JPH02294275A - 電力変換装置及びそのプリプロセッサ回路 - Google Patents

電力変換装置及びそのプリプロセッサ回路

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JPH02294275A
JPH02294275A JP2092971A JP9297190A JPH02294275A JP H02294275 A JPH02294275 A JP H02294275A JP 2092971 A JP2092971 A JP 2092971A JP 9297190 A JP9297190 A JP 9297190A JP H02294275 A JPH02294275 A JP H02294275A
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JP
Japan
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winding
power
choke
preprocessor
voltage
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Pending
Application number
JP2092971A
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English (en)
Inventor
Marco Venturini
マルコ・ヴェントゥリニ
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Emerson Electric Co
Original Assignee
Emerson Electric Co
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
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    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

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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】 産呈上の利用分野 本発明は電力変換装置、一層詳細には、このような変換
装置に対する補助電力供給に係る。
従来の技術 電力変換装置及び可変速度電動機駆動の設itにあたり
、共通の設ai問題は簡単で低コストの低電圧補助電力
源を{7ることである。比較的低い電圧が電シj機駆動
の制御回路に対し”Cも高電圧のACスイノチに対して
も必要とされる。この問題の一つの典型的な解決策は場
合によっては多正の二次巻線を有する小さい線路周波数
変圧器の使用を含んでいる。概して、この解決策は費用
がかかる.それは一般に込み合っ′Cいる印刷配線回路
に徂くて大きい{4成要素を追加する.またそれは通常
、線路周波数リフブルを除去するため、各独立巻線に対
して大きな電解キャパシタを必要とする.代替的に、小
さいスイッチーモードの電力供給回路が低電圧電力を供
給するのに時折使用されている.これらのスイッチーモ
ードの電力供給回路は高い周波数で作動し、またそれら
の固有の高周波変圧器を有する。しかし、この代替的な
解決策は家電l現器用に設旧されている変換装置のよう
な小さい変換装置と共に使11目゛るのには複FIIで
あり、また通常あまりに費用がかかる。
発明が解決しようと゛Jる課題 本発明のいくつかの課題のなかで第一にあげるべきもの
は、特に家電槻誉に使用するのに通したフロントーエン
ドーヘースの電力変換装置に対する補助電力源を提供す
ることである. 第二の課題は、占有空間が最小ですむこのような補助電
力源を提供することである。
第三の課題は、構成要素の数が最小ですむこのような補
助電力源を提供することである。
第四の課題は、既存のフロント−エンド−ベースの電力
変換装置回路のなかに容易に組み入れられj!#るこの
ような補助電力源をIn供することである. 第五の課題は、費用が少なくてずみ、効率的でかつ信頼
性の高いこのような補助電力源を提供することである。
他の課題及び特徴は以下に一部は自ずから明らかとなり
、また一部は七摘されよう。
課題を解決するための手段 本発明の第一の局面では、電力変換装置は電力を負荷に
供給するためのインバータを含んでいる。
インバータはインバータにより供給される電力の特性を
制御するための半導体制御装置を有する。
電力変換装置は、電力源からの電力を所望の電圧に於け
る実質的に直流の電力に変換してインバタに供給するた
めのプリブロセフザを有する。プリプロセッサは半導体
スイッチング装置とチョーク巻鼾泉をイ丁するチジーク
とを含ん゛ごいる.スイッチング装置はチョーク巻線に
与えられる電力を選1尺的にチョソフ゜するべくフ゜リ
フ゜ロセッサの一つの入力線に直列に接続されている.
?lIillLIJ電力供給源が変換装置の制御装置に
比較的低い電力を与える。
補助電力供給源はチョーク巻線と磁気的に結合された二
次巻線を含んでおり、チョーク巻線のターン数と二次:
4!.線のターン数との比は予め定められた比である。
補助電力供給手段は二次巻線の両端に接続され′Cいる
二つのjヂ向きの半波整流器と、プリプL1セッサのな
かのスイッチング装Tのチッッピング周波数に無関係な
電力供給出力を与えるべく整流器からの電圧を加算する
ための手段とをも含んでいる。
本発明の第二の局面では、ブリプロセッサ回路は、ヂョ
ーク巻線を有するヂョークと、チョーク巻線と反対側の
入力線との間に接続されているフリーホイーリングダイ
オードと、入力線のなかに直列に接続されておりチョー
ク巻線に電力を与える半導体電カスイッチング装置とを
含んでいる。
補助電力供給源が制御回路、高電圧半導体スイノチ及び
その類似物に対する低電圧電力を発生ずる.電力供給手
段は、チョーク巻線に結合されている二次巻線を含んで
おり、この二次巻線はチョーク巻線に対して予め定めら
れたターン比を有ずる。
整流器回路が、ヂョーク巻線を通って流れる電流により
二次巻線に誘導された電圧を整流する。整流器回路は、
誘導された電圧の全波整流を行うべ《二次巻線の両端に
接続されている一対の半波整流器を含んでいる.加算回
路が整流器回路からの整流された電圧を加算する。
本発明の第三の局面では、プリプロセッサは入力電圧及
び出力電圧を有し、また予め定められたターン数を有J
る一次を線を含んでいる.フリーホイーリングダイオー
ドが一次巻線と負荷との間に接続されており、また半導
体電力スイッチング装置が一次巻線と直列に接続されて
いる。電力供給源が制御回路、高電圧半導体スイソヂ及
びその類似物に対する低電圧電力を発生する.電力供給
源は、一次巻線に結合され゜ζいる二次巻線を含んでお
り、また一次巻線に対して予め定められたターン比を有
する二次巻線を含んでいる.第一及び第二の半波整流器
が、二次巻線に誘導された電圧の全波整流を行うべく二
次巻線の両端に接続されている。加算回路は一対のキャ
パシタを含んでいる。対の一方のキャパシタは一方の整
流器回路に接続されており、また対の他方のキャパシタ
は他方の整流器回路に接続されており、キャパシタの間
の共通の接続点が、一次巻線と二次巻線との間のターン
比により分;’illされたプリプロセッサ入力電圧に
等しい全波整流された電力供給電圧を発生ずるべく半波
整流器電圧が加算される加算点をなしている。
実施例 図面を参照すると、電力変換装置に対するプリプロセッ
サ又はフロンドーエンド回路1は電力インバータ(図示
せず)に直流電力(d c)を供給する。プリプロセッ
サ及びインバータはいずれも通常の41i!である。プ
リプロセッザへの電力は整流器(図示せず)から二つの
線5A及び5Bを経て供給される。
プリプロセッサ回路は高い周波数で作動ずるチョーク巻
線Llを有するチョークを含んでいる。
フリーホイーリングダイオードDIがチョーク巻線に並
列に接続され′ζいる。半導体スイッチング装置又は電
力スイッチ3が、巻線L1の両端に与えられる電圧を制
御するべく線5Aのなかに直列に接続されている。フィ
ルタキャパシタCIが入力線5A及び5Bの間に接続さ
れている。
プリプロセソザ回路の出力は線5A及び5Bを経てイン
バータ(図示せず)の人力端に与えられる。チョーク巻
線L1は線5A及び5Cの間に接続され“Cおり、また
出力キャパシタC2は出力線5B及び5Cの間に接続さ
れている.電圧Viが入力線5A及び5Bの間に与えら
れる時、出力電圧Voが線5B及び5Cを経てインバー
タに供給される。電圧Voの大きさは負荷の必要性に関
係するが、共通論理回路電圧レベルにくらべて比較的高
い。
本発明の補助電力IJj給源7は、制御回路(図示・U
ず)又はスイ・ノチ3のような高電圧半導体スイッチに
供給される低電圧電力を発生する.インバタは典型的に
、作動のために低電圧電力を必要とするこのような制御
回路及びスイッチを含んでいる。補助電力供給源7は、
巻線Llに磁気的に結合されている巻線L2を含んでお
り、二次巻線L2は巻線L1に対して予め定められたタ
ーン比を存ずる。典型的なヂョーク巻線では、必要な低
電圧は二次巻線の一つないし三つのターンのみで得られ
る。このような少ないターン数は、もし複数の補助電力
供給のために必要とされるならば、多重の二次巻線の使
用を許す。主ブリブロセソツチーク巻線L1が全変換装
置電力に対して大きさを定められているので、大きい大
きさの■i助電力がこの仕方で得られる。
冫市助電力供給千段7は、巻線L2に誘導された電圧を
整流すための!l!流周波数9を含んでいる。
整流周波数9は、半波整流器として機能する一対の逆向
きの半導体ダイオードD2及びD3から成っている。こ
れらのダイオードは誘導された電圧の全波整流を行うべ
く巻線L2の両端に接続されている。
最後に、?+Ii助電力供給千段7は、ダイオードから
の整流された電圧を加算するための加算千段I1を含ん
でいる。加算千段11は、整流器回路内でダイオードD
2及びD3とそれぞれ接続されている低キャパシタンス
のキャバシクC3及びC4を含んでいる。キャパシタC
3及びC4は、回路が高周波で作動ずるので、小さいキ
ャバシタンス値を有′J′る。
キャパシタC3及びC4は、加算点をなす接続点l3で
共通に接続されている。プリプロセッサの作動中に、電
力チョーク巻線L10両端の電圧はそれぞれダイアフラ
ム1・ランジスタ導通の間に{+a V oとVl−V
oとの間を迅速に切換ねる。こうして二次巻線L2の両
醋1の電圧はV o / n及び(Vi−Vo)/nで
ある(ここで“n”は夕一ン[い。加算手段はこれらの
二つの電圧を有効に加算して、二次電圧Vs=Vo/n
+ (Vi−Vo ) / n = V o / n 
− V o / n + V i / n = V 1
/nを与える。
こうして、二次巻線電圧は、巻線Ll.!:巻線L2と
の間のターン比により除算されたプリプロセッサ入力電
圧に等しい電圧を発生ずるべく加3Tされる。これは、
補助電力供給源により発生される{1;{助電圧がフロ
ン1一一エンド又はプリプロセッサ回路のデューティー
サイクルに関係しないことを意味する。
以上の説明から本発明の種々の課題及び特徴が達成され
、また他の有利な結果が{7られることは理解されよう
以上に於では本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業考にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の補助電力キャパシタンス源を有ずる変換
装置の回路図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電力を負荷に供給するためのインバータを含んで
    おり、前記インバータがインバータによ供給される電力
    の特性を制御するための半導体制御装置を有する電力変
    換装置に於いて、電力源からの電力を所望の電圧に於け
    る実質的に直流の電力に変換してインバータに供給する
    ためのプリプロセッサ手段を含んでおり、前記プリプロ
    セッサ手段が半導体スイッチング装置とチョーク巻線を
    有するチョークとを含んでおり、前記スイッチング装置
    がチョーク巻線に与えられる電力を選択的にチョップす
    るべくプリプロセッサ手段の一つの入力線に直列に接続
    されており、 変換装置の制御装置に比較的低い電力を与えるための補
    助電力供給手段を含んでおり、前記補助電力供給手段が
    チョーク巻線と磁気的に結合された二次巻線を含んでお
    り、チョーク巻線のターン数と二次巻線のターン数との
    比が予め定められた比であり、 前記補助電力供給手段が二次巻線の両端に接続されてい
    る二つの逆向きの半波整流器と、プリプロセッサ手段の
    なかのスイッチング装置のチョッピング周波数に無関係
    な電力供出力を与えるべく前記整流器からの電圧を加算
    するための手段とをも含んでいる ことを特徴とする電力変換装置。
  2. (2)フロント−エンド−ベースの電力変換装置に対す
    るプリプロセッサ回路であって、チョーク巻線を有する
    チョークと、チョーク巻線と反対側の入力線との間に接
    続されているフリーホィーリングダイオードと、入力線
    のなかに直列に接続されておりチョーク巻線に電力を与
    える半導体電力スイッチング装置とを含んでいるプリプ
    ロセッサ回路に於いて、制御回路、高電圧半導体スイッ
    チ及びその類似物に対する低電圧電力を発生するための
    電力供給手段を含んでおり、前記電力供給手段が、 チョーク巻線に結合されている二次巻線を含んでおり、
    前記二次巻線がチョーク巻線に対して予め定められたタ
    ーン比を有しており、 チョーク巻線を通って流れる電流により前記二次巻線に
    誘導された電圧を整流するための整流器手段を含んでお
    り、前記整流器手段が誘導された電圧の全波整流を行う
    べく二次巻線の両端に接続されている一対の半波整流器
    を含んでおり、また 前記整流器手段からの整流された電圧を加算するための
    加算手段を含んでいる ことを特徴とする電力変換装置のプリプロセッサ回路。
  3. (3)フロント・エンド・ベースの電力変換装置に対す
    るプリプロセッサ回路であって、入力電圧及び出力電圧
    を有し、また予め定められたターン数を有する一次巻線
    と、前記一次巻線と負荷との間に接続されているフリー
    ホィーリングダイオードと、前記一次巻線と直列に接続
    されている半導体電力スイッチング装置とを含んでいる
    プリプロセッサ回路に於いて、制御回路、高電圧半導体
    スイッチ及びにびその類似物に対する低電圧電力を発生
    するための電力供給手段を含んでおり、前記電力供給手
    段が、 一次巻線に結合されている二次巻線を含んでおり、また
    前記一次巻線に対して予め定められたターン比を有する
    二次巻線と、 二次巻線に誘導された電圧の全波整流を行うべく前記二
    次巻線の両端に接続されている第一及び第二の半波整流
    器と、 一対のキャパシタを含んでいる加算手段とを含んでおり
    、対の一方のキャパシタが一方の整流器回路に接続され
    ており、また対の他方のキャパシタが他方の整流器回路
    に接続されており、キャパシタの間の共通の接続点が、
    一次巻線と二次巻線との間のターン比により分割された
    プリプロセッサ入力電圧に等しい全波整流された電力供
    給電圧を発生するべく半波整流器電圧が加算される加算
    点をなしていることを特徴とする電力変換装置のプリプ
    ロセッサ回路。
JP2092971A 1989-04-12 1990-04-06 電力変換装置及びそのプリプロセッサ回路 Pending JPH02294275A (ja)

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US33680189A 1989-04-12 1989-04-12
US336,801 1989-04-12

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