請求項1に係わる発明は、瞬時電圧変動による入力交流電圧の低下から復帰した時、昇圧回路への突入電流を抑制することができ、昇圧回路内の部品破壊を防ぐことができる。また、昇圧回路内の部品についてサージ電流が低い部品が使用できるのでコストダウンを図ることができる。
また、瞬時電圧変動の期間が長いほどコンデンサの電圧が低下し、この電圧に対応して突入電流が増大するため、瞬時電圧変動による入力交流電圧の低下が発生する期間が不明でも、少しずつ出力電圧を低下させることで、発生する突入電流を抑制しつつ、出力電圧の低下を抑制することができる。
By using the above means, according to the power supply device of the present invention,
The invention according to
In addition, the longer the instantaneous voltage fluctuation period, the lower the voltage of the capacitor, and the inrush current increases corresponding to this voltage, so even if the period during which the input AC voltage drops due to instantaneous voltage fluctuation is unknown is output little by little By reducing the voltage, it is possible to suppress a decrease in output voltage while suppressing an inrush current that is generated.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.
図1は本発明による電源装置1を内蔵した空気調和機の室外機20の要部ブロック図である。この室外機20は電源装置1と、これに接続された負荷3を備えている。電源装置1はAC電源2を入力して整流した後、所定電圧のDC電圧を負荷3に供給するものである。負荷3は、電源装置1のDC出力電圧を入力するインバータ31と、このインバータ31で駆動される図示しない圧縮機のモータ32とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an
電源装置1は入力したAC電源2を整流するブリッジダイオード6と、入力したAC電源2の電圧を検出する入力電圧検出器4と、入力したAC電源2の電流を検出する入力電流検出器5と、一端がブリッジダイオード6の正極側に接続され、他端がダイオード8のアノード端子に接続されたインダクタ7と、ダイオード8のアノード端子にコレクタ端子が、また、エミッタ端子がブリッジダイオード6の負極側に接続されたトランジスタ9(スイッチング素子)と、ダイオード8のカソード端子に一端が接続され、他端がブリッジダイオード6の負極側に接続されたコンデンサ11と、コンデンサ11の両端の電圧を検出するDC電圧検出器10と、トランジスタ9のベース端子とインバータ31とにスイッチング信号を出力すると共に、入力電圧検出器4と入力電流検出器5とDC電圧検出器10との検出信号が入力される制御手段12とを備えている。そして、コンデンサ11の両端の電圧が、負荷3に供給するDC電圧出力となる。
The
この電源装置1の負荷3は、図示しない空気調和機の室外機20に搭載された圧縮機のモータ32、及び、これを駆動するインバータ31であり、電源装置1から出力されたDC出力電圧をインバータ31を介してモータ32に供給する。この負荷3に所定の電圧、例えば200V(ボルト)を印加するため、ブリッジダイオード6で整流された電圧を、インダクタ7とトランジスタ9とダイオード8とコンデンサ11とを備えたチョッパ型スイッチング回路である昇圧回路13で昇圧する構成になっている。
The
このため、制御手段12はDC電圧検出器10を介してDC出力電圧を監視し、この電圧が所定の電圧となるように、トランジスタ9のベース端子にスイッチング制御した信号を出力する。なお、制御の目標となる所定の電圧値はDC出力電圧設定値として制御手段12内部に記憶されている。従って、このDC出力電圧設定値を書き換えることにより、DC出力電圧を任意の値にすることができる。この実施例では、特に断りがない限りこの電圧制御を常に実施している前提で説明する。 Therefore, the control means 12 monitors the DC output voltage via the DC voltage detector 10, and outputs a signal subjected to switching control to the base terminal of the transistor 9 so that this voltage becomes a predetermined voltage. The predetermined voltage value that is the target of control is stored in the control means 12 as a DC output voltage setting value. Therefore, the DC output voltage can be set to an arbitrary value by rewriting the DC output voltage setting value. In this embodiment, description will be made on the assumption that this voltage control is always performed unless otherwise specified.
なお、この実施例において、制御手段12は電源装置1を制御すると共に、インバータ31の制御も同時に行う構成になっているが、別々に独立した制御手段を用いた構成でもよい。また、この実施例では空気調和機の室外機を説明しているが、これに限るものでなく、大きな電流が流れる負荷を備えた機器に広く応用できる。
In this embodiment, the control means 12 controls the
入力電圧検出器4はAC電源の電圧を検出するものであり、その検出結果は制御手段12によって常に監視されている。制御手段12ではこの監視により、電源の切断、瞬時電圧変動や瞬断の発生と復帰、電圧のゼロクロス点のタイミングなどを知ることができる。また、入力電流検出器5はAC電源の電流を検出するものであり、その検出結果は制御手段12によって常に監視されている。制御手段12ではこの監視により、電流のピーク値や消費電流などを知ることができる。なお、入力電圧検出器4や入力電流検出器5は、例えば空気調和機などに標準的に備えられているものである。
The
図2は電源装置1におけるタイミングチャートである。図2(1)はAC電源電圧、図2(2)はDC出力電圧、図2(3)はDC出力電圧設定値、図2(4)はAC入力電流、をそれぞれ示している。なお、図2(3)のDC出力電圧設定値は制御手段12内で設定される設定値を擬似的に波形として記載したものである。
FIG. 2 is a timing chart in the
制御手段12内の図示しないマイコンは、昇圧回路13から出力するDC出力電圧を制御の目標とする電圧値であるDC出力設定電圧値になるように制御している。従って、このDC出力設定電圧値を書き換えることにより、DC出力設定電圧を任意の電圧にすることができる。
A microcomputer (not shown) in the
本発明の特徴は瞬時電圧変動が発生した時、DC出力電圧設定値を一時的に低下させることである。その後正規の電圧に復帰した場合は、逆にDC出力電圧設定値を瞬時電圧変動が発生する前の設定値に変更する。このため、瞬時電圧変動から復帰した時のDC出力電圧は低くなっており、DC出力電圧設定値を一定にした場合と比較して、コンデンサ11への突入電流を低下させている。
A feature of the present invention is that the DC output voltage set value is temporarily reduced when an instantaneous voltage fluctuation occurs. Thereafter, when the voltage returns to the normal voltage, the DC output voltage set value is changed to the set value before the instantaneous voltage fluctuation occurs. For this reason, the DC output voltage when returning from the instantaneous voltage fluctuation is low, and the inrush current to the
次に図1と図2とを用いて、本発明による制御手段12の処理を説明する。 Next, the processing of the control means 12 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、例えばAC電源2の電圧が室外機20における定格電圧の場合、制御手段12は、DC出力電圧を所定の電圧(標準電圧)、例えば200Vとなるように、DC出力電圧設定値を200Vと対応する値に設定する。そしてDC出力電圧がこの設定電圧になるようにトランジスタ9をスイッチングする。
First, for example, when the voltage of the
ここで、制御手段12は、瞬時電圧変動が発生したことを検出するとDC出力電圧設定値を、200Vから一時的に180Vへ変更して設定する。なお、制御手段12は入力電圧検出器4を介してAC電源の電圧状態を常に監視しており、この電圧が定格動作電圧範囲以下になった場合、瞬時電圧変動が発生したと認識する。また、逆にこの電圧が定格動作電圧範囲内に復帰した場合、瞬時電圧変動が終了したと認識する。また、この電圧が電源装置1の動作可能な最低電圧以下になった時、DC出力電圧の供給を停止する。
Here, when the control means 12 detects that an instantaneous voltage fluctuation has occurred, the control means 12 temporarily changes the DC output voltage setting value from 200V to 180V and sets it. Note that the control means 12 constantly monitors the voltage state of the AC power supply via the
なお、前述のAC電源の電圧状態を判断する方法として、例えばAC電源電圧の半周期の期間を監視し、この期間のピーク電圧値で判断する方法がある。本実施例でもこの方法を用いている。従って、瞬時電圧変動が発生してから最大、AC電源電圧の半周期の期間だけ、瞬時電圧変動の検出が遅れる場合がある。本実施例では実際の瞬時電圧変動の発生と瞬時電圧変動の終了を検出したタイミングをそれぞれ、瞬時電圧変動発生(認識)、瞬時電圧変動終了(認識)と呼称している。 As a method of determining the voltage state of the AC power source described above, for example, there is a method of monitoring a half cycle period of the AC power source voltage and determining the peak voltage value during this period. This method is also used in this embodiment. Therefore, the detection of the instantaneous voltage fluctuation may be delayed for the maximum half period of the AC power supply voltage after the instantaneous voltage fluctuation occurs. In this embodiment, the timing at which the actual occurrence of instantaneous voltage fluctuation and the end of instantaneous voltage fluctuation are detected are referred to as instantaneous voltage fluctuation occurrence (recognition) and instantaneous voltage fluctuation end (recognition), respectively.
そして、制御手段12は、DC出力電圧設定値を、200Vから一時的に180Vへ設定した後、瞬時電圧変動を監視し、瞬時電圧変動終了を認識したらDC出力電圧設定値を、180Vから200Vに復帰させる。前述のように、瞬時電圧変動の終了判定にはAC電源電圧の監視・判定期間が必要であり、この判定が終了した時点でほぼ突入電流が収束しており、DC出力電圧設定値を元の電圧値に戻しても問題ない。なお、この判定が終了した時点で突入電流が収束していない場合は、DC出力電圧設定値を元の電圧値に戻すまでの時間を遅延させればよい。
図3は以上説明した考え方をさらに発展させた例である。なお、電源装置1のハードウェア構成は図1と同じであり、制御手段12の処理内容が異なるだけであるため、付与する番号は変更しない。なお、制御手段12の処理内容については、マイコンを使用した場合のフローチャートを後で詳細に説明する。
Then, the control means 12 temporarily sets the DC output voltage setting value from 200 V to 180 V, then monitors the instantaneous voltage fluctuation, and recognizes the end of the instantaneous voltage fluctuation, and changes the DC output voltage setting value from 180 V to 200 V. Return. As described above, it is necessary to monitor and determine the AC power supply voltage to determine the end of the instantaneous voltage fluctuation, and when this determination is completed, the inrush current has almost converged, and the DC output voltage setting value is restored to the original value. There is no problem even if it returns to the voltage value. If the inrush current has not converged at the time when this determination is completed, the time until the DC output voltage setting value is returned to the original voltage value may be delayed.
FIG. 3 is an example in which the concept described above is further developed. Note that the hardware configuration of the
図3は電源装置1におけるタイミングチャートである。図3(1)はAC電源電圧、図3(2)はDC出力電圧、図3(3)はDC出力電圧設定値、図3(4)はAC入力電流、をそれぞれ示している。なお、図3(3)のDC出力電圧設定値は制御手段12内で設定される設定値を擬似的に波形として記載したものであり、実際には制御手段12内の図示しないマイコンが設定する値を示している。
FIG. 3 is a timing chart in the
制御手段12は、瞬時電圧変動発生を認識するとDC出力電圧設定値を1段階、例えば現状のDC電圧設定値200Vから2Vだけ低い198Vへ変更して設定する。そして、一定時間、例えばAC電源電圧の1周期の期間だけ待ち、まだ瞬時電圧変動中であれば、さらにもう1段階だけDC出力電圧設定値を低下させ、196Vに設定する。
When recognizing the occurrence of instantaneous voltage fluctuation, the control means 12 changes the DC output voltage setting value to one level, for example, changes from the current DC
このように順次DC出力電圧設定値を低下させる。当然のことながら、下げる電圧には限度があるため、電源装置1の動作可能最低電圧より低下したら、DC出力電圧の供給を停止する。なお、制御手段12は室外機20の図示しない制御部と共用になっているため、AC電源2の電圧、又は、DC出力電圧がこの室外機の動作可能最低電圧より低下したら、室外機20の電源切断処理を行い、この後にDC出力電圧の供給を停止する。
In this way, the DC output voltage set value is sequentially decreased. Naturally, since there is a limit to the voltage to be lowered, supply of the DC output voltage is stopped when the voltage drops below the lowest operable voltage of the
前述のように、順次DC出力電圧設定値を低下させる構成にしているのは、できるだけ負荷3に供給するDC出力電圧を低下させたくないからである。一方、瞬時電圧変動によりAC電源電圧が低下すれば、コンデンサ11に溜まる電荷も減少、つまり、コンデンサ11の電圧も低下していく。それは、瞬時電圧変動の期間の長さに比例しているため、瞬時電圧変動の期間が長くなればコンデンサ11の電圧も低下していく。
As described above, the reason why the DC output voltage set value is sequentially reduced is that it is not desired to reduce the DC output voltage supplied to the
従って、瞬時電圧変動が終了した場合、瞬時電圧変動の期間が長いほどコンデンサ11への突入電流が増加することになる。このため、瞬時電圧変動の期間に対応して増加する突入電流を低減させるため、瞬時電圧変動の期間に対応してDC出力電圧設定値を低下させる構成にしている。
Therefore, when the instantaneous voltage fluctuation ends, the inrush current to the
例えば、瞬時電圧変動の期間が短い場合は突入電流も少ないので、DC出力電圧設定値をあまり低下させず、出来るだけDC出力電圧を保持して負荷3に供給することができる。逆に瞬時電圧変動の期間が長い場合は突入電流も多いので、DC出力電圧設定値を必要最低限だけ低下させ、できるだけ突入電流を低減させるようにしている。
For example, since the inrush current is small when the instantaneous voltage fluctuation period is short, the DC output voltage set value can be kept as low as possible and supplied to the
一方、瞬時電圧変動終了を認識すると制御手段12は、段階的にDC出力電圧設定値を上昇させる。これは徐々に低下させたDC出力電圧設定値、例えば186Vを一気に元の設定値、例えば200Vに変更すると、この電圧差に対応して突入電流が発生するため、これを防止するために徐々に設定値を上昇ささせている。この結果、突入電流となるべきエネルギーが時間的に分散され、結果的に突入電流のピーク値を抑制することができる。 On the other hand, when recognizing the end of the instantaneous voltage fluctuation, the control means 12 increases the DC output voltage set value step by step. This is because when a DC output voltage set value that has been gradually reduced, for example, 186V, is changed to the original set value, for example, 200V, an inrush current is generated corresponding to this voltage difference. The set value is raised. As a result, the energy that should become the inrush current is dispersed over time, and as a result, the peak value of the inrush current can be suppressed.
なお、図3の方法はDC出力電圧設定値を徐々に低下、徐々に上昇させるようにしているが、簡易的にはDC出力電圧設定値を徐々に低下、又は徐々に上昇のいずれかの方法のみを実現してもよい。これは制御を比較的簡単に実現する場合に有効である。 In the method of FIG. 3, the DC output voltage set value is gradually lowered and gradually raised, but for simplicity, either the DC output voltage set value is gradually lowered or gradually raised. May only be realized. This is effective when the control is realized relatively easily.
例えばDC出力電圧設定値を徐々に低下させる方法の場合、瞬時電圧変動発生を認識するとDC出力電圧設定値を1段階、例えば現状のDC電圧設定値200Vから2Vだけ低い198Vへ変更して設定する。そして、一定時間、例えばAC電源電圧の1周期の期間だけ待ち、まだ瞬時電圧変動中であれば、さらにもう1段階だけDC出力電圧設定値を低下させ、196Vに設定する。このように順次DC出力電圧設定値を低下させる。
For example, in the method of gradually decreasing the DC output voltage set value, when the occurrence of instantaneous voltage fluctuation is recognized, the DC output voltage set value is changed to one level, for example, changed from the current DC voltage set
そして、瞬時電圧変動終了を認識すると制御手段12は、例えば186Vを一気に元の設定値、例えば200Vに変更する。負荷3が比較的軽い場合は、これにより発生する突入電流も小さいため、簡易的には有効な方法である。
Then, when recognizing the end of the instantaneous voltage fluctuation, the control means 12 changes 186V, for example, to the original set value, for example, 200V at once. When the
一方、例えばDC出力電圧設定値を徐々に上昇させる方法の場合、制御手段12は、瞬時電圧変動発生を認識すると、DC出力電圧設定値を例えば200Vから一時的に186Vへ変更して設定する。そして、瞬時電圧変動が発生してから終了するまでの時間をカウントする。次に、瞬時電圧変動終了を認識すると制御手段12は、段階的にDC出力電圧設定値を瞬時電圧変動の期間の長さに対応して上昇させる。この方法はDC出力電圧の変動にあまり影響されない負荷3である場合に使用され、突入電流の抑制を主体にした簡易的な方法である。
On the other hand, in the case of a method of gradually increasing the DC output voltage setting value, for example, when recognizing the occurrence of instantaneous voltage fluctuation, the control means 12 changes the DC output voltage setting value from 200V to 186V temporarily and sets it. Then, the time from the occurrence of the instantaneous voltage fluctuation to the end is counted. Next, when recognizing the end of the instantaneous voltage fluctuation, the control means 12 increases the DC output voltage set value stepwise in accordance with the length of the instantaneous voltage fluctuation period. This method is used when the
次に図5のフローチャートを用いて制御手段12の図3における処理を説明する。なお、図5においてSTはステップを表し、これに続く番号はステップ番号を示す。また、YはYesを、NはNoを表している。なお、このフローチャートでは記載していないが、制御手段12は、DC電圧検出器10を介して出力されるDC電圧の電圧を検出し、この電圧が、現在設定されているDC出力電圧設定値になるように、常にトランジスタ9のスイッチングタイミング、及びトランジスタ9のオン/オフ時間を制御している。 Next, the processing in FIG. 3 of the control means 12 will be described using the flowchart of FIG. In FIG. 5, ST represents a step, and the subsequent number indicates a step number. Y represents Yes and N represents No. Although not described in this flowchart, the control means 12 detects the voltage of the DC voltage output via the DC voltage detector 10, and this voltage becomes the currently set DC output voltage setting value. Thus, the switching timing of the transistor 9 and the on / off time of the transistor 9 are always controlled.
制御手段12は、まず、瞬時電圧変動(一時的なAC電圧低下)が発生したか確認する(ST1)。これは前述のようにAC入力電圧の半周期のピーク電圧監視で認識することができる。瞬時電圧変動が発生していない場合(ST1−N)、DC出力電圧設定値を標準電圧値、例えば200Vに設定する(ST10)。そしてST1へジャンプする。 The control means 12 first checks whether an instantaneous voltage fluctuation (temporary AC voltage drop) has occurred (ST1). As described above, this can be recognized by monitoring the peak voltage of the half cycle of the AC input voltage. When the instantaneous voltage fluctuation does not occur (ST1-N), the DC output voltage setting value is set to a standard voltage value, for example, 200 V (ST10). Then jump to ST1.
瞬時電圧変動発生を認識した場合(ST1−Y)、DC出力電圧設定値を1段階低下、例えば2V低下させ、198Vに設定する(ST2)。次にDC出力電圧設定値の1段階低下における経過時間をカウントするため、制御手段12のマイコン内に備えられたカウンタに”0”を格納する(ST3)。なお、このこの実施例では、カウンタの1サイクルは入力電源周波数の1周期と対応する。ただし、このカウンタは経過時間をカウントするだけなので、瞬時電圧変動の期間よりも短ければ任意の単位時間でよい。 When the occurrence of instantaneous voltage fluctuation is recognized (ST1-Y), the DC output voltage set value is lowered by one step, for example, 2V, and set to 198V (ST2). Next, “0” is stored in a counter provided in the microcomputer of the control means 12 in order to count the elapsed time when the DC output voltage set value is lowered by one step (ST3). In this embodiment, one cycle of the counter corresponds to one cycle of the input power supply frequency. However, since this counter only counts the elapsed time, any unit time may be used as long as it is shorter than the instantaneous voltage fluctuation period.
次に、瞬時電圧変動から復帰したか確認する(ST4)。これは前述のようにAC入力電圧の半周期のピーク電圧監視で認識することができる。瞬時電圧変動から復帰していない場合(ST4−N)、次にDC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過したか確認する(ST5)。DC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過しない場合(ST5−N)、ST4へジャンプする。 Next, it is confirmed whether or not the instantaneous voltage fluctuation has been recovered (ST4). As described above, this can be recognized by monitoring the peak voltage of the half cycle of the AC input voltage. If it has not recovered from the instantaneous voltage fluctuation (ST4-N), it is next confirmed whether one cycle time has elapsed since the setting of the DC output voltage set value (ST5). If one cycle time has not elapsed since the setting of the DC output voltage set value (ST5-N), the process jumps to ST4.
次に、DC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過した場合(ST5−Y)、カウンタに”1”を加算する(ST6)。そして、DC出力電圧設定値を1段階低下、例えば2V低下させて設定する(ST7)。次に、AC入力電圧の値は電源装置1、及びこれに接続された機器、ここでは空気調和機の動作限界電圧の値まで低下したか確認する(ST8)。AC入力電圧の値が動作限界電圧の値以上の場合(ST8−N)、ST4へジャンプする。
Next, when one cycle time has elapsed since the setting of the DC output voltage setting value (ST5-Y), "1" is added to the counter (ST6). Then, the DC output voltage set value is set by decreasing it by one step, for example, by 2V (ST7). Next, it is confirmed whether the value of the AC input voltage has decreased to the value of the operation limit voltage of the
AC入力電圧の値は電源装置1、及びこれを備えた室外機20の動作限界電圧の値まで低下した場合(ST8−Y)、制御手段12は、本当の電源切断と判断し、室外機の運転を中止し、DC出力電圧の電源を遮断する処理を行う(ST9)。そして全ての処理を終了する。
When the value of the AC input voltage is reduced to the value of the operation limit voltage of the
一方、瞬時電圧変動から復帰した場合(ST4−Y)、次にカウンタが”0”であるか確認する(ST11)。カウンタが”0”の場合(ST11−Y)、DC出力電圧設定値も元の値(標準電圧値)に戻っているので、ST1へジャンプする。 On the other hand, when returning from the instantaneous voltage fluctuation (ST4-Y), it is next checked whether the counter is “0” (ST11). When the counter is “0” (ST11-Y), the DC output voltage setting value has also returned to the original value (standard voltage value), so the routine jumps to ST1.
カウンタが”0”でない場合(ST11−N)、カウンタから”1”を減算する(ST12)。そして、DC出力電圧設定値を1段階上昇、例えば2V上昇させて設定する(ST13)。そして、DC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過したか確認する(ST14)。DC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過しない場合(ST14−N)、ST14へジャンプする。DC出力電圧設定値の設定から1サイクル時間が経過した場合(ST14−Y)、瞬時電圧変動発生を認識したか確認する(ST15)。瞬時電圧変動発生の認識をしていない場合(ST15−N)、ST11へジャンプする。瞬時電圧変動発生を認識した場合(ST15−Y)、ST6へジャンプし、再度、DC出力電圧設定値を低下させる処理に移行する。 When the counter is not “0” (ST11-N), “1” is subtracted from the counter (ST12). Then, the DC output voltage set value is increased by one step, for example, increased by 2V (ST13). Then, it is confirmed whether one cycle time has elapsed since the setting of the DC output voltage set value (ST14). If one cycle time has not elapsed since the setting of the DC output voltage set value (ST14-N), the process jumps to ST14. When one cycle time has elapsed from the setting of the DC output voltage setting value (ST14-Y), it is confirmed whether or not the occurrence of instantaneous voltage fluctuation has been recognized (ST15). When the occurrence of instantaneous voltage fluctuation is not recognized (ST15-N), the process jumps to ST11. When the occurrence of the instantaneous voltage fluctuation is recognized (ST15-Y), the process jumps to ST6 and again shifts to the process of reducing the DC output voltage set value.
以上説明したように、瞬時電圧変動による入力交流電圧の低下から復帰した時、昇圧回路への突入電流を抑制することができ、昇圧回路内の部品破壊を防ぐことができる。また、昇圧回路内の部品についてサージ電流が低い部品が使用できるのでコストダウンを図ることができる。 As described above, when recovering from a decrease in input AC voltage due to instantaneous voltage fluctuation, inrush current to the booster circuit can be suppressed, and component destruction in the booster circuit can be prevented. In addition, since a component having a low surge current can be used as a component in the booster circuit, the cost can be reduced.
一方、瞬時電圧変動の期間が長いほどコンデンサの電圧が低下し、この電圧に対応して瞬時電圧変動からの復帰時に突入電流が増大する。本発明では、瞬時電圧変動が発生してから徐々にDC電圧設定値を低下させているため、瞬時電圧変動によるAC入力電圧の低下が発生する期間が不明でも、少しずつ出力電圧を低下させることで、発生する突入電流に対応しつつ、DC出力電圧の低下を抑制することができる。 On the other hand, the longer the period of the instantaneous voltage fluctuation, the lower the voltage of the capacitor, and the inrush current increases corresponding to this voltage when returning from the instantaneous voltage fluctuation. In the present invention, since the DC voltage set value is gradually decreased after the instantaneous voltage fluctuation occurs, the output voltage is gradually decreased even if the period during which the AC input voltage decreases due to the instantaneous voltage fluctuation is unknown. Thus, it is possible to suppress a decrease in the DC output voltage while corresponding to the generated inrush current.
また、瞬時電圧変動によるAC入力電圧の低下から復帰してから、徐々にDC電圧設定値を上昇させているため、発生する突入電流を時間的に分散し、ピーク電流を抑制することができる。 Further, since the DC voltage set value is gradually increased after recovering from the decrease in the AC input voltage due to instantaneous voltage fluctuation, the generated inrush current can be dispersed in time and the peak current can be suppressed.
図4は電源装置1における別の実施例での動作を説明するタイミングチャートである。図2、及び図3と同様に、図4(1)はAC電源電圧、図4(2)はDC出力電圧、図4(3)はDC出力電圧設定値、図4(4)はAC入力電流、をそれぞれ示している。なお、図4(3)のDC出力電圧設定値は制御手段12内で設定される設定値を擬似的に波形として記載したものであり、実際には制御手段12内の図示しないマイコンが設定する値を示している。なお、この実施例ではハードウェアとして図1と同じ回路を用いており、制御手段12の制御内容が図2、及び図3と異なるのみである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the
図2、又は図3における制御手段12の処理では、瞬時電圧変動発生を認識した時、DC出力電圧設定値を一時的に低下させ、その後正規の電圧復帰を認識した場合は、逆にDC出力電圧設定値を瞬時電圧変動が発生する前の設定値に変更する構成であるが、実施例2ではACの入力電流を監視し、瞬時電圧変動による突入電流が所定値を越えないようにDC出力電圧設定値を設定する構成にしている。なお、この構成は瞬時電圧変動の有無に関係なく、入力電流の値だけで制御が行われるため、図1の入力電圧検出器4は無くてもよい。
In the processing of the control means 12 in FIG. 2 or FIG. 3, when the instantaneous voltage fluctuation is recognized, the DC output voltage set value is temporarily reduced, and then when the normal voltage recovery is recognized, the DC output is reversed. The voltage setting value is changed to the setting value before the instantaneous voltage fluctuation occurs. In the second embodiment, the AC input current is monitored, and the DC output is performed so that the inrush current due to the instantaneous voltage fluctuation does not exceed the predetermined value. The voltage setting value is set. Since this configuration is controlled only by the value of the input current regardless of the presence or absence of instantaneous voltage fluctuation, the
図4において、瞬時電圧変動が発生しても制御手段12は通常状態と同じように、DC出力電圧設定値を標準電圧値(200V)のままで制御する。ただし、制御手段12は入力電流検出器5を介してAC電源2からの入力電流を常に検知しており、瞬時電圧変動が終了してコンデンサ11への突入電流のため、入力電流が入力電流制限値、例えば20A(アンペア)を超えた場合、制御手段12は、DC出力電圧設定値を低下させ、この入力電流制限値以内となるようにする。この例では150VまでDC出力電圧設定値を低下させた場合、入力電流が入力電流制限値:20A(アンペア)を超えなくなる場合を示している。
In FIG. 4, even if instantaneous voltage fluctuation occurs, the control means 12 controls the DC output voltage set value with the standard voltage value (200 V) as in the normal state. However, the control means 12 always detects the input current from the
入力電流が入力電流制限値以下になったら、制御手段12は、DC出力電圧設定値を標準電圧値まで回復させる。この動作を入力電流が入力電流制限値以下に安定するまで継続する。(実際は瞬時電圧変動の有無に関わらず、常に監視している。)
この構成はDC出力電圧設定値を標準電圧値のままにできる期間が図2、図3で説明した構成よりも長くできるため、比較的高精度なDC出力電圧が求められる場合や、負荷が重い場合に有効である。ただし、突入電流が発生してからのフィードバックとなるため、DC出力電圧設定値の設定が遅れ、結果的にDC出力電圧が一時的に高くなる場合がある。従って入力電流制限値を決定する場合、若干のマージンを持たせるため、入力電流制限値を小さめの値にするとよい。
When the input current falls below the input current limit value, the control means 12 restores the DC output voltage set value to the standard voltage value. This operation is continued until the input current stabilizes below the input current limit value. (In practice, monitoring is always performed regardless of whether there is instantaneous voltage fluctuation.)
In this configuration, the period during which the DC output voltage setting value can be maintained at the standard voltage value can be longer than that described with reference to FIGS. 2 and 3. It is effective in the case. However, since the feedback is made after the inrush current is generated, the setting of the DC output voltage set value is delayed, and as a result, the DC output voltage may temporarily increase. Therefore, when determining the input current limit value, it is preferable to set the input current limit value to a smaller value in order to provide a slight margin.
次に図6のフローチャートを用いて制御手段12の図4における処理を説明する。なお、図6においてSTはステップを表し、これに続く番号はステップ番号を示す。また、YはYesを、NはNoを表している。なお、このフローチャートでは記載していないが、制御手段12は、DC電圧検出器10を介して出力されるDC電圧の電圧を検出し、この電圧が、現在設定されているDC出力電圧設定値になるように、常にトランジスタ9のスイッチングタイミング、及びトランジスタ9のオン/オフ時間を制御している。 Next, the processing in FIG. 4 of the control means 12 will be described using the flowchart of FIG. In FIG. 6, ST represents a step, and the subsequent number indicates a step number. Y represents Yes and N represents No. Although not described in this flowchart, the control means 12 detects the voltage of the DC voltage output via the DC voltage detector 10, and this voltage becomes the currently set DC output voltage setting value. Thus, the switching timing of the transistor 9 and the on / off time of the transistor 9 are always controlled.
制御手段12は、まず、AC入力電流が所定値(入力電流制限値)以上か確認する(ST21)。AC入力電流が所定値以上の場合(ST21−Y)、DC出力電圧設定値を1段階低下、例えば10V低下させて設定する(ST22)。再度、AC入力電流が所定値以上か確認する(ST23)。AC入力電流が所定値以上の場合(ST23−Y)、ST22へジャンプする。この結果、AC入力電流が所定値となるDC出力電圧設定値が設定される。図4の場合、入力電流制限値となるようにDC出力電圧設定値を低下させた結果、この値が150V〜190Vになった場合を示している。 First, the control means 12 checks whether the AC input current is equal to or greater than a predetermined value (input current limit value) (ST21). If the AC input current is greater than or equal to a predetermined value (ST21-Y), the DC output voltage set value is set by one step reduction, for example, 10V reduction (ST22). Again, it is confirmed whether the AC input current is equal to or greater than a predetermined value (ST23). If the AC input current is equal to or greater than the predetermined value (ST23-Y), the process jumps to ST22. As a result, a DC output voltage set value at which the AC input current becomes a predetermined value is set. In the case of FIG. 4, as a result of lowering the DC output voltage setting value so as to be the input current limit value, this value becomes 150V to 190V.
なお、AC電源2の周波数は50または60ヘルツであるが、トランジスタ9のスイッチング周波数は数キロヘルツ〜数十キロヘルツ程度であり、AC電源2の入力電流の変化に対して、DC出力電圧を充分な速さで制御することができる。
The frequency of the
そして図6において、AC入力電流が所定値以下の場合(ST23−N)、DC出力電圧設定値を1段階上昇、例えば10V上昇させて設定する(ST24)。次に、DC出力電圧設定値が標準電圧値、例えば200Vか確認する(ST25)。DC出力電圧設定値が標準電圧値の場合(ST25−Y)、ST21へジャンプする。DC出力電圧設定値が標準電圧値でない場合(ST25−N)、ST23へジャンプする。 In FIG. 6, when the AC input current is less than or equal to a predetermined value (ST23-N), the DC output voltage set value is set by one step, for example, 10V (ST24). Next, it is confirmed whether the DC output voltage setting value is a standard voltage value, for example, 200 V (ST25). When the DC output voltage set value is the standard voltage value (ST25-Y), the process jumps to ST21. If the DC output voltage set value is not the standard voltage value (ST25-N), the process jumps to ST23.
一方、AC入力電流が所定値以下の場合(ST21−N)、DC出力電圧設定値を標準電圧値に設定する(ST26)。次に、AC入力電圧の値は電源装置1、及びこれに接続された機器、ここでは空気調和機の動作限界電圧の値まで低下したか確認する(ST27)。AC入力電圧の値が動作限界電圧の値以上の場合(ST27−N)、ST21へジャンプする。
On the other hand, when the AC input current is equal to or smaller than the predetermined value (ST21-N), the DC output voltage set value is set to the standard voltage value (ST26). Next, it is confirmed whether the value of the AC input voltage has decreased to the value of the operation limit voltage of the
AC入力電圧の値が電源装置1、及びこれを備えた室外機20の動作限界電圧の値まで低下した場合(ST27−Y)、制御手段12は、本当の電源切断と判断し、室外機20の運転を中止し、DC出力電圧の電源を遮断する処理を行う(ST28)。そして全ての処理を終了する。
When the value of the AC input voltage is reduced to the value of the operation limit voltage of the
なお、この実施例では、コンデンサ11の突入電流を入力電流検出器5に流れる消費電流として検出しているが、これに限るものでなく、電流検出器をコンデンサ11と直列に配置し、コンデンサ11に流れ込む純粋な突入電流を測定するようにしてもよい。この場合、正確な突入電流を測定できるため、高精度の制御を行うことができる。
In this embodiment, the inrush current of the
以上説明したように、発生する突入電流と対応する入力交流電流に対応して設定電圧値を制御するため、制御が容易である。また、必要最小限の設定電圧値の低下でよいため、負荷に対して標準電圧に近い電圧を供給することができる。 As described above, since the set voltage value is controlled in accordance with the input AC current corresponding to the generated inrush current, the control is easy. Further, since the necessary minimum set voltage value can be lowered, a voltage close to the standard voltage can be supplied to the load.
また、実施例1や実施例2で説明した電源装置を空気調和機などの機器に設けることにより、瞬時電圧変動が発生しても突入電流対策のため、一旦、電源を切断する必要がなく、継続的な機器の運転をすることができる。このため、空気調和機のように、一旦電源を切ると圧縮機をすぐに再起動できないような機器でも、継続運転により、空気調和を中断することがないため、快適性を維持できる。 In addition, by providing the power supply device described in Example 1 or Example 2 in a device such as an air conditioner, even if instantaneous voltage fluctuations occur, it is not necessary to cut off the power supply once to prevent inrush current. Continuous equipment operation is possible. For this reason, even in a device such as an air conditioner in which the compressor cannot be restarted immediately after the power is turned off, the air conditioning is not interrupted by the continuous operation, so that the comfort can be maintained.
1 電源装置
2 AC電源
3 負荷
4 入力電圧検出器(入力電圧検出手段)
5 入力電流検出器(入力電流検出手段)
6 ブリッジダイオード
7 インダクタ
8 ダイオード
9 トランジスタ
10 DC電圧検出器
11 コンデンサ
12 制御手段
20 室外機
31 インバータ
32 モータ
DESCRIPTION OF
5 Input current detector (input current detection means)
6 Bridge diode 7
Claims (1)
同制御手段は、前記交流電圧が所定電圧以下になった時、前記設定電圧値を時間の経過に伴って段階的に低下させ、前記交流電圧が前記所定電圧以上になった時、前記設定電圧値を前記交流電圧が前記所定電圧以下になる前の値に戻すことを特徴とする電源装置。 Input voltage detection means for detecting an input AC voltage, a booster circuit for boosting a DC voltage obtained by rectifying the AC voltage and supplying the output voltage to a load, an output voltage detection means for detecting the output voltage, Control means for inputting detection results of the input voltage detection means and the output voltage detection means and controlling the output voltage value of the booster circuit to be a set voltage value which is a voltage value targeted for control; ,
The control means reduces the set voltage value stepwise as time passes when the AC voltage becomes a predetermined voltage or less, and sets the set voltage when the AC voltage becomes the predetermined voltage or more. A power supply apparatus, wherein the value is returned to a value before the AC voltage becomes equal to or lower than the predetermined voltage.
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