JPH01315265A - 整流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、整流装置、特に直流電圧を昇圧するための
昇圧チョ・イパ回路を用いた整流装置に関する。

［従来の技術１ 第８図〜第１０図は、例えば昭和５９年電気学会全国大
会Ｎα４６４号に示された従来の整流装置の基本構成図
である。

第８図において、１は商用電源、２は商用電源１の交流
電力を直流に変換するダイオードブリッジ、３は変換さ
れた直流電力中のノイズ成分を除去するノイズフィルタ
であり、このノイズフィルタ３の出力端には直流電圧を
昇圧する昇圧チョッパ回路４が接続されている。

昇圧チョッパ回路４は、直流出力ラインＬ１に直列に接
続したチョークコイル４ａと、チョークコイル４ａの出
力側において、ラインＬｌ、Ｌ２間に接続したスイッチ
ング用のＦＥＴ４ｂと、チョークコイル４ａの出力側に
直列に接続したダイオード４ｃと、ダイオード４ｃの出
力側においてラインＬＬ、Ｌ２間に接続した平滑コンデ
ンサ４ｄとから構成されている。５はノイズフィルタ３
と昇圧チョッパ回路４間のラインＬ２に設けた電流検出
回路で、昇圧チョッパ回路４の通流電流を検出するもの
である。６は昇圧チョッパ回路４の出力端に接続された
出力電圧検出器、７は昇圧チョッパ回路４の出力端に接
続された他の制御装置で、昇圧チョッパ回路４の出力を
交流に変換して負荷８に供給するインバータ７ａと、イ
ンバータ７ａを制御する制御回路７ｂとを備えている。

電流指令回路９は、出力型検出器６で検出した昇圧チョ
ッパ回路４の出力電圧と他の制御装置７の制御回路７ｂ
において負荷８に供給される設定電圧値を指令する出力
電圧設定値Ｅｏとの差電圧を検出すると共に、商用電源
１からの入力電圧の位相を検出し、この差電圧と入力電
圧の位相から電流指令値Ｉ、を演算し出力するものであ
る。

電流波形制御回路１０は、電流指令回路９からの電流指
令値ｌ、と電流指令回路５からの通流電流検出信号とに
基づいて、電流指令値１１に対して一定のヒステリシス
幅を持った目標値（目標の上限値Ｉ２、目標の下限値Ｉ
３）を決定して、この一定のヒステリシス幅内でチョー
クコイル４ａの通流電流の増減を繰り返すようにＦＥＴ
４　ｂを駆動するＦＥＴ駆動信号を出力する。

前記電流波形制御回路ＩＯは、第１０図に示すようにヒ
ステリシス付き比較器１０ａと、減算器１０ｂとから構
成されている。１０ｃ〜１０ｈに抵抗器である。

次に動作について説明する。

商用電源１から供給される交流はダイオード４ブリツジ
２により全波整流され、ノイズフィルタ３を介して昇圧
チョンパ回路４に入力される。昇圧チョッパ回路４では
、ＦＥＴ４ｂがオンしてチョークコイル４ａの通流電流
を増加させ、ＦＥＴ４ｂがオフすると、電流はダイオー
ド４Ｃを通して平滑コンデンサ４ｄに充電される。以下
ＦＥＴ４ｂのオン、オフにより上記動作を繰り返すこと
により直流電圧を昇圧させ、これを負荷８の制御装置７
により所定の周波数及び電圧の交流電力に変換して負荷
８に供給する。

一方、電流指令回路９では、出力電圧検出器６からの検
出電圧と制御装置７からの設定電圧Ｅ。

及び交流入力電圧の位相に基づいて設定電圧と検出電圧
との差に応じた電流指令値を算出し、これを電流波形制
御回路１０に入力する。電流波形制御回路１０では、こ
れを構成する減算器１０ｂの入力端子１０ｂ−１に通流
電流検出信号が、入力端子１０　ｂ−２に電流値指令信
号Ｉ、が入力され、両信号の差を演算する。その差信号
と出力電圧設定値は、ヒステリシス付き比較器８ａで比
較されて、上述した電流値指令信号■１に対して目標の
上限値Ｉ２と目標の下限値Ｉ、とのヒステリシス幅を持
った目標値を出力する。そして、ヒステリシス付き比較
器８ａは、通流電流検出信号が目標の上限値■２を越え
ると［Ｈ］を、目標の下限値■３を越えると［Ｌ］とな
るＦＥＴ駆動信号を出力する。このＦＥＴ駆動信号によ
って、第９図に示したように、通流電流検出信号は図中
１４に示したように増減が繰り返され、入力電流と電圧
が同相となり、力率１００％となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の整流装置は、上記のように構成されているので、
入力電圧波形の零点付近でも、ヒステリシス幅が同じに
なり、この部分での入力電流のリップルが大きくなり、
電流波形が歪むという問題があった。

この発明は、このような問題を解消するためになされた
もので、入力電流のリップルを少なくし、電流の波形の
歪みを抑えて精度よく制御が可能な整流装置を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の整流装置は、交流を直流に変換する整流回路
と、この整流回路からの直流電圧を昇圧する昇圧チョッ
パ回路と、この昇圧チョッパ回路を通流する電流を検出
する電流検出手段と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検
出する電圧検出手段と、この電圧検出手段で検出した出
力型、圧と負荷への出力電圧を設定する設定電圧値との
差を検出すると共に該差電圧と交流入力電圧の位相とか
ら電流指令値を算出する電流指令手段と、この電流指令
手段からの電流指令値と前記電流検出手段で検出された
通流電流検出信号とを比較し、その比較結果に基づいて
目標の上限値と下限値の幅が入力端子波形に同期して変
化するように昇圧チョッパ回路のスイッチング素子をオ
ン、オフして通流電流波形を制御する電流波形制御手段
とを備えてなるものである。

［作　用］ この発明においては、電流波形制御手段が、電流検出手
段からの通流電流検出信号と電流指令手段からの電流指
令値とを比較し、その比較結果に基づいて通流電流波形
の目標の上限値と下限値の幅が入力電圧波形に同期して
その零点で零となるように昇圧チョッパ回路のスイッチ
ング素子をオン、オフ制御することになり、これによっ
て電流波形の歪みを抑え、高精度の出力電圧制御を可能
にする。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、この発明による整流装置の一実施例を示す全
体の構成図、第２図は本実施例における電流波形制御回
路の具体的構成図、第３図は本実施例における入力電圧
と電流の波形図である。

第１図において、第９図と同一符号は同一部分を表わし
ている。また、１１は電流検出器５からの通流電流検出
信号と電流指令回路９からの電流指令値１１に基づいて
目標の上限値と下限値が入力電圧に応じて可変となるよ
うに電流波形を制御゛するものである。

前記電流波形制御回路１１は、第２図に示すように電流
指令値１１を入力とする増幅器１１ａ。

１１ｂと、この増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力信号の一方
を選択的に出力するアナログスイッチ１１Ｃと、アナロ
グスイッチｌｌｃからの出力信号と電流検出器５からの
通流電流検出値とを比較する比較器１０ｄとから構成さ
れている。また、１１ｅ〜ｌｌｉは抵抗器である。

次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

第１図において、第９図と同一符号で示した回路部の動
作は同一であるので、その説明は省略し、第９図の異な
る回路部の動作を重点に述べる。

即ち、電流指令回路９から出力された電流指令値１１は
それぞれの増幅器１１ａ、ｌｌｂの子端子に入力され、
増幅される。

ここで、それぞれの増幅器１１ａ、Ｉｌｂは、第３図に
示すようにその増幅度が異なり、例えば増幅器１１ａの
増幅度が高く振幅を太き（して目標の上限値■５を決定
し、もう一方の増幅器１１ｂの増幅度が低く振幅を小さ
くして木曜値の下限Ｉ６を決定する。同図からも明かな
ように、目標の上限値■、と、目標の下限値Ｉ６との差
は、振幅差だけであるから、目標の上限値Ｉ、と、目標
の下限値■、の変化は、電流指令値Ｉ、の変化に応じて
変わっている。各増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力は、アナ
ログスイッチｌｌｃを通して選択的に比較器ｌｉｄの非
反転入力端に入力されるものであるが、アナログスイッ
チｌｌｃが比較器１１ｄの出力端からフィードバックさ
れる出力信号により目標の上限値Ｉ、を決定する増幅器
１１ａの出力信号が選択されている時、通流電流検出信
号が目標の上限値Ｉ５を越えると、比較器ｌｉｄの出力
がｒ）ｌ］となる。その結果、ＦＥＴ４ｂがオフになる
と共に、アナログスイッチ９ｄは目標の下限値Ｉ６を決
定する増幅器１１ｂを選択する。

また、通流電流検出信号が目標下限値Ｉ６を越えると、
比較器ｌｉｄの出力がｒｌ、］となる。その結果、ＦＥ
Ｔ４ｂがオンになると共に、目標の上限値Ｉ、を決定す
る増幅器１１ａを選択するようになっている。このよう
にして、通流電流検出信号は、第３図のＩ、に示すよう
に電流指令値に応じて増減する。そして、上限値Ｉ、と
下限値Ｉ。

による通流電流検出信号のヒステリシス幅は入力電圧Ｅ
、の零点付近で零となり、この部分での入力電流のリッ
プルがなくなり、電流波形の歪みを抑えて精度よく出力
電圧の制御が可能になる。

上記の実施例では、電流波形制御回路１１をハードウェ
アで構成した場合について述べたが、マイクロコンピュ
ータ等を用いてソフトウェアで構成することができる。

第４図はその一例を示すフローチャートである。

なお、その処理回路の構成は省略する。

まず、ステップＳ１において、電流指令回路９から出力
される電流指令値を読み込む。次のステップＳ２では、
読み込んだ電流指令値をＡ倍してメモリの所定エリアＸ
に入れる。次にステップＳ３に移行して読み込んだ電流
指令値を１７８倍してメモリの所定エリアＹに入れる。

その後、ステップＳ４において、チョークコイルに流れ
る電流を検出して、これをメモリの所定エリアＺに入れ
る。

次のステップＳ５では、ＸとＺの内容を比較してｘ＜Ｚ
かを判定し、ｘくＺの時、ステップＳ６に移行してＦＥ
Ｔをオフにする。又、Ｘ＜Ｚでないと判定された時はス
テップＳ７に進み、Ｙ＞Ｚかを判定する。ここで、Ｙ＞
Ｚであると判定された時は、ステップＳ８に進み、ＦＥ
Ｔをオンにする。又、Ｙ＞Ｚでないと判定された場合は
ステップＳ１に戻る。

また、上記実施例では、電流波形制御回路９に比較Ｒ３
１１ｄとアナログスイッチｌｌｃを用いた場合を示した
が、これに代えて第５図に示したように、ウィンドコン
パレータ１２ａ、１２ｂと、フリップフロップ１２ｃを
用い、初段の増幅器１１３．１１ｂで目標の上限値と下
限値を決定し、ウィンドコンパレータ１２ａ、１２ｂで
上限を越えるか、または下限以下になるがで、ｒ）（］
レベルの信号が順次繰り返されながら出力される。従っ
てこの信号によってフリップフロップ１２ｃが上限を越
えた時にＦＥＴ４ｂがオフし、下限以下の時にＦＥＴ４
ｂをオンさせるようにしても同様の効果が得られる。

第６図は、昇圧チョッパ回路の制御手段と他の制御装置
の動作電源を同一にでき、かつ両者間の信号の送受信を
直接できるようにした本発明による整流装置の他の実施
例を示す全体の構成図である。

同図において、第１図と同一符号は同一部分を表わして
いる。また、１３は出力電圧検出器６からの検出電圧値
及び商用電源１の入力電圧波形が入力される一次側とそ
の二次側間を電気的に絶縁して一次側の入力を二次側へ
伝達する信号伝達回路であり、この信号伝達回路１３は
、第７図に示すように、三角波発生回路１３ａと、この
三角波発生回路１３ａからの三角波信号を一方の入力と
し、出力電圧検出器６からの出力電圧■、または交流入
力電圧波形■２を他方の人力とするコンパレータ１３ｂ
、’１３ｃと、この各コンパレータ１３ｂ、１３ｃによ
りパルス幅変調されたそれぞれのＰＷＭ信号Ｗ１又はＷ
２により動作されるフォトカプラ１３ｄ、１３ｅと、こ
の各フォトカプラ１３ｄ、１３ｅから出力されるＰＷＭ
信号Ｗ！　。

Ｗ、Ｊを復８周するそれぞれのローパスフィルり１３ｆ
、１３ｇとから構成され、各ローパスフィルタ１３ｆ、
１３ｇで復調された出力電圧値■ど、及び交流入力電圧
波形ｙ２ｍは電流指令回路９に人力される。

なお、第６図において、破線で禍根だ電流指令回路９、
電流波形制御回路１０は昇圧チョッパ回路４のＦＥＴ４
ｂとスイッチング制御する制御回路を構成し、そして電
流検出回路５と電流波形制御回路１０との間、及び電流
波形制御回路１０とＦＥＴ４ｂとの間フォトカプラ、又
は絶縁トランス等によって電気的に絶縁されている。

次に、上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

第６図において、第１図と同一符号で示された回路部の
動作は同一であるので、その説明を省略し、第１図と異
なる回路部の動作を重点に述べる。

出力電圧検出器６で検出された出力電圧値Ｖ。

が信号伝達回路１３に入力すると、該出力電圧値■１は
コンパレータ１３ｂにおいて三角波発生回路１３ａから
の三角波Ｗ１によってＰＷＭ　（パルス幅変調）信号Ｗ
２に変換される。

一方向用電源１から得られる入力電圧波形■２は、コン
パレータ１３ｃにおいて三角波発生回路１３ａからの三
角波Ｗ１によりＰＷＭ信号Ｗ、に変換される。このＰＷ
Ｍ信号Ｗ２．Ｗ３は、それぞれのフォトカプラ１３ｄ、
１３ｅに入力されることにより光−電変換された、それ
ぞれのローパスフィルタ１３ｆ、１３ｇに出力される。

即ち、信号伝達回路１３の入力側と出力側はフォトカプ
ラ１３ｄ、１３ｅにより信号伝達可能に電気的に絶縁さ
れることによる。

各ＰＷＭ信号Ｗ２．Ｗ、はそれぞれのローパスフィルタ
１３ｆ、１３ｇでアナログ値としての出力電圧値■ど及
び入力電圧波形■２°に復調されて電流指令回路９に送
出される。

電流指令回路９では、これに入力される出力電圧値■ビ
、入力端子波形■２１および他の制御装置７の制御回路
７ｂから出力される出力電圧設定値Ｅ０に基づいて電流
指令値１１を演算し、電流波形制御回路１０に出力する
。以下、第１図と同様に動作して、昇圧チョッパ回路４
を制御することになる。

上記のような第６図の実施例にあっては、昇圧チョッパ
回路４と電流指令回路９及び電流波形制御回路１０との
間は信号伝達回路１３のような信号伝達が可能な回路に
よって電気的に絶縁されているから、電流指令弁と９及
び電流波形制御回路１０を含むチョッパ用制御回路の入
力側及び出力側における一次側と二次側の動作電源が異
なっていても、これに関係なくチョッパ用制御回路と他
の制御装置７との動作電源を同一にできると共に、チョ
ッパ用制御回路と他の制御装置７間での信号のやりとり
を直接行うことができ、また、制御回路のロジック化、
簡略化が可能になる。

なお、上記の実施例では、２つの検出器からの信号を絶
縁して取り出す場合について述べたが、検出器の数が増
えても三角波発生回路は１つで良い。

また、整流装置の制御回路と検出器間の絶縁だけでなく
、他の制御装置の絶縁も可能である。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、電流指令手段からの
電流指令値と、電流検出手段で検出された通流電流検出
信号とを比較し、その比較結果に基づいて目標の上限値
と下限値の幅が入力端子波形に同期して変化するように
昇圧チョッパ回路のスイッチング素子をオン、オフして
通流電流波形を制御するよう構成したものであるから、
入力電圧波形の零点付近でヒステリシス幅も零になり、
この部分での入力電流のリップルがなくなり、電流の歪
みを抑えて精度よ（出力電圧の制御が可能になるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による整流装置の一実施例を示す全体
の構成図、第２図は本実施例における電流波形制御回路
の構成図、第３図は本実施例における入力電圧と電流の
波形図、第４図はこの発明による別の実施例におけるチ
ョッピング制御のフローチャート、第５図はこの発明の
さらに別の実施例を示す電流波形制御回路の構成図、第
６図はこの発明の他の実施例を示す整流装置の構成図、
第７図は第６図における信号伝達回路の構成図、第８図
は従来の整流装置の一実施例を示す全体の構成図、第９
図は従来における入力電圧及び電流の波形図、第１Ｏ図
は従来の電流波形制御回路の構成図である。 １・・・商用電源、２・・・ダイオードブリッジ、３・
・・ノイズフィルタ、４・・・昇圧チョッパ回路、４ａ
・・・チョークコイル、４ｂ・・・ＦＥＴスイッチング
素子、４ｃ・・・ダイオード、４ｄ・・・平滑コンデン
サ、５・・・電流検出回路、６・・・出力電圧検出器、
７・・・他の制御装置、８・・・負荷、９・・・電流指
令回路、１１・・・電流波形制御回路、ｌｌａ、ｌｌｂ
・・・増幅器、１１Ｃ・・・アナログスイッチ、１２ａ
、１２ｂ・・・ウィンドコンパレータ、１２ｃ・・・フ
リップフロップ。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流を直流に変換する整流回路と、この整流回路からの
   直流電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、この昇圧チョ
   ッパ回路を通流する電流を検出する電流検出手段と、昇
   圧チョッパ回路の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
   この電圧検出手段で検出した出力電圧と負荷への出力電
   圧を設定する設定電圧値との差を検出すると共に該差電
   圧と交流入力電圧の位相とから電流指令値を算出する電
   流指令手段と、この電流指令手段からの電流指令値と前
   記電流検出手段で検出された通流電流検出信号とを比較
   し、その比較結果に基づいて目標の上限値と下限値の幅
   が入力電圧波形に同期して変化するように昇圧チョッパ
   回路のスイッチング素子をオン、オフして通流電流波形
   を制御する電流波形制御手段とを備えたことを特徴とす
   る整流装置。