JP5713978B2 - DC power supply device, motor drive device, air conditioner, refrigerator and heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は、複数のリアクタを備えた直流電源装置、モータ駆動装置、空気調和装置、冷蔵庫およびヒートポンプ給湯装置に関する。 The present invention relates to a DC power supply device including a plurality of reactors, a motor drive device, an air conditioner, a refrigerator, and a heat pump water heater.
従来の直流電源装置として、例えば特許文献1には、入力電源の交流電圧を直流電圧に変換して負荷に電力を供給する整流回路と、整流回路の入力側または出力側に接続されたリアクタと、リアクタを介して短絡するオン/オフ動作によってリアクタに対するエネルギーの蓄積および放出を制御するスイッチング手段と、リアクタから放出されたエネルギーによって充電を行う平滑手段と、電源交流電圧のゼロクロスを検出する交流電圧ゼロクロス検出手段と、電源交流電圧に比例した入力電流が流れるように、スイッチング手段を高周波スイッチング制御する第1の制御手段と、検出したゼロクロス毎に予め設定された回数だけ、かつ設定された時間、スイッチング手段をスイッチング制御する第2の制御手段と、複数のリアクタと、を備え、複数のリアクタのいずれかを選択可能とし、スイッチング損失が小さく、回路効率の点で優位性のある第2の制御手段で力率改善を十分に対応できる昇圧範囲では第2の制御を実施し、対応できない範囲では第1の制御手段で第1の制御を実施している。具体的には、負荷の大きさによって、第1の制御手段と第2の制御手段のうちどちらかを選択し切り替えている。また、リアクタの切替え、および制御方法の切替えは、リアクタ通電中に実施してもよいし、そうすることで何か問題がある場合には、制御装置は一旦整流回路の通電を止め(その手法も特に問わない)、リアクタに電流が流れていない状態で、切り替えを実施するようにする電源装置が提案されている。 As a conventional DC power supply device, for example, Patent Document 1 discloses a rectifier circuit that converts an AC voltage of an input power source into a DC voltage and supplies power to a load, a reactor connected to an input side or an output side of the rectifier circuit, A switching means for controlling the accumulation and release of energy to and from the reactor by an on / off operation that is short-circuited through the reactor, a smoothing means for charging by the energy released from the reactor, and an AC voltage for detecting a zero crossing of the power supply AC voltage Zero cross detection means, first control means for performing high frequency switching control of the switching means so that an input current proportional to the power supply AC voltage flows, a preset number of times for each detected zero cross, and a set time, A second control means for controlling the switching means; and a plurality of reactors. The second control is performed in the boost range in which any one of a plurality of reactors can be selected, the switching loss is small, and the second control means having an advantage in circuit efficiency can sufficiently cope with the power factor improvement. The first control is performed by the first control means in a range that cannot be handled. Specifically, one of the first control means and the second control means is selected and switched depending on the magnitude of the load. Further, the switching of the reactor and the switching of the control method may be performed while the reactor is energized. If there is any problem with doing so, the control device temporarily stops energizing the rectifier circuit (the method thereof). However, a power supply device has been proposed that performs switching in a state where no current flows through the reactor.
また、特許文献2で提案されている電源装置は、特許文献2の図1に示されているように、整流回路の出力を2つの電流経路に分岐し、一方の電流経路にインダクタ素子L11を、他方の電流経路にインダクタ素子L12を設ける。この電源装置において、L11の電流IL11は、トランジスタQ11のオン/オフによって制御され、L12の電流IL12は、トランジスタQ12のオン/オフによって制御される。また、Q11,Q12がオフの際のL11,L12からの出力電流IL11,IL12は、それぞれ逆流防止ダイオードD11,D12を介して平滑手段に供給される。また、Q11,Q12のゲートをそれぞれ異なる位相で駆動する。これによって、各トランジスタに流れるスイッチング電流を小さくでき、さらに、電流(IL11+IL12)のリプル成分ΔI1を小さくしている。 In addition, as shown in FIG. 1 of Patent Document 2, the power supply device proposed in Patent Document 2 branches the output of the rectifier circuit into two current paths, and an inductor element L11 is provided in one current path. The inductor element L12 is provided in the other current path. In this power supply device, the current IL11 of L11 is controlled by turning on / off the transistor Q11, and the current IL12 of L12 is controlled by turning on / off the transistor Q12. Further, output currents IL11 and IL12 from L11 and L12 when Q11 and Q12 are off are supplied to the smoothing means via backflow prevention diodes D11 and D12, respectively. Further, the gates of Q11 and Q12 are driven with different phases. As a result, the switching current flowing through each transistor can be reduced, and the ripple component ΔI1 of the current (IL11 + IL12) is further reduced.
特許文献1に記載の電源装置は、第1の制御と、第2の制御を、効率が良い方に切り替えているが、リアクタが通電中に制御が切り替わると、リアクタに蓄積されていたエネルギーにより、リアクタ切り替え手段に高電圧がかかり、リアクタ切り替え手段を破損する可能性が高い。これに対して、一度停止させた状態でリアクタを切り替えるようにすると、この電源装置を空気調和装置に適用した場合には空気調和装置の連続運転ができなくなるので、空気調和装置の快適性、省エネ性を損なってしまう問題が発生する。 In the power supply device described in Patent Document 1, the first control and the second control are switched to the more efficient one, but when the control is switched while the reactor is energized, the energy stored in the reactor is changed. A high voltage is applied to the reactor switching means, and the reactor switching means is likely to be damaged. On the other hand, if the reactor is switched once stopped, the air conditioner cannot be operated continuously when this power supply device is applied to the air conditioner. The problem which impairs property occurs.
また、特許文献1に記載の電源装置を空気調和装置に適用した場合には以下のような問題も発生する。すなわち、電源装置は、リアクタをどちらに切り替えても必ず逆流防止ダイオードを通流する構成となっているが、空気調和装置では、スイッチング手段を動作させなくても、電源電流が高調波電流規制値以下となるような低負荷運転をする場合があるので、スイッチング手段を動作させない全波整流動作させた場合、逆流防止ダイオードは不要であるのに、電流は逆流防止ダイオードを流れるので、逆流防止ダイオードで損失が発生してしまうという問題がある。 Moreover, when the power supply device described in Patent Document 1 is applied to an air conditioner, the following problem also occurs. In other words, the power supply device is configured so that the backflow prevention diode always flows regardless of which reactor is switched. However, in the air conditioner, the power supply current is a harmonic current regulation value without operating the switching means. Since there is a case where low load operation is performed as follows, when a full-wave rectification operation is performed without operating the switching means, a reverse current prevention diode is unnecessary, but current flows through the reverse current prevention diode, so the reverse current prevention diode There is a problem that a loss occurs.
また、特許文献2に記載の電源装置では、リアクタを並列に接続している構成のため、軽負荷での回路損失が大きいという問題がある。すなわち、スイッチング手段を動作させない場合には、整流回路のインダクタンスが小さくなり、高調波電流が発生しやすいことから、低負荷で昇圧する必要のないときでも高調波電流対策として、スイッチング手段を動作させなければならず、低負荷での回路損失が大きいという問題がある。また、逆流防止ダイオードを複数備えると、スイッチング手段を動作させない全波整流動作させた場合、逆流防止ダイオードは不要であるのに、電流は複数の逆流防止ダイオードを流れることになり、逆流防止ダイオードで損失が発生してしまうという問題がある。 Further, the power supply device described in Patent Document 2 has a problem that a circuit loss at a light load is large because the reactors are connected in parallel. In other words, when the switching means is not operated, the inductance of the rectifier circuit becomes small and harmonic current is likely to be generated. Therefore, even when there is no need to boost the voltage at a low load, the switching means is operated as a countermeasure against harmonic current. There is a problem that the circuit loss at a low load is large. If a plurality of backflow prevention diodes are provided, when a full-wave rectification operation is performed without operating the switching means, a backflow prevention diode is unnecessary, but the current flows through the plurality of backflow prevention diodes. There is a problem that loss occurs.
また、スイッチング手段にSiC等のワイドバンドギャップ半導体を採用することで、スイッチング手段のオン/オフの動作周波数を高くし、昇圧手段の高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくすることが可能であるが、インダクタンスの大きい低周波リアクタからインダクタンスの小さい高周波リアクタへリアクタを切り替えた時、平滑手段の両端電圧は低周波リアクタを接続しているときに比べて、低周波リアクタを接続していないときの電圧のほうが高いため、突入電流が流れる。高周波リアクタのインダクタンスが小さい程、突入電流が流れやすく、逆流防止ダイオードの故障につながり、高周波リアクタのインダクタンスを小さくできず、SiC等のワイドバンドギャップ半導体の性能を充分に発揮できないという問題がある。あるいは、高周波リアクタのインダクタンスを小さくすることができても、逆流防止ダイオードの電流容量を大きくする必要があり、高コストとなるという問題がある。 In addition, by adopting a wide band gap semiconductor such as SiC as the switching means, it is possible to increase the on / off operating frequency of the switching means and further reduce the inductance of the high frequency reactor of the boosting means. When the reactor is switched from a low-frequency reactor with a large inductance to a high-frequency reactor with a small inductance, the voltage across the smoothing means is higher when the low-frequency reactor is not connected than when the low-frequency reactor is connected. Since it is high, inrush current flows. As the inductance of the high frequency reactor is smaller, inrush current is more likely to flow, leading to failure of the backflow prevention diode, the inductance of the high frequency reactor cannot be reduced, and the performance of a wide band gap semiconductor such as SiC cannot be sufficiently exhibited. Alternatively, even if the inductance of the high-frequency reactor can be reduced, it is necessary to increase the current capacity of the backflow prevention diode, resulting in a high cost.
また、特許文献1の電源装置において記載は無いが、例えば、交流電源の交流電圧がAC200Vや230Vの場合、電源投入時の突入電流を防止するために、平滑手段が充電されるまでは突入電流防止用抵抗器に電流が流れるようにし、平滑手段の充電が終わると突入電流防止用抵抗器に電流が流れないように短絡する切り替え手段を備える必要がある。そのため、リアクタ切り替え用の切り替え手段を備えると、計2つの切り替え手段を電流が流れることになり、切り替え手段での損失が発生してしまうという問題がある。特に切り替え手段が機械式リレーであれば、リレーの駆動電力も発生する。 Although not described in the power supply device of Patent Document 1, for example, when the AC voltage of the AC power supply is 200V AC or 230V, inrush current until the smoothing means is charged to prevent inrush current when the power is turned on. It is necessary to provide switching means for causing a current to flow through the prevention resistor and for short-circuiting so that no current flows through the inrush current prevention resistor when the smoothing means is charged. For this reason, when the switching means for switching the reactor is provided, a current flows through a total of two switching means, and there is a problem that a loss occurs in the switching means. In particular, if the switching means is a mechanical relay, driving power for the relay is also generated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のリアクタを使用した電源装置においてリアクタの切り替え時に部品耐圧を超える高電圧を発生させることのない電源装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a power supply device that does not generate a high voltage exceeding the component breakdown voltage when the reactor is switched in a power supply device using a plurality of reactors.
また、空気調和装置に適用した場合においても快適性、省エネ性を損なうことのない電源装置を得ることを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a power supply device that does not impair comfort and energy saving even when applied to an air conditioner.
また、逆流防止ダイオードでの通流損失を無くし、スイッチング手段を動作させない状態で運転している場合の変換損失を小さくすることができる電源装置を得ることを目的とする。さらに、逆流防止ダイオードを複数備えた構成であっても、一つの短絡手段で逆流防止ダイオードでの通流損失を無くすことができる電源装置を得ることを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a power supply device that can eliminate the loss of current flow in the backflow prevention diode and reduce the conversion loss when operating without operating the switching means. It is another object of the present invention to provide a power supply apparatus that can eliminate the loss of current flow in the backflow prevention diode with a single short-circuit means, even if it has a configuration including a plurality of backflow prevention diodes.
また、昇圧手段を複数備えて、高周波リアクタのインダクタンスを小さくした場合や、スイッチング手段にSiC等のワイドバンドギャップ半導体を用いて、スイッチング手段のオン/オフの動作周波数を高くして、高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくした場合であっても、低周波リアクタと高周波リアクタの切り替え時に突入電流が流れないようにすることができる電源装置を得ることを目的とする。 Also, when the inductance of the high frequency reactor is reduced by providing a plurality of boosting means, or by using a wide band gap semiconductor such as SiC as the switching means, the on / off operating frequency of the switching means is increased, and the high frequency reactor It is an object of the present invention to provide a power supply device that can prevent inrush current from flowing when switching between a low-frequency reactor and a high-frequency reactor even when the inductance is further reduced.
また、突入電流防止用の抵抗器の切り替え手段やリアクタの切り替え手段における損失を低く抑えることができる電源装置を得ることを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a power supply device that can suppress a loss in a resistor switching means and a reactor switching means for preventing inrush current.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる直流電源装置は、交流電源の交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、直流電圧を平滑する平滑手段と、前記整流手段の入力側または出力側に接続された低周波リアクタと、前記低周波リアクタに並列に接続された短絡手段と、前記整流手段と前記平滑手段の間に接続され、高周波リアクタ、スイッチング手段および逆流防止ダイオードからなる一つ以上の昇圧手段と、前記短絡手段と前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a DC power supply apparatus according to the present invention includes a rectifying unit that rectifies an AC voltage of an AC power source into a DC voltage, a smoothing unit that smoothes the DC voltage, and the rectifying unit. A low-frequency reactor connected to the input side or output side, a short-circuit means connected in parallel to the low-frequency reactor, a rectifier means and a smoothing means connected between the high-frequency reactor, switching means and backflow prevention One or more boosting means comprising a diode, and a control means for operating the short-circuit means and the switching means are provided.
本発明によれば、回路損失を低く抑えた直流電源装置を実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize a DC power supply device in which circuit loss is suppressed.
また、低周波リアクタを使用しているときは、第2の短絡手段を短絡させ、高周波リアクタと逆流防止ダイオードを短絡するようにしているので、逆流防止ダイオードの損失を無くすことができ、低負荷時の損失を小さくすることができるという効果を奏する。 Also, when using a low-frequency reactor, the second short-circuiting means is short-circuited so that the high-frequency reactor and the backflow prevention diode are short-circuited. There is an effect that time loss can be reduced.
また、高周波リアクタ、スイッチング手段および逆流防止ダイオードからなる昇圧手段を複数備えている場合でも、第2の短絡手段を短絡させることで、複数の高周波リアクタと逆流防止ダイオードを短絡させることができ、複数の逆流防止ダイオードにおける損失を無くすことができ、低負荷時の損失を小さくすることができるという効果を奏する。 Further, even when a plurality of boosting means including a high frequency reactor, a switching means, and a backflow prevention diode are provided, the plurality of high frequency reactors and the backflow prevention diode can be short-circuited by short-circuiting the second short-circuit means. The loss in the backflow prevention diode can be eliminated and the loss at low load can be reduced.
また、スイッチング手段をワイドバンドギャップ半導体で構成すると、スイッチング損失が小さくスイッチング手段のオン/オフの動作周波数を上げることができ、高周波リアクタのインダクタンスをさらに小さくしても、リアクタを切り替える際にスイッチング手段を動作させて、平滑手段の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから低周波リアクタを短絡手段により短絡させているので、高周波リアクタのインダクタンスが小さくても低周波リアクタを短絡手段により短絡させた瞬間の突入電流が小さい、という効果を奏する。 Further, if the switching means is composed of a wide band gap semiconductor, the switching loss can be reduced and the switching means can be turned on / off, and the switching means can be switched when switching the reactor even if the inductance of the high frequency reactor is further reduced. Since the low-frequency reactor is short-circuited by the short-circuit means after the voltage across the smoothing means exceeds the peak value of the power supply voltage, the low-frequency reactor is short-circuited by the short-circuit means even if the inductance of the high-frequency reactor is small. The inrush current at the moment is small.
また、電源投入時の突入電流は、第1のリアクタおよび突入電流防止用抵抗器を流れ、平滑手段が充電されると第3の短絡手段を短絡させるが、短絡手段を短絡させた場合は、第3の短絡手段を開放するようにしているので、電流は短絡手段か第3の短絡手段のどちらか一方を通るだけとなり、リアクタの切り替え用の短絡手段が増えても、短絡手段での損失が増加しないという効果を奏する。さらに、短絡手段が機械式リレーの場合は、リレー駆動電力も増加させないので効果が大きい。 Also, the inrush current at power-on flows through the first reactor and the inrush current prevention resistor, and when the smoothing means is charged, the third short-circuit means is short-circuited, but when the short-circuit means is short-circuited, Since the third short-circuit means is opened, the current only passes through either the short-circuit means or the third short-circuit means, and even if the number of short-circuit means for switching the reactor increases, the loss in the short-circuit means There is an effect that does not increase. Further, when the short-circuit means is a mechanical relay, the effect is great because the relay driving power is not increased.
また、低周波リアクタに流れる電流は、直流電源装置が流すことのできる最大電流よりも小さいので、低周波リアクタの電流容量を小さくすることができ、小型化できる。 Further, since the current flowing through the low frequency reactor is smaller than the maximum current that can be flowed by the DC power supply device, the current capacity of the low frequency reactor can be reduced and the size can be reduced.
以下に、本発明にかかる直流電源装置、モータ駆動装置、空気調和装置、冷蔵庫およびヒートポンプ給湯装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a DC power supply device, a motor drive device, an air conditioner, a refrigerator, and a heat pump water heater according to the present invention will be described in detail 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、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態1の構成例を示す図である。本実施の形態の直流電源装置は、交流電源1と、低周波リアクタ2と、整流手段3と、平滑手段4と、高周波リアクタ5aおよび5bと、スイッチング手段6aおよび6bと、逆流防止ダイオード7aおよび7bと、昇圧手段8aおよび8bと、短絡手段10と、電源電流検出手段11と、電源電圧検出手段12と、直流電圧検出手段13と、制御手段14と、突入電流防止用抵抗器16と、短絡手段17と、を備えている。直流負荷9は、インバータなどの負荷であり、直流電源装置から電力の供給を受けて動作する。本実施の形態および実施の形態2以降で説明する直流電源装置は、空気調和装置、冷蔵庫、ヒートポンプ給湯装置などを構成するモータ駆動装置の電源装置として使用可能である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a DC power supply device according to the present invention. The DC power supply device according to the present embodiment includes an AC power supply 1, a low frequency reactor 2, a rectifying means 3, a smoothing means 4,
図1に示したように、交流電源1は、低周波リアクタ2を介して整流手段3で全波整流され、昇圧手段8aおよび8bを介して平滑手段4で平滑される。なお、昇圧手段は昇圧手段8a一つでも良いし、昇圧手段8aと昇圧手段8bに並列に、さらに数段接続しても良い。
As shown in FIG. 1, the AC power source 1 is full-wave rectified by the rectifying means 3 via the low frequency reactor 2 and smoothed by the smoothing means 4 via the boosting
低周波リアクタ2は、例えば、本実施の形態の電源装置が流すことのできる交流電流の1/4の電流に対して、4mHのインダクタンス特性である。ただし、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、高調波電流、効率、重量、体積から適切に選定すれば良い。短絡手段10は、低周波リアクタ2に並列に接続されている。 The low frequency reactor 2 has, for example, an inductance characteristic of 4 mH with respect to a current that is ¼ of an alternating current that can be supplied by the power supply device of the present embodiment. However, the inductance characteristic is not particularly limited, and may be appropriately selected from harmonic current, efficiency, weight, and volume. The short circuit means 10 is connected in parallel to the low frequency reactor 2.
昇圧手段8aは、高周波リアクタ5a、スイッチング手段6aおよび逆流防止ダイオード7aで構成され、同様に、昇圧手段8bは、高周波リアクタ5b、スイッチング手段6bおよび逆流防止ダイオード7bで構成されている。
The boosting
高周波リアクタ5aおよび5bは、例えば、本実施の形態の電源装置が流すことができる交流電流の最大電流に対して、200μHのインダクタンス特性である。また、特に高周波鉄損が小さいコアを用いている。ただし、特にインダクタンス特性に制限を設けるものではなく、スイッチング手段6aおよび6bのスイッチング周波数、効率、熱、重量、体積等から適切に選定すれば良い。
The
スイッチング手段6aは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)で構成され、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ5aと逆流防止ダイオード7aの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段3の−側出力端子と平滑手段4の−側端子に接続されている。スイッチング手段6bは、コレクタまたはドレインが高周波リアクタ5bと逆流防止ダイオード7bの間に接続され、エミッタまたはソースが整流手段3の−側出力端子と平滑手段4の−側端子に接続されている。
The switching means 6a is composed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Are connected to the negative output terminal of the rectifying means 3 and the negative terminal of the smoothing means 4. The switching means 6b has a collector or drain connected between the
逆流防止ダイオード7aは、アノードが、高周波リアクタ5aとスイッチング手段6aに接続され、カソードが平滑手段4に接続されている。逆流防止ダイオード7bは、アノードが、高周波リアクタ5bとスイッチング手段6bに接続され、カソードが平滑手段4に接続されている。
The
突入電流防止用抵抗器16は、交流電源1と低周波リアクタ2の間に接続されている。突入電流防止用抵抗器16は、セメント抵抗でも良いし、PTC(Positive Temperature Coefficient)でも良い。さらに短絡手段17が突入電流防止用抵抗器16に並列に接続されている。
The inrush
インバータなどである直流負荷9は、平滑手段4に並列に接続される。電源電流検出手段11は交流電源1と整流手段3の間に接続され、電源電圧検出手段12は交流電源1の両端に接続されている。また、直流電圧検出手段13は平滑手段4の両端に接続されている。
A
制御手段14には、電源電流検出手段11、電源電圧検出手段12および直流電圧検出手段13からの入力信号線が接続されるとともに、短絡手段10、短絡手段17、スイッチング手段6aおよびスイッチング手段6bへの出力信号線が接続されている。 The control means 14 is connected to input signal lines from the power supply current detection means 11, the power supply voltage detection means 12 and the DC voltage detection means 13, and to the short circuit means 10, the short circuit means 17, the switching means 6a and the switching means 6b. Output signal lines are connected.
つづいて、本実施の形態の直流電源装置の電源投入時の動作について説明する。図1の構成の回路で電源を投入すると平滑手段4にはまったく電荷が無いため、電源投入時に突入電流と呼ばれる電流(平滑手段4の充電電流)が流れ、整流手段3、逆流防止ダイオード7aや逆流防止ダイオード7bを破損する恐れがある。そこで、突入電流防止のための技術を使用して突入電流を抑制する。具体的には、制御手段14は、電源投入時は突入電流防止用抵抗器16に電流が流れるように、初期(電源を投入する時点)は短絡手段17および10を開放しておく。これにより、突入電流は交流電源1→突入電流防止用抵抗器16→低周波リアクタ2→整流手段3→高周波リアクタ5aおよび5b→逆流防止ダイオード7aおよび7b→平滑手段4→整流手段3→交流電源1と流れ、平滑手段4を充電する。平滑手段4の充電が完了すると、以後、突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないように、制御手段14は、短絡手段17を短絡させた状態とする。
Next, the operation when the DC power supply device according to the present embodiment is turned on will be described. When the power is turned on in the circuit of FIG. 1, since the smoothing means 4 has no electric charge, a current called a rush current (charging current of the smoothing means 4) flows when the power is turned on, and the rectifying means 3, the
ただし、言うまでも無く、交流電源1の電圧が小さい、平滑手段4の容量が小さい、低周波リアクタ2のインピーダンスが大きい等の理由から突入電流が小さい場合や、突入電流が流れる経路の部品の電流容量が大きく、突入電流の影響を受けない場合には、突入電流防止用抵抗器16および短絡手段17を備えなくても良い。
However, it goes without saying that when the inrush current is small because the voltage of the AC power source 1 is small, the capacity of the smoothing means 4 is small, the impedance of the low frequency reactor 2 is large, or the parts of the path through which the inrush current flows. When the current capacity is large and is not affected by the inrush current, the inrush
つづいて、図2を用いて、直流電源装置の動作を説明する。図2は、制御手段14の動作を示すフローチャートであり、上述した電源投入動作を完了した後の短絡手段10およびスイッチング手段(スイッチング手段6a,6b)の制御動作を示している。なお、既に説明したように、制御手段14は、電源投入動作が完了した後は、短絡手段17を短絡させた状態として突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないようにしている(短絡手段17は開放しない)。 Next, the operation of the DC power supply device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control means 14, and shows the control operation of the short-circuit means 10 and the switching means (switching means 6a, 6b) after completing the above-described power-on operation. As already described, after the power-on operation is completed, the control means 14 keeps the short-circuit means 17 short-circuited so that no current flows through the inrush current preventing resistor 16 (short-circuit means). 17 does not open).
初期状態では、制御手段14は短絡手段10を開放しており、スイッチング手段6aおよび6bは停止している。制御手段14は、電源電流検出手段11から電源電流を検出し、電源電圧検出手段12から電源電圧を検出し、電源電力を計算している。また、直流電圧検出手段13から平滑手段4の両端電圧を検出している。 In the initial state, the control means 14 opens the short-circuit means 10 and the switching means 6a and 6b are stopped. The control means 14 detects the power supply current from the power supply current detection means 11, detects the power supply voltage from the power supply voltage detection means 12, and calculates the power supply power. Further, the voltage across the smoothing means 4 is detected from the DC voltage detection means 13.
そして、制御手段14は、図2のフローチャートのように、短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを動作させる。なお、フローチャートにおいて、各フラグ、カウンタの初期状態は、負荷状態フラグ=0(低負荷)、短絡手段10状態フラグ=0(開放)、スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)、短絡手段10動作時間カウンタ=0(リセット状態)である。 And the control means 14 operates the short circuit means 10 and the switching means 6a and 6b like the flowchart of FIG. In the flowchart, the initial state of each flag and counter is as follows: load state flag = 0 (low load), short-circuit means 10 state flag = 0 (open), switching means state flag = 0 (stopped), short-circuit means 10 operation Time counter = 0 (reset state).
まず、制御手段14は、電源電流検出手段11が検出した電源電流および電源電圧検出手段12が検出した電源電圧に基づいて電源電力を計算し、電源電力としきい値P1を比較する(ステップS1)。 First, the control means 14 calculates power supply power based on the power supply current detected by the power supply current detection means 11 and the power supply voltage detected by the power supply voltage detection means 12, and compares the power supply power with the threshold value P1 (step S1). .
電源電力がP1未満の場合(ステップS1:Yes)、制御手段14は、負荷状態は軽負荷と判断して、負荷状態フラグを0(低負荷モード)にセットする(ステップS2)。一方、電源電力がP1未満以外(P1以上)の場合(ステップS1:No)、制御手段14は、電源電力としきい値P2(ただし、P1<P2とする)を比較する(ステップS3)。
When the power source power is less than P1 (step S1: Yes), the
電源電力がP2未満の場合(ステップS3:Yes)、負荷状態フラグを変更することなくステップS5に遷移する。電源電力がP2以上の場合(ステップS3:No)、負荷状態フラグを1(高負荷モード)にセットする(ステップS4)。 When the power source power is less than P2 (step S3: Yes), the process proceeds to step S5 without changing the load state flag. When the power source power is P2 or more (step S3: No), the load state flag is set to 1 (high load mode) (step S4).
なお、ステップS1〜S4の処理では、後述する各ステップを実行して短絡手段10を短絡または開放した場合、スイッチング手段を動作または停止した場合および状態移行処理中に負荷の状態が変わった場合にハンチングを起こさないように、電源電力がP1以上P2未満の場合は、前回の負荷モード(P1未満であれば、低負荷モード、P2以上であれば高負荷モード)の状態維持させる、ヒステリシスを持たせている。 In the processes of steps S1 to S4, when each step to be described later is executed to short-circuit or open the short-circuit means 10, when the switching means is operated or stopped, and when the state of the load changes during the state transition process In order to prevent hunting, when the power supply power is P1 or more and less than P2, it has hysteresis to maintain the state of the previous load mode (low load mode if less than P1, high load mode if P2 or more) It is
ステップS1〜S4の処理が終了すると、制御手段14は、負荷状態フラグを確認し(ステップS5)、負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合(ステップS5:Yes)、さらに、短絡手段10状態フラグを確認する(ステップS6)。
When the processes of steps S1 to S4 are completed, the
短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS6:Yes)、制御手段14は、短絡手段10を開放し(ステップS7)、短絡手段10動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS8)。その後、短絡手段10動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS9)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS9:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS9:Yes)、制御手段14は、短絡手段10動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段10状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS10,S11)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 When the short-circuit means 10 state flag = 1 (short-circuit) (step S6: Yes), the control means 14 opens the short-circuit means 10 (step S7) and starts counting by the short-circuit means 10 operation time counter (step S8). . Thereafter, it is monitored whether or not the count of the operating time counter of the short-circuit means 10 has reached a predetermined value (here, 100 ms as an example) (step S9). When the count value is less than 100 ms, the monitoring is continued (step S9: No), and when the count value reaches 100 ms (step S9: Yes), the control means 14 clears (resets) the short-circuit means 10 operation time counter. At the same time, the short-circuit means 10 state flag is set to 0 (open) (steps S10 and S11), and the control operation ends. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
なお、ステップS8〜S10の処理は、短絡手段10が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS8〜S10の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段10の動作時間に合わせた値とすれば良い。 In addition, the process of step S8-S10 is a process in case it takes time until the operation | movement is complete | finished after the short circuit means 10 starts operation | movement like a mechanical relay, and when operation time does not take, The processing in steps S8 to S10 may be omitted. Further, the count value (100 ms) is not limited to this, but may be a value that matches the operating time of the short-circuit means 10.
一方、短絡手段10状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS6:No)、制御手段14は、スイッチング手段状態フラグを確認する(ステップS12)。スイッチング手段状態フラグ=1(動作中)の場合(ステップS12:Yes)、制御手段14は、スイッチング手段6aおよび6bの動作(スイッチング)を停止させるとともに、スイッチング手段状態フラグを0(停止中)に設定し(ステップS13,S14)、制御動作終了となる。スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS12:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 On the other hand, when the short circuit means 10 state flag = 0 (open) (step S6: No), the control means 14 confirms the switching means state flag (step S12). When the switching means state flag = 1 (in operation) (step S12: Yes), the control means 14 stops the operation (switching) of the switching means 6a and 6b, and sets the switching means state flag to 0 (stopped). Setting is performed (steps S13 and S14), and the control operation ends. If the switching means state flag = 0 (stopped) (step S12: No), the control operation is terminated here. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
このように、制御手段14は、電源電力に基づいて低負荷モードと判断した場合には、ステップS6〜S14に従って短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを制御し、短絡手段10を開放して低周波リアクタ2に電流を流すとともに、スイッチング手段6aおよび6bを停止させる。
As described above, when the
これに対して、負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合(ステップS5:No)、制御手段14は、さらに、スイッチング手段状態フラグを確認する(ステップS15)。
On the other hand, when the load state flag = 1 (high load mode) (step S5: No), the
スイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS15:Yes)、制御手段14は、スイッチング手段6aおよび6bの動作(スイッチング)を開始させるとともに、スイッチング手段状態フラグを1(動作中)に設定し(ステップS16,S17)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 When the switching means state flag = 0 (stopped) (step S15: Yes), the control means 14 starts the operation (switching) of the switching means 6a and 6b and sets the switching means state flag to 1 (in operation). Setting is performed (steps S16 and S17), and the control operation ends. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
一方、スイッチング手段状態フラグ=1(動作中)の場合(ステップS15:No)、制御手段14は、短絡手段10状態フラグを確認する(ステップS18)。短絡手段10状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS18:Yes)、制御手段14は、直流電圧検出手段13が検出した直流電圧(平滑手段4の両端電圧に相当)と、電源電圧検出手段12が検出した電源電圧のピーク値を比較する(ステップS19)。そして、「直流電圧>電源電圧ピーク値」の場合(ステップS19:Yes)、短絡手段10を短絡するとともに、短絡手段10状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS20,S21)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 On the other hand, when the switching means state flag = 1 (in operation) (step S15: No), the control means 14 checks the short-circuit means 10 state flag (step S18). When the short circuit means 10 state flag = 0 (open) (step S18: Yes), the control means 14 detects the DC voltage detected by the DC voltage detection means 13 (corresponding to the voltage across the smoothing means 4) and the power supply voltage detection means. The peak values of the power supply voltage detected by 12 are compared (step S19). When “DC voltage> power supply voltage peak value” (step S19: Yes), the short-circuit means 10 is short-circuited, and the short-circuit means 10 state flag is set to 1 (short-circuit) (steps S20 and S21). End. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
なお、ステップS21では、短絡手段10の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段10の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS8〜S10のように短絡手段10の動作時間を考慮した動作としても良い。 In step S21, the operation time of the short-circuit means 10 is not taken into consideration, but this is because the influence is small even if the operation time of the short-circuit means 10 is somewhat delayed, and the steps of the short-circuit means 10 are performed as in steps S8 to S10. It is good also as operation which considered operation time.
短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS18:No)および「直流電圧≦電源電圧ピーク値」の場合(ステップS19:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 When the short circuit means 10 state flag = 1 (short circuit) (step S18: No) and when “DC voltage ≦ power supply voltage peak value” (step S19: No), the control operation ends here. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
このように、制御手段14は、電源電力に基づいて高負荷モードと判断した場合には、ステップS15〜S21に従って短絡手段10およびスイッチング手段6a,6bを制御し、スイッチング手段6aおよび6bをスイッチングさせるとともに、直流電圧検出手段が検出した直流電圧と電源電圧検出手段12が検出した電源電圧(ピーク値)とに基づいて短絡手段10を短絡する。具体的には、スイッチング手段6aおよび6bのスイッチングを開始させ、直流電圧が電源電圧のピーク値よりも大きくなってから短絡手段10を短絡する。
As described above, when the
制御動作の説明は以上であるが、ここで、直流負荷9の負荷が小さく、負荷状態フラグ=0(低負荷)の場合、短絡手段10は開放、スイッチング手段6aおよび6bは停止しており、電流は交流電源1→低周波リアクタ2→整流手段3→昇圧手段8a/昇圧手段8b→平滑手段4→整流手段3→交流電源1のように流れ、電源電流は図3のようになる。なお、平滑手段4の両端電圧は、交流電源1の電圧と、低周波リアクタ3のインダクタンスと、リアクタ5aおよび5bのインダクタンスと、直流負荷9の負荷の大きさとによって定まる電圧になる。スイッチング手段6aおよび6bを動作させないため、電圧は制御できないが、スイッチング手段6aおよび6bでの損失が無いので、交流電圧→直流電圧の変換で発生する変換損失は小さい。
The explanation of the control operation is as described above. Here, when the load of the
これに対して、直流負荷9が大きく、負荷状態フラグ=1(高負荷)の場合、短絡手段10は短絡、スイッチング手段6aおよび6bは動作しており、制御手段14は、平滑手段4の両端電圧をあらかじめ設定した目標電圧するとともに、電源電流が電源電圧と同位相の正弦波となるように、スイッチング手段6aおよび6bを動作させる。スイッチング手段6aおよび6bの動作方法については、特に規定しない。例えば、上記の「特許文献2」に記載されているような方法としてもよい。また、スイッチング手段6aおよび6bを制御するために必要な電流検出用抵抗器等(図1には記載していない)を加えた構成としても良い。短絡手段10を短絡させ、スイッチング手段6aおよび6bを動作させているときの電源電流は図4のような電流波形となる。スイッチング手段6aおよび6bで損失が発生してしまうため、直流負荷9の負荷が小さいときの変換損失が大きいが、負荷の増加により増大する低周波リアクタ2を電流が流れないので低周波リアクタ2における損失がなくなり、直流負荷9の負荷が大きいときの変換損失が小さい。
On the other hand, when the
また、短絡手段10、スイッチング手段6aおよび6bの動作の順序は、直流負荷9が大きくなって、短絡手段10を短絡してスイッチング手段6aおよび6bを動作させたい場合は、先にスイッチング手段6aおよび6bを動作させ、平滑手段4の両端電圧(直流電圧)を電源電圧のピーク値以上の目標の直流電圧に制御(昇圧)した後、短絡手段10を短絡するという順序、また、直流負荷9が小さくなって、スイッチング手段6aおよび6bを停止させて短絡手段10を開放したい場合は、先に短絡手段10を開放してからスイッチング手段6aおよび6bを停止させる順序となっている。これは、スイッチング手段6aおよび6bを動作させる前は、平滑手段4の両端電圧が、交流電源1の電圧と、低周波リアクタ2のインダクタンスと、昇圧手段の高周波リアクタ5aおよび高周波リアクタ5bのインダクタンスと、直流負荷9の負荷の大きさとによって定まる電圧となっており、少なくとも、電源電圧のピーク値より小さい電圧となる。ここで、インダクタンスが大きい方が平滑手段4の両端電圧は低くなり、インダクタンスが小さい方が、平滑手段4の両端電圧は高くなる点、インダクタンスが大きい方が電源力率が高い(インダクタンスが小さい方が電源力率が低い)点、の2点から、短絡手段10を短絡させて低周波リアクタ2に電流が流れないようにすると、平滑手段4の両端電圧が低い状態から高い状態にならざるを得ず、短絡手段を短絡させたときから、電圧差分の充電電流が平滑手段4へ流れようとする(突入電流)。さらに、インダクタンスが小さいので、電流のピーク値が大きい突入電流となる。そのため、低周波リアクタ2、昇圧手段の高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンス値によっては、短絡耐力の小さい逆流防止ダイオードを破壊させてしまう恐れがある。スイッチング手段5aおよび5bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上に制御してから短絡手段10を短絡すれば、突入電流が流れないので、逆流防止ダイオードを保護できる。
The order of the operations of the short-circuit means 10 and the switching means 6a and 6b is such that when the
以上のように、本実施の形態の直流電源装置の損失は、図5に示した本実施の形態の損失―電源電流特性例のように、電源電力に基づいて(直流負荷9の負荷に応じて)、短絡手段10を開閉することで、広い範囲で損失の小さい直流電源装置を実現することができる。 As described above, the loss of the DC power supply device according to the present embodiment is based on the power supply power (according to the load of the DC load 9) as in the loss-power supply current characteristic example of the present embodiment shown in FIG. Thus, by opening and closing the short-circuit means 10, it is possible to realize a DC power supply device with a small loss over a wide range.
また、低周波リアクタ2を使用する場合は、短絡手段10を開放させ、低周波リアクタ2を使用しない場合は短絡手段10を短絡させているので、リアクタに電流が流れているときでも、高電圧を発生させずにリアクタの切り替えを実現できる。さらに低周波リアクタ2に流す電流は本実施の形態の直流電源装置で流すことができる最大電流に比べて小さい電流で良いので、低周波リアクタを使用した従来の電源装置よりも低周波リアクタ2を小型化して安価にできる。 Moreover, when the low frequency reactor 2 is used, the short-circuit means 10 is opened, and when the low-frequency reactor 2 is not used, the short-circuit means 10 is short-circuited. Reactor switching can be realized without generating Furthermore, since the current flowing through the low frequency reactor 2 may be smaller than the maximum current that can be flowed by the DC power supply device of the present embodiment, the low frequency reactor 2 is made to be lower than the conventional power supply device using the low frequency reactor. Smaller and cheaper.
また、直流電源装置を停止することなく、短絡手段10を開閉させることができるので、本実施の形態の電源装置を備えた空気調和装置において、省エネ性、快適性を損なうことがない。 Moreover, since the short-circuit means 10 can be opened and closed without stopping the DC power supply device, the air-conditioning apparatus provided with the power supply device of the present embodiment does not impair energy saving and comfort.
また、スイッチング手段6aおよび6bにSiCなどのワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、スイッチング損失が減少するので、スイッチング手段6aおよび6bのオン/オフの動作周波数を大きくして、高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンスを小さくできるが、一方で、低周波リアクタ2と高周波リアクタ5aおよび5bのインダクタンスの差が大きくなり、短絡手段10を短絡させて、低周波リアクタ2に電流が流れないようにすると、突入電流が流れやすくなってしまう。しかし、本実施の形態ではスイッチング手段6aおよび6bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから、短絡手段10を短絡するようにしているので、突入電流が流れないようにでき、高周波リアクタの低インダクタンス化、逆流防止ダイオードの小容量化が可能となる。
Further, when a wide band gap semiconductor such as SiC is used for the switching means 6a and 6b, the switching loss is reduced. Therefore, the on / off operating frequency of the switching means 6a and 6b is increased, and the high-
なお、図6のように低周波リアクタ2と短絡手段10が、整流手段3と昇圧手段の間に接続されている構成であっても、上述の内容と同様の動作で、同様の効果を得ることは言うまでも無い。ただし、この場合、低周波リアクタ2は直流のもの、短絡手段10は、図1の構成に比べて耐圧の高いものを選定する必要がある。 Even if the low-frequency reactor 2 and the short-circuit means 10 are connected between the rectifier means 3 and the booster means as shown in FIG. 6, the same effect is obtained with the same operation as described above. Needless to say. However, in this case, it is necessary to select a low-frequency reactor 2 having a direct current and a short-circuit means 10 having a higher breakdown voltage than the configuration of FIG.
このように、本実施の形態の直流電源装置は、並列接続した低周波リアクタ2および短絡手段10を交流電源1と昇圧手段(昇圧手段8a,8b)の間に備え、低負荷状態では、短絡手段10を開放してインダクタンスの大きい低周波リアクタを使用するとともに、昇圧手段を形成しているスイッチング手段の動作を停止させ、一方、高負荷状態では、昇圧手段を形成しているスイッチング手段を動作させるとともに短絡手段10を短絡して低周波リアクタ2に電流が流れないようにすることとした。これにより、回路損失を低く抑えることができる。また、短絡手段10を短絡する場合には、昇圧後の直流電圧が交流電源1から出力される交流電圧のピーク値よりも高くなったことを確認してから短絡することとしたので、低周波リアクタ2に電流が流れている状態で短絡手段10を短絡させても低周波リアクタ2に高電圧を発生させず短絡手段10等の周辺部品を保護できる。また、低周波リアクタ2に流れる電流は、直流電源装置が流すことのできる最大電流よりも小さいので、その分小型化することができる。
As described above, the DC power supply device according to the present embodiment includes the low-frequency reactor 2 and the short-circuit means 10 connected in parallel between the AC power supply 1 and the boosting means (boost means 8a and 8b). The low frequency reactor having a large inductance is used by opening the
また、スイッチング手段をワイドバンドギャップ半導体で構成すると、スイッチング損失が小さくスイッチング手段のオン/オフの動作周波数を上げることができ、高周波リアクタ5a,5bのインダクタンスをさらに小さくしても、リアクタを切り替える際にはスイッチング手段6a,6bを動作させて、平滑手段4の両端電圧を電源電圧のピーク値以上にしてから低周波リアクタ2を短絡手段10により短絡させているので、高周波リアクタ5a,5bのインダクタンスが小さくても低周波リアクタ2を短絡手段10により短絡させた瞬間の突入電流を小さくできる。
Further, when the switching means is composed of a wide band gap semiconductor, the switching loss is small and the on / off operating frequency of the switching means can be increased. Even when the inductances of the
実施の形態2.
実施の形態2では、実施の形態1よりも損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a DC power supply device capable of further reducing the loss as compared with the first embodiment will be described.
図7は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態2の構成例を示す図である。図7においては、実施の形態1で説明した直流電源装置(図1参照)と共通の構成要素に同一の符号を付している。すなわち、本実施の形態の直流電源装置は、図1に示した直流電源装置に対して短絡手段15を追加したものであり、この短絡手段15は昇圧手段8aおよび8bに対して並列に接続されている。具体的には、一方を整流手段3の+側出力端子に、もう一方は逆流防止ダイオード7a,7bのカソードに接続されている。短絡手段15はB接点型の機械式リレーのように、無通電時にオン、通電時にオフするような機構でも良い。本実施の形態の直流電源装置において、制御手段14は、短絡手段15への出力信号線が接続されており、実施の形態1で制御対象としていた短絡手段10,17およびスイッチング手段6a,6bに加えて、短絡手段15を制御する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the second embodiment of the DC power supply device according to the present invention. In FIG. 7, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the DC power supply device (see FIG. 1) described in the first embodiment. That is, the DC power supply of this embodiment is obtained by adding a short-circuit means 15 to the DC power supply apparatus shown in FIG. 1, and this short-circuit means 15 is connected in parallel to the boosting
図8−1および図8−2を用いて、本実施の形態の直流電源装置の動作を説明する。図8−1および図8−2は、実施の形態2の制御手段14の動作を示すフローチャートであり、実施の形態1の説明で使用した図2のフローチャートに対して、ステップS201〜S209を追加したものである。本実施の形態では、実施の形態1と共通の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
The operation of the DC power supply device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 8A and 8B are flowcharts illustrating the operation of the
なお、初期状態では、短絡手段15状態フラグ=1(短絡)、短絡手段15動作時間カウンタ=0(リセット状態)とする。 In the initial state, the short circuit means 15 state flag = 1 (short circuit) and the short circuit means 15 operating time counter = 0 (reset state).
制御手段14は、ステップS12においてスイッチング手段状態フラグ=0(停止中)の場合(ステップS12:No)、短絡手段15状態フラグを確認する(ステップS201)。短絡手段15状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS201:Yes)、短絡手段15を短絡するとともに、短絡手段15状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS202,S203)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段15状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS201:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 When the switching means state flag = 0 (stopped) in step S12 (step S12: No), the control means 14 checks the short circuit means 15 state flag (step S201). When the short-circuit means 15 state flag = 0 (open) (step S201: Yes), the short-circuit means 15 is short-circuited, and the short-circuit means 15 state flag is set to 1 (short-circuit) (steps S202 and S203), and the control operation ends. It becomes. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation. On the other hand, when the short circuit means 15 state flag = 1 (short circuit) (step S201: No), the control operation ends here. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
また、制御手段14は、ステップS5において負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合(ステップS5:No)、短絡手段15状態フラグを確認する(ステップS204)。 Moreover, the control means 14 confirms the short circuit means 15 state flag, when the load state flag = 1 (high load mode) in Step S5 (Step S5: No) (Step S204).
短絡手段15状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS204:Yes)、制御手段14は、短絡手段15を開放し(ステップS205)、短絡手段15動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS206)。その後、短絡手段15動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS207)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS207:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS207:Yes)、制御手段14は、短絡手段15動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段15状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS208,S209)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段15状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS204:No)、ステップS15へ遷移する。 When the short-circuit means 15 state flag = 1 (short-circuit) (step S204: Yes), the control means 14 opens the short-circuit means 15 (step S205) and starts counting by the short-circuit means 15 operation time counter (step S206). . Thereafter, it is monitored whether or not the count of the short-circuit means 15 operation time counter has reached a predetermined value (here, 100 ms as an example) (step S207). When the count value is less than 100 ms, the monitoring is continued (step S207: No), and when the count value reaches 100 ms (step S207: Yes), the control means 14 clears (resets) the short-circuit means 15 operating time counter. At the same time, the short-circuit means 15 state flag is set to 0 (open) (steps S208 and S209), and the control operation ends. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation. On the other hand, when the short-circuit means 15 state flag = 0 (open) (step S204: No), the process proceeds to step S15.
なお、ステップS206〜S208の処理は、短絡手段15が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS206〜S208の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段15の動作時間に合わせた値とすれば良い。一方、ステップS202では、短絡手段15の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段15の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS206〜S208のように短絡手段15の動作時間を考慮した動作としても良い。 In addition, the process of step S206-S208 is a process in preparation for when it takes time until the operation | movement is complete | finished after the short circuit means 15 starts operation | movement like a mechanical relay, and when operation time does not take, The processing in steps S206 to S208 may be omitted. Further, the count value (100 ms) is not limited to this, but may be a value that matches the operating time of the short-circuit means 15. On the other hand, in step S202, the operation time of the short-circuit means 15 is not considered, but this is because the influence is small even if the operation time of the short-circuit means 15 is somewhat delayed. It is good also as operation which considered operation time.
ここで、直流負荷9が小さく、負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合は、短絡手段10は開放、短絡手段15は短絡、スイッチング手段6aおよび6bは停止しており、電源電流は、低周波リアクタ2→整流手段3→短絡手段15→平滑手段4の経路を流れる。電源電流の波形は、実施の形態1とほぼ同様であるが、逆流防止ダイオード7aおよび7bを電流が流れないので、実施の形態1の直流電源装置と比較して、逆流防止ダイオード7aおよび7bでの損失をさらに低減することができる。
Here, when the
また、直流負荷9が大きく、負荷状態フラグ=1(高負荷モード)の場合は、短絡手段10は短絡、短絡手段15は開放、スイッチング手段6aおよび6bは動作しており、この場合の動作は実施の形態1と同様である。
When the
このように、本実施の形態の直流電源装置は、昇圧手段8aおよび8bと並列に接続された短絡手段15をさらに備え、低負荷状態においては、短絡手段15を短絡することとした。これにより、負荷が小さいときは、逆流防止ダイオード7aおよび7bに電流が流れなくなり、逆流防止ダイオード7aおよび7bでの損失がなくなるので、実施の形態1よりも損失を小さくすることができる。
As described above, the DC power supply device of the present embodiment further includes the short-circuit means 15 connected in parallel with the boosting
また、昇圧手段が一つであっても、複数であっても、短絡手段15は整流手段と平滑手段の間に接続されているので、短絡手段15を短絡することで、一つあるいは、複数の逆流防止ダイオードでの損失を低減することができる。 Even if there is one or a plurality of boosting means, the short-circuit means 15 is connected between the rectifying means and the smoothing means. The loss in the backflow prevention diode can be reduced.
実施の形態3.
実施の形態2では、逆流防止ダイオードを短絡手段15により短絡させて低負荷状態での損失を低減させる直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、突入電流防止回路との組み合わせにより損失をさらに低減することが可能な直流電源装置について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the DC power supply device has been described in which the backflow prevention diode is short-circuited by the short-circuit means 15 to reduce the loss in the low load state. However, in this embodiment, the loss is reduced by the combination with the inrush current prevention circuit. A DC power supply that can be further reduced will be described.
図9は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態3の構成例を示す図である。本実施の形態の直流電源装置は、実施の形態2で説明した直流電源装置(図7参照)が備えていた短絡手段10の一方の端子の接続先を、低周波リアクタ2では無く、突入電流防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方(交流電源1側)に変更したものである。すなわち、本実施の形態の短絡手段10は、直列接続されている突入電流防止用抵抗器16および低周波リアクタ2に対して並列に接続され、直流電源装置は、短絡手段10を短絡することにより、突入電流防止用抵抗器16および低周波リアクタ2に電流が流れないようにできる構成となっている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the third embodiment of the DC power supply device according to the present invention. In the DC power supply device of this embodiment, the connection destination of one terminal of the short-circuit means 10 provided in the DC power supply device (see FIG. 7) described in Embodiment 2 is not the low frequency reactor 2 but an inrush current. The
実施の形態1や実施の形態2の直流電源装置では、電源投入動作が完了すると、短絡手段17を短絡させた状態を維持し、直流負荷9が大きい場合には短絡手段10を短絡するので、電流は短絡手段17と短絡手段10を流れることになる。これらの短絡手段17および短絡手段10でもわずかにインピーダンスが存在するため、大電流を流した場合、短絡手段17および短絡手段10でも損失が発生してしまう。そこで、本実施の形態では、短絡手段10の一方を、低周波リアクタ2では無く、突入防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方に接続するようにして、短絡手段17での損失発生を回避するようにしている。
In the DC power supply device of the first embodiment or the second embodiment, when the power-on operation is completed, the short-circuit means 17 is maintained in a short-circuited state, and when the
図10−1および図10−2を用いて、本実施の形態の直流電源装置の動作を説明する。図10−1および図10−2は、実施の形態3の制御手段14の動作を示すフローチャートであり、実施の形態2の説明で使用した図8−1および図8−2のフローチャートに対して、ステップS301〜S312を追加したものである。本実施の形態では、実施の形態1,2と共通の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
The operation of the DC power supply device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10-1 and 10-2. FIGS. 10-1 and 10-2 are flowcharts showing the operation of the
なお、初期状態では、短絡手段17状態フラグ=0(開放)、短絡手段17動作時間カウンタ=0(リセット状態)とする。 In the initial state, the short-circuit means 17 state flag = 0 (open) and the short-circuit means 17 operating time counter = 0 (reset state).
制御手段14は、ステップS5において負荷状態フラグ=0(低負荷モード)の場合(ステップS5:Yes)、短絡手段17状態フラグを確認する(ステップS301)。
When the load state flag = 0 (low load mode) in step S5 (step S5: Yes), the
短絡手段17状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS301:Yes)、制御手段14は、短絡手段17を短絡し(ステップS302)、短絡手段17動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS303)。その後、短絡手段17動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS304)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS304:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS304:Yes)、制御手段14は、短絡手段17動作時間カウンタをクリア(リセット)するとともに、短絡手段17状態フラグを1(短絡)に設定し(ステップS305,S306)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段17状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS301:No)、ステップS6へ遷移する。 When the short-circuit means 17 state flag = 0 (open) (step S301: Yes), the control means 14 short-circuits the short-circuit means 17 (step S302) and starts counting by the short-circuit means 17 operation time counter (step S303). . Thereafter, it is monitored whether or not the count of the short-circuit means 17 operating time counter has reached a predetermined value (here, 100 ms is taken as an example) (step S304). If the count value is less than 100 ms, monitoring is continued (step S304: No). If the count value reaches 100 ms (step S304: Yes), the control means 14 clears (resets) the short-circuit means 17 operating time counter. At the same time, the short-circuit means 17 state flag is set to 1 (short-circuit) (steps S305 and S306), and the control operation ends. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation. On the other hand, when the short circuit means 17 state flag = 1 (short circuit) (step S301: No), the process proceeds to step S6.
なお、ステップS303〜S305の処理は、短絡手段17が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、ステップS303〜S305の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段17の動作時間に合わせた値とすれば良い。 In addition, the process of step S303-S305 is a process in preparation for when it takes time until the operation | movement is complete | finished after the short circuit means 17 starts operation | movement like a mechanical relay, and when operation time does not take, The processing in steps S303 to S305 may be omitted. Further, the count value (100 ms) is not limited to this, but may be a value that matches the operating time of the short-circuit means 17.
また、制御手段14は、ステップS19において「直流電圧>電源電圧ピーク値」と判断し(ステップS19:Yes)、短絡手段10を短絡すると(ステップS20)、次に、短絡手段10動作時間カウンタによるカウントを開始する(ステップS307)。その後、短絡手段10動作時間カウンタのカウントが所定値(ここでは、一例として100msとする)に達したかどうかを監視する(ステップS308)。カウント値が100ms未満の場合は監視を継続し(ステップS308:No)、カウント値が100msに達した場合(ステップS308:Yes)、短絡手段10動作時間カウンタをクリア(リセット)し、さらに、短絡手段10状態フラグを1(短絡)に設定する(ステップS309,S21)。 Further, the control means 14 determines that “DC voltage> power supply voltage peak value” in step S19 (step S19: Yes), and short-circuits the short-circuit means 10 (step S20). Counting is started (step S307). Thereafter, it is monitored whether or not the count of the operating time counter of the short-circuit means 10 has reached a predetermined value (here, 100 ms as an example) (step S308). If the count value is less than 100 ms, monitoring is continued (step S308: No). If the count value reaches 100 ms (step S308: Yes), the short-circuit means 10 operation time counter is cleared (reset), and further short-circuited. The means 10 state flag is set to 1 (short circuit) (steps S309 and S21).
なお、ステップS307〜S309の処理は、短絡手段10が機械式リレーのように動作を開始してから動作を終了するまでに時間がかかる場合に備えた処理であり、動作時間がかからない場合は、S307〜S309の処理は省略してよい。また、カウント値(100ms)をこれに制限するわけではなく、短絡手段10の動作時間に合わせた値とすれば良い。また、短絡手段10動作時間カウンタ、短絡手段15動作時間カウンタおよび短絡手段17動作時間カウンタは独立していても良いし、同一のカウンタを使用しても良い。 In addition, the process of step S307-S309 is a process in preparation for when it takes time until the operation | movement is complete | finished after the short circuit means 10 starts operation | movement like a mechanical relay, and when operation time does not take, The processing of S307 to S309 may be omitted. Further, the count value (100 ms) is not limited to this, but may be a value that matches the operating time of the short-circuit means 10. Further, the short-circuit means 10 operating time counter, the short-circuit means 15 operating time counter, and the short-circuit means 17 operating time counter may be independent, or the same counter may be used.
また、制御手段14は、ステップS18において短絡手段10状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS18:No)、短絡手段17状態フラグを確認する(ステップS310)。短絡手段17状態フラグ=1(短絡)の場合(ステップS310:Yes)、短絡手段17を開放するとともに、短絡手段17状態フラグを0(開放)に設定し(ステップS311,S312)、制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。一方、短絡手段17状態フラグ=0(開放)の場合(ステップS310:No)、ここで制御動作終了となる。その後、ステップS1に遷移して動作を継続する。 Further, when the short-circuit means 10 state flag = 1 (short-circuit) in step S18 (step S18: No), the control means 14 checks the short-circuit means 17 state flag (step S310). When the short circuit means 17 state flag = 1 (short circuit) (step S310: Yes), the short circuit means 17 is opened, and the short circuit means 17 state flag is set to 0 (open) (steps S311 and S312), and the control operation ends. It becomes. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation. On the other hand, when the short-circuit means 17 state flag = 0 (open) (step S310: No), the control operation ends here. Thereafter, the process proceeds to step S1 to continue the operation.
なお、ステップS312では、短絡手段17の動作時間を考慮していないが、これは短絡手段17の動作時間が多少遅れても影響が小さいためであり、ステップS303〜S305のように短絡手段17の動作時間を考慮した動作としても良い。 In step S312, the operation time of the short-circuit means 17 is not taken into account, but this is because the influence is small even if the operation time of the short-circuit means 17 is somewhat delayed, and the steps of the short-circuit means 17 are performed as in steps S303 to S305. It is good also as operation which considered operation time.
このように、本実施の形態の直流電源装置は、短絡手段10の一方の端子の接続先を、低周波リアクタ2では無く、突入電流防止用抵抗器16の低周波リアクタ2と接続されていない一方(交流電源1側)とした。これにより、高負荷時に低周波リアクタ2に電流が流れないように短絡手段10が短絡している間は、短絡手段17を短絡していなくても突入電流防止用抵抗器16に電流が流れないようにすることができるので、短絡手段17を開放することができ、短絡手段17での損失を無くすことができる。
Thus, in the DC power supply device of the present embodiment, the connection destination of one terminal of the short-circuit means 10 is not connected to the low-frequency reactor 2 of the inrush
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、損失低減を実現する直流電源装置について説明したが、本実施の形態では、昇圧手段に対して並列に接続されている短絡手段15が異常で短絡し、開放できなくなった場合の保護動作について説明する。
In the first to third embodiments, the DC power supply device that realizes the loss reduction has been described. However, in this embodiment, the short-circuit means 15 connected in parallel to the boosting means is abnormally short-circuited and cannot be opened. The protection operation in the case of failure will be described.
図11は、本発明にかかる直流電源装置の実施の形態4の構成例を示す図である。図11においては、実施の形態3で説明した直流電源装置(図9参照)と共通の構成要素に同一の符号を付している。すなわち、本実施の形態の直流電源装置は、図9に示した直流電源装置に対して過電流保護手段18aおよび18bを追加したものである。過電流保護手段18aはスイッチング手段6aと整流手段3の−側端子の間に、過電流保護手段18bはスイッチング手段6bと整流手段3の−側端子の間に、それぞれ接続されている。制御手段14には、過電流保護手段18aおよび18bからの入力信号線が接続されている。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the fourth embodiment of the DC power supply device according to the present invention. In FIG. 11, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the DC power supply device (see FIG. 9) described in the third embodiment. That is, the direct current power supply device of the present embodiment is obtained by adding overcurrent protection means 18a and 18b to the direct current power supply device shown in FIG. The overcurrent protection means 18a is connected between the switching means 6a and the -side terminal of the rectifying means 3, and the overcurrent protection means 18b is connected between the switching means 6b and the -side terminal of the rectifying means 3. Input signal lines from the overcurrent protection means 18a and 18b are connected to the control means 14.
動作について説明する。まず、制御手段14が、短絡手段10を短絡し、短絡手段15を開放し、短絡手段17を開放し、スイッチング手段6aおよび6bを動作させている状態において、ノイズ等の影響を受けて動作異常が発生し、スイッチング手段6aの短絡時間が長くなってしまった場合の動作について説明する。 The operation will be described. First, in the state where the control means 14 short-circuits the short-circuit means 10, opens the short-circuit means 15, opens the short-circuit means 17, and operates the switching means 6 a and 6 b, the control means 14 operates abnormally under the influence of noise or the like. The operation in the case where the short circuit time of the switching means 6a has become longer will be described.
スイッチング手段6aの短絡時間が長い場合、交流電源1→短絡手段10→整流手段3→高周波リアクタ5a→スイッチング手段6a→整流手段3→交流電源1の経路で電流が流れる。この場合、電源インピーダンスおよび回路のインピーダンスに依存する傾きで電流が増加し、予め設定した保護電流値に達すると、過電流保護手段18aは、制御手段14が出力しているスイッチング手段6aの動作指令に関わらず、スイッチング手段6aの動作を停止させるとともに、異常発生を示す情報(過電流異常情報とする)を制御手段14へ出力する。制御手段14は、過電流保護手段18aから過電流異常情報を受けると、スイッチング手段6aの動作を停止する。
When the short circuit time of the switching means 6a is long, a current flows through the path of the AC power source 1 → the short circuit means 10 → the rectifying means 3 → the
次に、短絡手段15がなんらかの異常で、短絡状態のまま開放できなくなってしまった場合の動作について説明する。 Next, an operation in the case where the short-circuit means 15 has some abnormality and cannot be opened in the short-circuit state will be described.
制御手段14は、短絡手段15の開放の指令を出した後は、開放されていると認識するため、なんらかの異常で開放できなくなってしまった場合でも、異常を検出できずにスイッチング手段6aを動作させてしまう。すると、平滑手段4→短絡手段15→高周波リアクタ5a→スイッチング手段6a→平滑手段4の経路で電流が流れる。この場合、上述した短絡手段15が正常(開放状態)である場合に比べて、電流の増加が早いが、予め設定した保護電流値に達すると、過電流保護手段18aは、制御手段14がスイッチング手段6aの動作指令に関わらず、スイッチング手段6aの動作を停止させるとともに、異常発生を示す情報(過電流異常情報)を制御手段14へ出力する。制御手段14は、過電流保護手段18aから過電流異常情報を受けると、スイッチング手段6aの動作を停止する。異常を検出できずにスイッチング手段6bを動作させた場合の動作も同様である。
Since the control means 14 recognizes that the short circuit means 15 has been opened after issuing a command to open the short circuit means 15, the switching means 6 a is operated without detecting any abnormality even if it becomes impossible to open due to some abnormality. I will let you. Then, a current flows through the path of the smoothing means 4 → the short circuit means 15 → the
ところで、実施の形態2〜4で示した直流電源装置では、短絡手段15の一端は、整流手段3と昇圧手段8aおよび昇圧手段8bの間に接続されているが、図12に示すように短絡手段15の一端が逆流防止ダイオード7aのアノードに接続されている場合を考える。図12のように短絡手段15が逆流防止ダイオード7aに並列に接続され、さらに、別の短絡手段15bが逆流防止用ダイオード7bに並列に接続されていても、低負荷時にスイッチング手段6aおよび6bを動作させないときに短絡手段15および短絡手段15bを短絡させることで、各実施の形態と同様の効果を得ることができる。しかし、短絡手段15の異常(開放できない状態)が発生した状態でスイッチング手段6aを動作させた場合、平滑手段4→短絡手段15→スイッチング手段6a→平滑手段4の経路で電流が流れ、高周波リアクタ5aを電流が通過しないので、本実施の形態の直流電源装置(図11)よりもインピーダンスが小さく、短絡電流の傾きが大きくなり、過電流保護手段18aでの短絡電流の検出が遅れ、スイッチング手段6aが破壊に至るなどの問題が発生する。短絡手段15bを開放できない状態となった場合も同様である。
By the way, in the DC power supply devices shown in the second to fourth embodiments, one end of the short-
このように、短絡手段15に短絡異常が発生した場合でも、短絡電流が高周波リアクタ5a,5bを通過するので、スイッチング手段6a,6bと整流手段3の−側端子の間に過電流保護手段18a,18bを備えることにより、過電流を早期に検出することができ、スイッチング手段6a,6bの過電流保護を実現できる。
Thus, even when a short circuit abnormality occurs in the short circuit means 15, since the short circuit current passes through the
以上のように、本発明は、交流電源から供給された電圧を直流に変換して負荷に供給する直流電源装置として有用である。 As described above, the present invention is useful as a DC power supply device that converts a voltage supplied from an AC power supply into a direct current and supplies it to a load.
1 交流電源、2 低周波リアクタ、3 整流手段、4 平滑手段、5a,5b 高周波リアクタ、6a,6b スイッチング手段、7a,7b 逆流防止ダイオード、8a,8b 昇圧手段、9 直流負荷、10,15,17,15b 短絡手段、11 電源電流検出手段、12 電源電圧検出手段、13 直流電圧検出手段、14 制御手段、16 突入電流防止用抵抗器、18a,18b 過電流保護手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply, 2 Low frequency reactor, 3 Rectification means, 4 Smoothing means, 5a, 5b High frequency reactor, 6a, 6b Switching means, 7a, 7b Backflow prevention diode, 8a, 8b Boosting means, 9 DC load, 10, 15, 17, 15b Short-circuit means, 11 Power supply current detection means, 12 Power supply voltage detection means, 13 DC voltage detection means, 14 Control means, 16 Inrush current prevention resistor, 18a, 18b Overcurrent protection means.
Claims (13)
直流電圧を平滑する平滑手段と、
前記整流手段の入力側または出力側に接続された第1のリアクタと、
前記第1のリアクタに並列に接続された短絡手段と、
前記整流手段と前記平滑手段の間に接続され、第2のリアクタ、スイッチング手段および逆流防止ダイオードからなる一つ以上の昇圧手段と、
前記短絡手段と前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、
交流電源から前記整流手段へ流れる電流を検出する電源電流検出手段と、
前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段の動作を停止し、
電源電力が所定の電力値以上の場合、前記スイッチング手段を動作させて直流電圧が電源電圧のピーク値以上になった後、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする直流電源装置。 Rectifying means for rectifying the AC voltage of the AC power source into a DC voltage;
Smoothing means for smoothing the DC voltage;
A first reactor connected to the input side or output side of the rectifying means;
Shorting means connected in parallel to the first reactor;
One or more boosting means connected between the rectifying means and the smoothing means, and comprising a second reactor, a switching means and a backflow prevention diode;
Control means for operating the short-circuit means and the switching means;
A power source current detecting means for detecting a current flowing from an AC power source to the rectifying means;
Power supply voltage detection means for detecting the voltage of the AC power supply;
With
The control means includes
Obtain power supply power from the current detected by the power supply current detection means and the voltage detected by the power supply voltage detection means,
When the power supply power is less than a predetermined power value, after the short-circuit means is opened, the operation of the switching means is stopped,
If the source power is less than a predetermined power value, after the DC voltage to operate the switching means is equal to or greater than the peak value of the supply voltage, the DC power supply device according to claim Rukoto to short-circuit the short circuit means.
前記制御手段は、Si半導体で構成されたスイッチング手段に比べて、前記スイッチング手段のオン、オフの動作周波数を高くし、前記第2のリアクタのインダクタンス値を小さくしていることを特徴とする請求項1または2に記載の直流電源装置。 The switching means is composed of a wide band gap semiconductor,
The control means is characterized in that the on / off operating frequency of the switching means is made higher and the inductance value of the second reactor is made smaller than that of the switching means made of Si semiconductor. Item 3. The DC power supply device according to Item 1 or 2.
前記制御手段は、
前記電源電流検出手段が検出した電流および前記電源電圧検出手段が検出した電圧から電源電力を求め、
電源電力が所定の電力値未満の場合、前記短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段の動作を停止し、前記スイッチング手段の動作を停止した後に前記第2の短絡手段を短絡し、
電源電力が所定の電力値以上の場合、前記第2の短絡手段を開放した後に前記スイッチング手段を動作させて直流電圧が電源電圧のピーク値以上になった後、前記短絡手段を短絡させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の直流電源装置。 A second short-circuiting means connected in parallel with the series part of the second reactor of the boosting means and the backflow prevention diode;
The control means includes
Obtain power supply power from the current detected by the power supply current detection means and the voltage detected by the power supply voltage detection means,
If the power supply power is less than a predetermined power value, stop the operation of the switching means after opening the short-circuit means, short-circuit the second short-circuit means after stopping the operation of the switching means,
When the power supply power is equal to or higher than a predetermined power value, the switching means is operated after opening the second short-circuit means, and the short-circuit means is short-circuited after the DC voltage becomes equal to or higher than the peak value of the power-supply voltage. The direct-current power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein
交流電源と前記第1のリアクタの間または前記第1のリアクタと前記整流手段の入力側の間に接続された突入電流防止用抵抗器と、
前記突入電流防止用抵抗器と並列に接続された第3の短絡手段と、
を備え、
前記短絡手段が、前記突入電流防止用抵抗器と前記第1のリアクタとの直列部分と並列に接続されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の直流電源装置。 The first reactor is connected to the input side of the rectifying means;
An inrush current preventing resistor connected between an AC power source and the first reactor or between the first reactor and the input side of the rectifying means;
A third short-circuit means connected in parallel with the inrush current preventing resistor;
With
It said shorting means is a DC power supply device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is connected in parallel with the series portion between the first reactor and the rush current prevention resistor .
直流電圧を平滑する平滑手段と、 Smoothing means for smoothing the DC voltage;
前記整流手段の入力側に接続された第1のリアクタと、 A first reactor connected to the input side of the rectifying means;
前記第1のリアクタに並列に接続された短絡手段と、 Shorting means connected in parallel to the first reactor;
前記整流手段と前記平滑手段の間に接続され、第2のリアクタ、スイッチング手段および逆流防止ダイオードからなる一つ以上の昇圧手段と、 One or more boosting means connected between the rectifying means and the smoothing means, and comprising a second reactor, a switching means and a backflow prevention diode;
前記短絡手段と前記スイッチング手段を動作させる制御手段と、 Control means for operating the short-circuit means and the switching means;
交流電源と前記第1のリアクタの間または前記第1のリアクタと前記整流手段の入力側の間に接続された突入電流防止用抵抗器と、 An inrush current preventing resistor connected between an AC power source and the first reactor or between the first reactor and the input side of the rectifying means;
前記突入電流防止用抵抗器と並列に接続された第3の短絡手段と、 A third short-circuit means connected in parallel with the inrush current preventing resistor;
を備え、 With
前記短絡手段が、前記突入電流防止用抵抗器と前記第1のリアクタとの直列部分と並列に接続されていることを特徴とする直流電源装置。 The DC power supply device characterized in that the short-circuit means is connected in parallel with a series portion of the inrush current preventing resistor and the first reactor.
The heat pump water heater, characterized in that it comprises a motor driving device according to claim 1 0.
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