JP6172088B2 - 共振電流制限装置 - Google Patents
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Description
また、点Bは、インバータ回路2への入力電流の経路上であるため、前記入力電流を検知してトランスに電圧を印加することになり、インバータ回路2に供給される電源電圧が低下する問題がある。更に、インバータ回路2では、スイッチング動作の瞬間に入力電流をオンオフすることになるが、一般にトランスには大きな寄生インダクタンスが付随しているため、入力電流のオンオフに伴い大きなスイッチングサージが発生するおそれがある。
点Dでは、電気装置4の消費電流が過渡的に変化する際にコンデンサC2の電流を引き込むため、点Bに挿入する場合と同様に、インバータ回路2に供給される電源電圧が低下する問題がある。また、電気装置4において入力電流をオン・オフする動作がある場合は、電気装置4のスイッチング動作に伴い大きなスイッチングサージが発生するおそれがある。
以下、図9と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図1に示すように、平滑コンデンサC2(第1コンデンサ)とグランドとの間には、コンデンサC0(蓄電素子)が挿入されている。そして、コンデンサC2及びC0の共通接続点と、駆動用電源11との間には、インダクタL3及びNチャネルMOSFET_S1の直列回路が接続されている。
電気装置4が電源端子から引き込む電流に共振電流成分が含まれない場合は、電圧V2をコンデンサC0の端子電圧に置き換えることができる。なぜなら、電気装置4に共振電流成分が流れない場合、インダクタL1、L2から供給される共振電流成分は、全てコンデンサC2及びC0の直列回路に流れることになるからである。
以下、第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第1実施形態における電圧V1に替えて、インダクタL1、L2を通過する電流の変動分を検出し、その変動分に比例する電圧変動が電圧V2に現れるようにコンデンサC0の電圧を制御しても良い。電流の変動分に共振周波数の成分が含まれていれば、これにより電圧V2(すなわち、電気装置4の電源電圧)にも共振電流に比例する電圧変動が発生することになる。
加えて、電圧制御器34を昇圧チョッパとして構成したので、コンデンサC0の端子電圧が変動する幅(ピーク・トゥー・ピーク値)が大きい場合でも、それに応じて指令電圧を大きく上昇させることができるため、共振を確実に抑制できる。
図7に示すように、第3実施形態の電気装置システムは、コンデンサC2及びC0の直列回路と、電気装置4との間を接続する正側電源ラインにインダクタL2が挿入されており、電気装置4に並列に平滑コンデンサC3が接続されている。また、コンデンサC2及びC0の直列回路にはインバータ回路41が接続されており、インバータ回路41はモータ42を駆動制御する。インバータ回路41及びモータ42は、電気装置43を構成している。
図8に示すように、第4実施形態の電気装置システムは、電圧制御器22に替わる電圧制御器51が配置されており、電圧制御器51はシリーズレギュレータ(S/R)として構成されている。このように構成した場合も、第1実施形態と同様の効果が得られる。
駆動用電源11は、必ずしも電気装置4に内蔵されている駆動用電源を用いる必要はなく、独立した電源を用いても良い。
また、電圧制御器22やコンデンサC0の一端を電気装置4のGNDに接続しているが、必ずしもそれに限るものではない。これらを電源端子に並列に且つコンデンサC2に直列に接続できれば、任意の箇所に接続することができる。
インダクタL1、L2は、必ずしも必要ではなく、コンデンサC1、C2間の配線に寄生するインダクタンス成分を利用しても良い。
電気装置24が存在しないシステムに適用しても良い。
蓄電素子は、コンデンサに限らない。
電気装置は、その他発電機や、UPS(Uninterruptible Power Supply)等であっても良い。
Claims (16)
- 1つ以上のインダクタ(L1、L2、CML1、CML2)、又はインダクタンス成分を有する配線経路と、
この配線経路を通過し、1つ以上のコンデンサ(C2)を経由して構成されるループ状の共振電流経路(15、33、47)に適用され、
前記コンデンサに直列に接続される蓄電素子(C0)と、
駆動用電源(11、45)と、
この駆動用電源から供給される電荷の充放電により、前記蓄電素子の端子電圧を所定の指令電圧に制御することで、前記配線経路に流れる共振電流成分を制限する電圧制御器(22、34、44、51)とを備えることを特徴とする共振電流制限装置。 - 前記コンデンサ及び前記蓄電素子の直列回路には、直流電源(1)が供給されていることを特徴とする請求項1記載の共振電流制限装置。
- 前記コンデンサ及び前記蓄電素子の直列回路は、前記配線経路を経由することなく、電源が供給されて動作する電気装置(4)の電源端子に並列に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の共振電流制限装置。
- 前記電気装置の電源端子の一端は、前記蓄電素子に接続されていることを特徴とする請求項3記載の共振電流制限装置。
- 前記駆動用電源に、前記電気装置の内部で使用されている電源を用いることを特徴とする請求項3又は4記載の共振電流制限装置。
- 前記コンデンサを第1コンデンサ、前記電気装置を第1電気装置とすると、
前記第1コンデンサ及び前記蓄電素子の直列回路は、前記配線経路を経由して、第2コンデンサ(C1)と電源が供給されて動作する第2電気装置(24)の電源端子とに並列に接続されていることを特徴とする請求項3から5の何れか一項に記載の共振電流制限装置。 - 前記電圧制御器(22)は、前記指令電圧を、前記共振電流経路(15)に含まれている全てのインダクタンス成分に印加される電圧の合計から、少なくとも前記共振電流経路の共振周波数を含む周波数帯域での電圧変動を除去するように決定することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記電圧制御器(22)は、前記指令電圧を、前記共振電流経路(15)に含まれている全てのインダクタンス成分に印加される電圧の合計に、前記蓄電素子に直列に接続されているコンデンサの印加電圧を加算した結果から、少なくとも前記共振電流経路の共振周波数を含む周波数帯域での電圧変動を除去するように決定することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記電圧制御器(34)は、前記指令電圧を、前記共振電流経路(33)上の電流値の変動に、前記蓄電素子に印加される電圧の変動が、少なくとも前記共振電流経路の共振周波数を含む周波数帯域において比例するように決定することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記電圧制御器(34)は、前記指令電圧を、前記共振電流経路(33)上の電流値の変動に対して、前記蓄電素子及び前記コンデンサの直列回路に印加される電圧の変動が、少なくとも前記共振電流経路の共振周波数を含む周波数帯域において比例するように決定することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記蓄電素子は、コンデンサであることを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記蓄電素子の静電容量は、当該蓄電素子に直列に接続される前記コンデンサの静電容量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項1から11の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記共振電流経路上に、前記蓄電素子に直列に接続されるコンデンサとは別のコンデンサを1つ以上備え、
前記蓄電素子に直列に接続されているコンデンサの静電容量は、前記別のコンデンサの何れの静電容量よりも小さいことを特徴とする請求項1から12の何れか一項に記載の共振電流制限装置。 - 前記駆動用電源の直流電圧は、前記コンデンサに印加される直流電圧よりも低く設定されていることを特徴とする請求項1から13の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記電圧制御器(22、34、44)は、スイッチング電源回路であることを特徴とする請求項1から14の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
- 前記電圧制御器は、前記指令電圧を、前記蓄電素子に印加される電圧が一方の極性を維持するように決定することを特徴とする請求項1から15の何れか一項に記載の共振電流制限装置。
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