JP5643951B2 - DC power supply - Google Patents

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本発明は、特に電気めっき等の表面処理用として使用するのに適した大電流の直流電源装置に関するものである。   The present invention relates to a high-current DC power supply device particularly suitable for use for surface treatment such as electroplating.

近年、めっき、アルマイト等の表面処理用の直流電源装置では、供給される商用交流電源を整流し、その出力をインバータによって高周波の矩形波交流に変換し、この矩形波交流を所定の電圧に変換したうえ整流して直流を得るようにした、インバータ方式、スイッチング方式、DC−DCコンバータ方式等と呼ばれる方式のものが使用されるようになってきている。こうした方式のものは出力波形が良いという特長があり、また、高周波の変圧器を使用するので変圧器が小形になることから直流電源装置全体が小形軽量になるという利点もあって、さらに増加する傾向にある。   In recent years, DC power supplies for surface treatment such as plating and alumite rectify the supplied commercial AC power, convert the output to high-frequency rectangular AC using an inverter, and convert this rectangular AC to a predetermined voltage. In addition, a system called an inverter system, a switching system, a DC-DC converter system, or the like, which has been rectified to obtain a direct current, has come to be used. These systems have the advantage of good output waveforms, and the use of high-frequency transformers reduces the size of the transformer, which has the advantage of making the entire DC power supply compact and lightweight. There is a tendency.

表面処理用に限らず、一般に直流電源装置では直流出力電流を精度よく計測あるいは制御することが必要であり、従来は直流の出力側に分流器を接続して電流を検出するのが普通であった。ところが、分流器は損失が大きく、数千アンペア以上というような大きな電流のものでは高価であり、直流電源装置の効率低下と高コストの原因になるという問題があった。また、その検出電圧は例えば60mVというように微弱でノイズの影響を受けやすいという問題があり、さらに、大電流の分流器は大形で冷却の必要もあることから、高周波の変圧器を使用することで直流電源装置が小形軽量になるという利点が失われてしまうという問題があった。こうした問題を解決するものとしては、例えば特許文献1に示されるような電流検出に分流器を使用しない方式が提案されている。   In general, it is necessary to measure or control the DC output current with high accuracy, not only for surface treatment, but in the past, it was common to connect a shunt to the DC output side to detect the current. It was. However, the shunt has a large loss and is expensive if it has a large current such as several thousand amperes or more. This causes a problem that the efficiency of the DC power supply device is reduced and the cost is high. In addition, the detection voltage is as weak as 60 mV, for example, and is susceptible to noise. Further, since a large current shunt is large and needs to be cooled, a high frequency transformer is used. As a result, there is a problem that the advantage that the DC power supply device becomes small and light is lost. In order to solve such a problem, for example, a method that does not use a shunt for current detection as shown in Patent Document 1 has been proposed.

この特許文献1で開示されている直流電源装置は、商用周波交流電源から直流を得る整流器、この整流器の出力が入力されて所定の周波数の方形波交流を出力するインバータ、このインバータの出力を制御する制御装置、前記インバータの出力電圧を変換する変圧器、及びこの変圧器の二次出力を整流する整流器からなり、前記制御装置が前記インバータの出力電流を測定する電流測定器の出力信号が入力されて前記方形波の波形幅を制御することによって前記整流器の出力電流を制御する直流電源装置において、前記制御装置が、その入力信号である前記電流測定器の出力信号を全波整流して絶対値信号を得る絶対値回路、前記インバータのオン指令信号の立ち上がり時点と立ち下がり時点の中間の時点にパルス信号を出力するパルス発生器、及びこのパルス発生器が出力するパルス信号をサンプル信号として前記絶対値回路の出力信号をサンプルしホールドするサンプル・ホールド回路とを備え、このサンプル・ホールド回路の出力信号を負荷電流に比例する信号とするようにしたものである。   The DC power supply device disclosed in Patent Document 1 is a rectifier that obtains DC from a commercial frequency AC power supply, an inverter that receives the output of the rectifier and outputs a square wave AC of a predetermined frequency, and controls the output of the inverter Control device, a transformer for converting the output voltage of the inverter, and a rectifier for rectifying the secondary output of the transformer, and an output signal of a current measuring device for measuring the output current of the inverter by the control device is input. In the DC power supply device for controlling the output current of the rectifier by controlling the waveform width of the square wave, the control device performs absolute rectification by full-wave rectifying the output signal of the current measuring device as its input signal. Absolute value circuit that obtains a value signal, pulse generation that outputs a pulse signal at the intermediate point between the rising point and falling point of the ON command signal of the inverter A sample / hold circuit that samples and holds the output signal of the absolute value circuit using the pulse signal output from the pulse generator as a sample signal, and the output signal of the sample / hold circuit is proportional to the load current. It is made to do.

この構成ではインバータのオン指令信号の立ち上がり時点と立ち下がり時点、すなわちインバータの半導体スイッチのオン期間の中間の時点の電流測定器の出力信号をサンプルしてホールドしており、その各部の波形が特許文献1の図2に示されている。ところが、この図には変圧器の二次出力を整流するダイオードの転流期間が示されていないという点で実態を正確に表わしておらず、各部の波形は実際には本願の図2に示すようなものとなる。図2においてAは変圧器の一次電圧、Bは変圧器の一次電流、Cは変圧器の2次電圧、Dは直流出力電圧、Eは直流出力電流をそれぞれ表わしている。ダイオードの転流時にはその期間中変圧器の一次電流が漸増、漸減するものであり、この間は双方のダイオードによる短絡期間となることから直流出力電圧も零ボルトとなる。   In this configuration, the output signal of the current measuring instrument is sampled and held at the rise and fall times of the inverter on-command signal, that is, at the midpoint of the on-period of the inverter semiconductor switch. It is shown in FIG. However, this figure does not accurately represent the actual situation in that the commutation period of the diode that rectifies the secondary output of the transformer is not shown, and the waveform of each part is actually shown in FIG. It will be like that. In FIG. 2, A is the primary voltage of the transformer, B is the primary current of the transformer, C is the secondary voltage of the transformer, D is the DC output voltage, and E is the DC output current. During the commutation of the diode, the primary current of the transformer gradually increases and decreases during that period, and during this period, a short circuit period is caused by both diodes, so the DC output voltage is also zero volts.

転流期間が終わると変圧器の一次電流と直流出力電流とが比例する期間に入ってインバータの半導体スイッチがオフになるまで継続し、その間変圧器の一次電流は直線的に漸増する。したがって、この変圧器の一次電流と直流出力電流とが比例する期間の中間の時点tn1あるいはtn2で変圧器の一次電流を検出してサンプルホールドすれば、直流出力電流に比例した計測信号を得ることができることになる。これに対し特許文献1のものではインバータの半導体スイッチのオン期間の中間の時点で変圧器の一次電流をサンプルホールドしており、サンプルホールドする時点がずれていることから計測した電流値と実際の電流値との間には差異が生じるという問題があった。   When the commutation period ends, a period in which the primary current of the transformer and the DC output current are in proportion is continued until the semiconductor switch of the inverter is turned off, during which the primary current of the transformer gradually increases linearly. Therefore, if the primary current of the transformer is detected and sampled and held at a time tn1 or tn2 in the middle of the period in which the primary current of the transformer and the DC output current are proportional, a measurement signal proportional to the DC output current can be obtained. Will be able to. On the other hand, in Patent Document 1, the primary current of the transformer is sampled and held at an intermediate point of the ON period of the semiconductor switch of the inverter, and the measured current value and the actual value are shifted because the sample and hold point is shifted. There is a problem that a difference occurs between the current values.

この問題を解決するためには、遅延時間を設ける等することによりサンプルホールドする時点をずらして補正する方法が考えられる。しかしながら、特に表面処理用のような低圧大電流の直流電源装置では転流期間が長く、転流期間の長さは交流入力電圧が変動したときに変化する。また、設定を変えたり負荷が変わったりして直流出力電圧、電流が変化したときにも変化する。こうした転流期間の長さの変化にも対応し、サンプルホールドする時点を適正にずらして補正することは事実上不可能であり、特許文献1のものでは直流電流を精度よく計測することができなかった。
特開平5−38158号公報
In order to solve this problem, a method of correcting by shifting the time point of sample hold by providing a delay time or the like can be considered. However, especially in a low-voltage, high-current DC power supply device for surface treatment, the commutation period is long, and the length of the commutation period changes when the AC input voltage fluctuates. It also changes when the DC output voltage and current change due to changing settings or changing the load. Corresponding to the change in the length of the commutation period, it is practically impossible to correct the sample and hold time by appropriately shifting, and the one in Patent Document 1 can measure the DC current with high accuracy. There wasn't.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-38158

本発明は前記の問題点を解決し、変圧器の一次電流を計測することにより分流器を使用することなく直流出力電流を精度よく計測することができる直流電源装置を提供するためになされたものである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems and to provide a DC power supply device capable of measuring the DC output current with high accuracy without using a shunt by measuring the primary current of the transformer. It is.

上記の問題を解決するためになされた請求項1の発明は、商用電源を整流する第一の整流回路と、この第一の整流回路の出力を交流に変換する単相のインバータと、インバータの出力を降圧する変圧器と、変圧器の二次出力を整流する第二の整流回路とから構成される直流電源装置において、変圧器の一次電流を検出する変流器と、変流器による電流検出信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、第二の整流回路の転流終了時点からインバータを構成する半導体スイッチがオフになるまでの間の中間の時点でサンプルホールド指令信号をサンプルホールド手段に与える指令信号発生手段を設け、サンプルホールド手段の出力信号を直流電源装置の直流出力電流に比例する信号とすることを特徴とするものである。ここにおいて、第二の整流回路の出力電圧の立ち上がりを検出することにより第二の整流回路の転流期間の終了を検出する検出手段を設けることができる。   The invention of claim 1 made to solve the above problem includes a first rectifier circuit for rectifying a commercial power supply, a single-phase inverter for converting the output of the first rectifier circuit into an alternating current, In a DC power supply device comprising a transformer for stepping down the output and a second rectifier circuit for rectifying the secondary output of the transformer, a current transformer for detecting the primary current of the transformer, and a current by the current transformer A sample and hold command signal is supplied to the sample and hold means at an intermediate point between the sample and hold means for sampling and holding the detection signal and the time when the commutation of the second rectifier circuit is completed until the semiconductor switch constituting the inverter is turned off. A command signal generating means is provided, and the output signal of the sample hold means is a signal proportional to the DC output current of the DC power supply device. Here, it is possible to provide detection means for detecting the end of the commutation period of the second rectifier circuit by detecting the rise of the output voltage of the second rectifier circuit.

本発明によれば、第二の整流回路の転流終了時点からインバータを構成する半導体スイッチがオフになるまでの間の中間の時点で変圧器の一次電流をサンプルホールドし、それを直流電源装置の直流出力電流に比例する信号としているので、転流期間の長さが変化しても精度よく計測できる利点がある。   According to the present invention, the primary current of the transformer is sampled and held at an intermediate point between the end of commutation of the second rectifier circuit and the semiconductor switch constituting the inverter is turned off, Therefore, even if the length of the commutation period changes, there is an advantage that it can be accurately measured.

次に、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しながら具体的に説明する。
図1は本発明の構成を示す主回路の結線図であって、第一の整流回路である整流器1とコンデンサ2により交流入力端子3から供給される交流電力を直流電力に変換する直流電源が設けてある。直流電源のプラス極には半導体スイッチ4a、4bのプラス極が接続してあり、該半導体スイッチ4a、4bのマイナス極にはそれぞれマイナス極を直流電源のマイナス極に接続した半導体スイッチ5a、5bのプラス極が接続してある。これらの半導体スイッチ4a、4b、5a、5bは単相インバータを構成する。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a connection diagram of a main circuit showing the configuration of the present invention. A DC power source for converting AC power supplied from an AC input terminal 3 by a rectifier 1 and a capacitor 2 as a first rectifier circuit into DC power is shown. It is provided. The positive poles of the semiconductor switches 4a and 4b are connected to the positive pole of the DC power supply, and the negative poles of the semiconductor switches 4a and 4b are connected to the negative poles of the semiconductor switches 5a and 5b, respectively. The positive pole is connected. These semiconductor switches 4a, 4b, 5a and 5b constitute a single-phase inverter.

単相インバータの出力端子となる半導体スイッチ4a、5aの接続点と半導体スイッチ4b、5bの接続点との間には変圧器6の一次コイルが接続してあり、該変圧器6の二次コイルにはセンタータップを設けるとともに両端にそれぞれダイオード7a、7bのアノードを接続し、第二の整流回路が構成してある。ダイオード7a、7bのカソードはプラス側の直流出力端子8aに、変圧器6のセンタータップはマイナス側の直流出力端子8bにそれぞれ接続してある。9は変圧器6の一次コイルの電流を検出する変流器である。   The primary coil of the transformer 6 is connected between the connection point of the semiconductor switches 4a and 5a and the connection point of the semiconductor switches 4b and 5b, which are output terminals of the single-phase inverter, and the secondary coil of the transformer 6 A center tap is provided, and anodes of diodes 7a and 7b are respectively connected to both ends to constitute a second rectifier circuit. The cathodes of the diodes 7a and 7b are connected to the positive DC output terminal 8a, and the center tap of the transformer 6 is connected to the negative DC output terminal 8b. 9 is a current transformer which detects the current of the primary coil of the transformer 6.

変流器9にはトロイダルコアに2次コイルを巻回した一般的なものを使用することができ、変流器9の一次コイルは変圧器6の一次コイルへの配線を貫通させたものとすることができるが、高周波特性の良好なものであることが好ましい。この変流器9により検出される変圧器6の一次側の電流と、直流出力端子8a、8bに出力される直流出力の電圧はそれぞれ制御装置10に入力するように接続してある。制御装置10には半導体スイッチ4a、5b、5a、5bの駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、直流出力を制御する直流出力制御回路と、変流器9により検出された変圧器6の一次側の電流をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプルホールド指令信号をサンプルホールド手段に与える指令信号発生手段が設けてある。   The current transformer 9 can be a general one in which a secondary coil is wound around a toroidal core, and the primary coil of the current transformer 9 has a wire passing through the primary coil of the transformer 6. However, it is preferable that the high-frequency characteristics are good. The current on the primary side of the transformer 6 detected by the current transformer 9 and the voltage of the DC output output to the DC output terminals 8a and 8b are connected so as to be input to the control device 10, respectively. The control device 10 includes a drive signal generation circuit that generates drive signals for the semiconductor switches 4a, 5b, 5a, and 5b, a DC output control circuit that controls the DC output, and the primary of the transformer 6 detected by the current transformer 9. There is provided sample hold means for sample-holding the current on the side, and command signal generating means for supplying a sample hold command signal to the sample hold means.

駆動信号生成回路が半導体スイッチ4a、5bの組と半導体スイッチ4b、5aの組とに交互に駆動信号を与えるものであること、直流出力制御回路がPWM制御等により半導体スイッチ4a、5b及び半導体スイッチ4b、5aのオン時間のデューティを変化させて直流出力を制御するものであることは従来のこうした方式の直流電源装置と同様であり、従来のものと同様の構成とすることができる。これに対しサンプルホールド手段、指令信号発生手段は本発明の特徴的なものであり、以下従来のものと同様の部分を含む構成、動作について説明する。   The drive signal generation circuit alternately supplies drive signals to the set of semiconductor switches 4a and 5b and the set of semiconductor switches 4b and 5a, and the DC output control circuit uses the semiconductor switches 4a and 5b and the semiconductor switches by PWM control or the like. The fact that the DC output is controlled by changing the duty of the on-time of 4b and 5a is the same as that of the conventional DC power supply device of such a system, and can have the same configuration as the conventional one. On the other hand, the sample hold means and the command signal generating means are characteristic of the present invention, and the configuration and operation including the same parts as the conventional one will be described below.

図2は本発明の直流電源装置の要部の波形を示すもので横軸は時間の経過を表わしており、Aは変圧器6の一次電圧、Bは変圧器6の一次電流、Cは変圧器6の2次電圧、Dは直流出力電圧、Eは直流出力電流である。t1からt3までは半導体スイッチ4a、5bがオンになっている期間であり、変圧器6の一次コイルにはその間電源電圧が加わる。t1からt2まではダイオード7bに流れていた電流がダイオード7aに移行していく転流期間であり、変圧器6の二次コイルはダイオード7aとダイオード7bにより短絡されるので変圧器6の二次コイルに電圧は現れない。この間変圧器6の一次電流は漸増する。   FIG. 2 shows the waveform of the main part of the DC power supply device of the present invention, where the horizontal axis represents the passage of time, A is the primary voltage of the transformer 6, B is the primary current of the transformer 6, and C is the transformer. The secondary voltage of the device 6, D is the DC output voltage, and E is the DC output current. The period from t1 to t3 is a period in which the semiconductor switches 4a and 5b are on, and the power supply voltage is applied to the primary coil of the transformer 6 during that period. From t1 to t2 is a commutation period in which the current flowing in the diode 7b is transferred to the diode 7a, and the secondary coil of the transformer 6 is short-circuited by the diode 7a and the diode 7b. No voltage appears on the coil. During this time, the primary current of the transformer 6 gradually increases.

t2は転流期間が終わる転流終了時点であり、ダイオード7aとダイオード7bによる短絡から開放されて変圧器6の二次コイルには電圧が生じ、ダイオード7aを通して直流出力端子8a、8bに出力される。t2からt3までは変圧器6の一次側から直流出力に電力が供給される期間であり、変圧器6の一次電流は直線的に漸増し、この間の変圧器6の一次電流と直流出力電流は比例関係となる。t3は半導体スイッチ4a、5bがオフになるターンオフ時点であり、t3からt4まではダイオード7aに流れていた電流がダイオード7bに移行していく転流期間である。t4の時点ではダイオード7a、7bの双方に電流が流れている状態となる。   t2 is the commutation end point at the end of the commutation period, and is released from the short circuit by the diode 7a and the diode 7b, a voltage is generated in the secondary coil of the transformer 6, and is output to the DC output terminals 8a and 8b through the diode 7a. The The period from t2 to t3 is a period in which power is supplied from the primary side of the transformer 6 to the DC output. The primary current of the transformer 6 gradually increases linearly, and the primary current and DC output current of the transformer 6 during this period are Proportional relationship. t3 is a turn-off time when the semiconductor switches 4a and 5b are turned off, and from t3 to t4 is a commutation period in which the current flowing in the diode 7a is transferred to the diode 7b. At time t4, a current is flowing through both the diodes 7a and 7b.

同様にt5からt6までは半導体スイッチ4b、5aがオンになっている期間であり、変圧器6の一次コイルにはその間電源電圧が逆極性となって加わる。t5からt6まではダイオード7aに流れていた電流がダイオード7bに移行していく転流期間であり、変圧器6の二次コイルに電圧は現れず、変圧器6の逆極性の一次電流の大きさは漸増する。t6は転流終了時点であり、変圧器6の二次コイルには逆極性の電圧が生じ、ダイオード7bを通して直流出力端子8a、8bに出力される。t6からt7までは変圧器6の一次側から直流出力に電力が供給される期間であり、変圧器6の一次電流の大きさは直線的に漸増し、この間の変圧器6の一次電流の大きさと直流出力電流は比例関係となる。t7は半導体スイッチ4b、5aがオフになるターンオフ時点であり、t7からt8まではダイオード7bに流れていた電流がダイオード7aに移行していく転流期間である。t8の時点ではダイオード7a、7bの双方に電流が流れている状態となる。以後このような動作が繰り返し継続される。   Similarly, the period from t5 to t6 is a period in which the semiconductor switches 4b and 5a are on, and the power supply voltage is applied to the primary coil of the transformer 6 with a reverse polarity. From t5 to t6 is a commutation period in which the current flowing in the diode 7a is transferred to the diode 7b, no voltage appears in the secondary coil of the transformer 6, and the magnitude of the primary current of the reverse polarity of the transformer 6 is large. The gradual increase. t6 is the end of commutation, and a voltage having a reverse polarity is generated in the secondary coil of the transformer 6 and is output to the DC output terminals 8a and 8b through the diode 7b. The period from t6 to t7 is a period in which power is supplied from the primary side of the transformer 6 to the DC output. The magnitude of the primary current of the transformer 6 gradually increases linearly, and the magnitude of the primary current of the transformer 6 during this period. And the DC output current have a proportional relationship. t7 is a turn-off time when the semiconductor switches 4b and 5a are turned off, and from t7 to t8 is a commutation period in which the current flowing in the diode 7b is transferred to the diode 7a. At time t8, the current flows through both the diodes 7a and 7b. Thereafter, such an operation is continuously repeated.

各部の波形は前記のように変化し、ダイオード7a、7b間の転流期間が終わってから半導体スイッチ4a、5bまたは半導体スイッチ4b、5aがオフになるまでの間、すなわちt2からt3まであるいはt6からt7までの間は変圧器6の一次電流の大きさと直流出力電流が比例関係になる。したがって、変圧器6の一次電流の大きさと直流出力電流が比例関係にあるt2からt3まであるいはt6からt7までの間の中間の時点tn1あるいはtn2で変圧器6の一次電流を検出してサンプルホールドすれば、絶対値が直流出力電流に比例した計測信号を得ることができることになる。   The waveform of each part changes as described above, and after the commutation period between the diodes 7a and 7b ends, until the semiconductor switches 4a and 5b or the semiconductor switches 4b and 5a are turned off, that is, from t2 to t3 or t6. From t to t7, the magnitude of the primary current of the transformer 6 and the DC output current are in a proportional relationship. Therefore, the primary current of the transformer 6 is detected and sampled and held at an intermediate time tn1 or tn2 between t2 and t3 or between t6 and t7 where the magnitude of the primary current of the transformer 6 and the DC output current are in a proportional relationship. Then, a measurement signal whose absolute value is proportional to the DC output current can be obtained.

図3はサンプルホールド手段の構成の一例を示すもので、第一のサンプルホールド回路11aと第二のサンプルホールド回路11bの入力端子が電流信号入力端子12aに接続されている。12bは帰線側の電流信号入力端子であり、この電流信号入力端子12a、12bに変流器9の二次コイルが接続される。13は変流器9の終端抵抗である。第二のサンプルホールド回路11bの出力端子には極性反転回路21の入力端子が接続してあり、第一のサンプルホールド回路11aの出力端子と極性反転回路21の出力端子は平均値回路14の入力端子に接続してある。15は平均値回路14の出力端子に入力端子を接続した第三のサンプルホールド回路である。   FIG. 3 shows an example of the configuration of the sample and hold means. The input terminals of the first sample and hold circuit 11a and the second sample and hold circuit 11b are connected to the current signal input terminal 12a. 12b is a current signal input terminal on the return side, and the secondary coil of the current transformer 9 is connected to the current signal input terminals 12a and 12b. Reference numeral 13 denotes a terminal resistance of the current transformer 9. The input terminal of the polarity inversion circuit 21 is connected to the output terminal of the second sample hold circuit 11b, and the output terminal of the first sample hold circuit 11a and the output terminal of the polarity inversion circuit 21 are input to the average value circuit 14. It is connected to the terminal. Reference numeral 15 denotes a third sample and hold circuit having an input terminal connected to the output terminal of the average value circuit 14.

図4は転流期間の終了を検出する検出回路の例を示すもので、コンパレータ17の入力端子が波形整形回路18を介して電圧信号入力端子19aに接続してある。波形整形回路18は例えば定電流ダイオードと定電圧ダイオードにより構成したもので、振幅の変化する入力信号を一定の振幅に制限するものである。19bは帰線側の電圧信号入力端子であり、電圧信号入力端子19a、19bはそれぞれ直流出力端子8a、8bに接続してある。直流出力電圧は図2のDに示すように転流期間が終了すると立ち上がり、半導体スイッチがオフになるとゼロになるので、t2及びt6の時点を検出することができることになり、半導体スイッチ4a、4b、5a、5bの駆動信号との論理演算によりt2とt6のタイミング信号を分離することができる。   FIG. 4 shows an example of a detection circuit for detecting the end of the commutation period. The input terminal of the comparator 17 is connected to the voltage signal input terminal 19a via the waveform shaping circuit 18. The waveform shaping circuit 18 is constituted by a constant current diode and a constant voltage diode, for example, and limits an input signal whose amplitude changes to a constant amplitude. Reference numeral 19b denotes a voltage signal input terminal on the return side, and the voltage signal input terminals 19a and 19b are connected to the DC output terminals 8a and 8b, respectively. As shown in FIG. 2D, the DC output voltage rises when the commutation period ends, and becomes zero when the semiconductor switch is turned off. Therefore, the time points t2 and t6 can be detected, and the semiconductor switches 4a and 4b are detected. The timing signals t2 and t6 can be separated by a logical operation with the drive signals 5a and 5b.

直流出力制御回路は半導体スイッチのオン期間中クロックをカウントするカウンターと、直流出力電圧あるいは直流出力電流と設定値を比較して誤差を演算し、半導体スイッチのオン期間の指令値を与える演算器と、指令値とカウンターの計数値を比較する比較器により構成されており、半導体スイッチをオンにするとともにカウンターによる計数を開始し、カウンターの計数値が指令値に達したことを比較器が検出したところで半導体スイッチをオフにすることにより演算器の指令に応じた期間半導体スイッチがオンにされることになる。このカウンターが計数を開始するのは半導体スイッチがオンになるt1あるいはt5の時点であり、t3あるいはt7の時点でカウンターの計数値が指令値に達すると半導体スイッチがオフになる。   The DC output control circuit includes a counter that counts a clock during the ON period of the semiconductor switch, a calculator that compares the DC output voltage or DC output current with a set value, calculates an error, and provides a command value for the ON period of the semiconductor switch. The comparator is configured to compare the command value with the count value of the counter, the semiconductor switch is turned on and counting by the counter is started, and the comparator detects that the count value of the counter has reached the command value. By the way, by turning off the semiconductor switch, the semiconductor switch is turned on for a period corresponding to the command of the arithmetic unit. The counter starts counting at t1 or t5 when the semiconductor switch is turned on, and when the counter count value reaches the command value at t3 or t7, the semiconductor switch is turned off.

直流出力制御回路にはさらに、カウンターの計数値を記憶する記憶回路と、オン期間の指令値から記憶回路の記憶値を減算して中間の時点に相当する中間指令値を算出する演算器と、中間指令値とカウンターの計数値を比較する比較器とが設けられている。記憶回路は転流期間の終了検出信号によりt2あるいはt6の時点でカウンターの計数値を記憶し、演算器がオン期間の指令値から記憶回路の記憶値を減算してt2−t3間あるいはt6−t7間のカウント値を算出する。これからtn1あるいはtn2の時点に相当する中間指令値が得られるので、中間指令値とカウンターの計数値が一致した時点を比較器が検出し、tn1の時点で第一のサンプルホールド回路11aに、tn2の時点で第二のサンプルホールド回路11bにそれぞれサンプルホールド指令信号を与える。   The DC output control circuit further includes a storage circuit that stores the count value of the counter, an arithmetic unit that calculates an intermediate command value corresponding to an intermediate time point by subtracting the storage value of the storage circuit from the command value of the ON period, A comparator for comparing the intermediate command value with the count value of the counter is provided. The memory circuit stores the count value of the counter at the time t2 or t6 by the end detection signal of the commutation period, and the arithmetic unit subtracts the memory value of the memory circuit from the command value during the ON period, between t2 and t3 or t6− The count value during t7 is calculated. Since the intermediate command value corresponding to the time point tn1 or tn2 is obtained from this, the comparator detects the time point when the intermediate command value and the count value of the counter coincide with each other, and at the time point tn1, the first sample hold circuit 11a receives the tn2 At this time, a sample hold command signal is given to the second sample hold circuit 11b.

このようにしてtn1の時点で第一のサンプルホールド回路11aに、tn2の時点で第二のサンプルホールド回路11bに検出された変圧器6の一次電流がサンプルホールドされ、直流出力電流に比例した計測信号を得ることができることになる。ここで、第二のサンプルホールド回路11bから得られる計測信号は極性が逆であるが、極性反転回路21により極性が反転されて同極性となる。平均値回路14からは連続する半サイクル2つの平均値が得られることになる。第三のサンプルホールド回路15では例えばt3、t7等の時点でサンプルホールドしてもよく、また、入力信号を連続して出力するようにしてもよい。   In this way, the primary current detected by the transformer 6 detected by the second sample and hold circuit 11b at the time tn1 is sampled and held in the first sample and hold circuit 11a and measured in proportion to the DC output current. A signal can be obtained. Here, the measurement signal obtained from the second sample and hold circuit 11b has the opposite polarity, but the polarity is inverted by the polarity inversion circuit 21 to have the same polarity. From the average value circuit 14, the average value of two consecutive half cycles is obtained. For example, the third sample and hold circuit 15 may sample and hold at a time such as t3 and t7, or may continuously output an input signal.

また、サンプルホールド手段は平均値回路14、第三のサンプルホールド回路15に代えて切り替えスイッチとすることも可能である。その場合、正半波では第一のサンプルホールド回路11aの出力を、負半波では第二のサンプルホールド回路11bの出力をそれぞれ選択することとなり、アナログ演算をしないのでさらに高精度になる利点がある。また、第二のサンプルホールド回路11bの出力側に接続されている極性反転回路21は第二のサンプルホールド回路11bの入力側に接続することも可能である。   Further, the sample hold means may be a changeover switch instead of the average value circuit 14 and the third sample hold circuit 15. In this case, the output of the first sample and hold circuit 11a is selected for the positive half-wave, and the output of the second sample and hold circuit 11b is selected for the negative half-wave. is there. The polarity inversion circuit 21 connected to the output side of the second sample and hold circuit 11b can also be connected to the input side of the second sample and hold circuit 11b.

本発明の構成を示す主回路の結線図である。It is a wiring diagram of the main circuit which shows the structure of this invention. 動作時の要部の波形図である。It is a wave form diagram of the principal part at the time of operation. 電流算出回路の構成を示す結線図である。It is a connection diagram which shows the structure of a current calculation circuit. 転流期間の終了を検出する検出回路の構成を示す結線図である。It is a connection diagram which shows the structure of the detection circuit which detects the end of a commutation period.

1 整流器
2 コンデンサ
3 交流入力端子
4a、4b、5a、5b 半導体スイッチ
6 変圧器
7a、7b ダイオード
8a、8b 直流出力端子
9 変流器
10 制御装置
11a、11b サンプルホールド回路
12a、12b 電流信号入力端子
13 終端抵抗
14 平均値回路
15 サンプルホールド回路
16 電流信号出力端子
17 コンパレータ
18 波形整形回路
19a、19b 電圧信号入力端子
20 検出信号出力端子
21 極性反転回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rectifier 2 Capacitor 3 AC input terminal 4a, 4b, 5a, 5b Semiconductor switch 6 Transformer 7a, 7b Diode 8a, 8b DC output terminal 9 Current transformer 10 Controller 11a, 11b Sample hold circuit 12a, 12b Current signal input terminal 13 Terminating resistor 14 Average value circuit 15 Sample hold circuit 16 Current signal output terminal 17 Comparator 18 Waveform shaping circuit 19a, 19b Voltage signal input terminal 20 Detection signal output terminal 21 Polarity inversion circuit

Claims (2)

商用電源を整流する第一の整流回路と、この第一の整流回路の出力を交流に変換する単相のインバータと、インバータの出力を降圧する変圧器と、変圧器の二次出力を整流する第二の整流回路とから構成される直流電源装置において、変圧器の一次電流を検出する変流器と、変流器による電流検出信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段と、第二の整流回路の転流終了時点からインバータを構成する半導体スイッチがオフになるまでの間の中間の時点でサンプルホールド指令信号をサンプルホールド手段に与える指令信号発生手段を設け、サンプルホールド手段の出力信号を直流電源装置の直流出力電流に比例する信号とすることを特徴とする直流電源装置。   A first rectifier circuit that rectifies commercial power, a single-phase inverter that converts the output of the first rectifier circuit into alternating current, a transformer that steps down the output of the inverter, and a secondary output of the transformer is rectified In a DC power supply device comprising a second rectifier circuit, a current transformer for detecting a primary current of the transformer, a sample hold means for sample-holding a current detection signal from the current transformer, and a second rectifier circuit There is provided a command signal generating means for giving a sample hold command signal to the sample hold means at an intermediate time from the commutation end time to the time when the semiconductor switch constituting the inverter is turned off, and the output signal of the sample hold means is a DC power supply device A direct current power supply device characterized in that the signal is proportional to the direct current output current. 第二の整流回路の出力電圧の立ち上がりを検出することにより第二の整流回路の転流期間の終了を検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。   2. The DC power supply device according to claim 1, further comprising detection means for detecting the end of the commutation period of the second rectifier circuit by detecting the rising of the output voltage of the second rectifier circuit.
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