JPH03230755A - コンバータの制御方法 - 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〕 本発明は交流電圧を整流・平滑し直流電圧に変換するコ
ンバータにおいて、入力電流波形を入力電圧波形と相似
にするコンバータの！４９１方法に関する。

〔従来の技術〕

第５図及び第６図は従来のコンバータのａｍ方法を説明
するための図であり、第５図は回路図第６図は動作波形
図を示す。

第５図において、交流電圧を高周波用フィルタ１を介し
て全ｌ［ｉ整流回路２で全波整流し、チコッパ回路３の
スイッチング素子４．５を交流電圧の周波数よりも充分
高い周波数でスイッチングさせることによりチ”１７バ
回路３の出力に直流電圧を得る。

第５図のチヲフバ回路３の動作を１８６図に示す動作波
形図に従って説明する。先ず、スイッチング素子４．５
を同時にオンさせると、チョークコイル６にエネルギが
蓄積され、チョークコイル６を流れる電ｆｉ１１　　（
第６図（ｂｌに示す）及びスイッチング素子４．５を流
れる電ｆｉｓｔ　　（第６図１８１に示す）はチョーク
コイル６のインダクタンスをＬ全波整流回路２により全
渡り流された電圧をＥ（第６図１８１に示す）とすると
、Ｅ／Ｌの傾きで上５ｔする０次に、スイッチング素子
４．５を同１，５にオフさせると、チョークコイル６に
蔚猜されたエネルギにより、Ｉ！流流用ダイオ−マフフ
ライホイル用ダイオード８を介して電流（チョークコイ
ル６を流れる電流！１を第６図１８１に、整流用ダイオ
ドアを流れる電流１．を第６図１８１に示す）が流れ、
大きな８７の’１２ｆｆｉ用コンデン号９を充電しこの
コンデンサ９から直流出力１１１ＥＥ、を得る。

チョークコイル６を流れる電流ＩＩを変ｉ！ｎＩＯで検
出してその低周波成分を取り出した電流検出値と、出力
を圧Ｅ０と基準電圧Ｅ　ｒｐＦ　との偏差を誤差増幅器
１１で検出・増幅し交１１Ｘ電圧の全波整流波形の比例
値とを電圧′ｔＡ御型利Ｉ！ｌ増幅＝（以ＦＶＣＡとい
う）１２で演箕して得られた電圧検出値との差を差動増
幅器１３で増幅し、その出力が最小になるようにパルス
輻１ｉ１ｔ１回路１４でスイッチング素子４．５の駆動
を制御する。

このように′ｌＡｇ１することにより、チョークコイル
６の電流波形（第６図１８１に示す）を全波整流電圧波
形（第６図１８１に示す）と相似形にし、入力端子の１
ＩＴｉｔＲ波成分を低減している。

〔発明が解決しようとする！Ｗｉｌり しかしこのような制御方法では、チロ−クコイルの電流
波形を全波整流電圧波形と相似形にするため、コンデン
サインプット形Ｉｉ！流回路に比較して高調波を低減で
きるが、入力ｆａ電流波形入力電圧波形と相似形ではな
くなる。なぜならば、入力端子波形を入力端子波形と相
似形にするためには電圧位相に関係なくスイッチング素
子のデユティ比を一定にしなければならないが、この例
のようにチョークコイルのｆｉ流を正弦波とするとスイ
ッチング素子のデユーティ比を電圧位相で制御しなけれ
ばならなくなるからである。その結果入力の力率が悪く
なるという欠点がある。また変流器は直流電流を測定す
るため特殊なものが必要になる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上の欠点を除去するために、交流電圧を全波
整流して全ｉｌｌ！流電圧を得る全波整流回路と、該全
波整流回路の出力に１次巻線が接続されたトランスと、
該トランスの１次巻線と上記全ｉ！１１流回路の出力間
に接続され上記交流電圧より充分高い変換周波数でオン
・オフｖ４ａｍされるスイッチング素子と、上記トラン
スの２次Ｓ綿に接続されたダイオードと甲涜用コンデン
サの直列回路とを備え、上記スイッチング妻子のオン時
に上記トランスの！次巻線にエネルギを酉え、オフ時に
上記トランスの２次巻線から上記ダイオードを介して上
記平滑用コンデンサにエネルギを放出し。

該コンデンサの両端からＵ荷へ電力を供給するコンバー
タの′ｔＡ御方法にＩｉいて、上記トランスの１次巻線
電流のスイッチング毎のｆａ流流分分値、上記コンバー
タの出力電圧と基準電圧との誤差電圧に上記全波整流電
圧の比例値を乗算して得られた値に比例するようにｔｉ
ｎすることを特徴とするコンバータの制御方法を提供す
るものである。

〔作用〕

このようなコンバータの制御方法によれば、入力電流波
形を入力端子波形と相似形にでき、あたかも入力端子に
挺抗が接続されたようになり、入力の力率改善が図れる
。

〔実施例〕

第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明するための
図であり、第１図は回路図、第２図は動作波形図を示す
。

第１図において、交流電圧を高周波用フィルタｌを介し
て全波！ｉ！！流回路２の入力端子に接続し、全波整流
面１１８２の直流出力端子間にはトランス１５の１次巻
線Ｎｌとスイッチング素子４の直列回路を接続する。そ
して、トランスＩ５の２次巻線Ｎ２に整流用ダイオード
７と平滑用コンデンサ９の直列回路を接続し、平滑用コ
ンデンサ９の端子間より出力を取り出す、そして、出力
電圧の安定化制御は出力電圧Ｅ０を抵抗１６．１７で分
圧した電圧と第１の基準電圧Ｅ　ｒｕｆｆとのｔ４差を
誤差増幅器１１で増幅し、フォトカプラ１８で絶縁して
得られた値と。

全波整流電圧Ｅを抵抗１９．２０で分圧して肖られた値
とを乗算コ２１で掛は算して得られた値ｅｒｅｒを第２
の基準電圧とし、上記トランス１５の１次巻線電流を変
流器２２で検出し、電流積分回路２３で積分して得られ
た電流積分値とを電圧比較器２４で比較し、その出力を
駆動回路２５に送りスイッチング素子４をオン・オフ駆
動することにより行う。

次に動作を説明する。スイッチング妻子４を固定周波数
でオンさせ、オン期間にトランスの１次Ｓ線Ｎ１にエネ
ルギを西える。そして、トランスの１次巻線Ｎｌの電流
を変流Ｎ２２で検出し電流積分回路２３て積分して得ら
れた電流積分値が、入力電圧の全波整流電圧Ｅを抵抗１
９．２０で分圧してｌフられた電圧の比例値と誤差電圧
とを乗算＝２１て掛は算して得られた第２の基準電圧に
一致すると、電圧比較′Ｓ２４はＬからＨへ遷移し、９
！勅回路２５へ信号を送出しスイッチング素子４をオフ
させる。スイッチング素子４のオフ期間に、トランス１
５の２次巻線Ｎ２からダイオード７を介してコンデンサ
９にエネルギを放出し、このコンデンサ９から直流電力
を取り出す、ｉ４電流積回路２３は発振回ｗＩ６２６で
周期的にリセットされ、電圧比較器２４はＨからＬへ遷
移し、１１！勅回路２５へ信号を送出しスイッチング素
子４をオンさせる。

一方、人力に流れた電流はすべて出力に流れるため入力
電流波形が電圧波形と相似形であると出力電圧は全波整
Ｉｌ！電圧の基本周期で脈動する。このため、出力電圧
と第１の基準電圧Ｅ１□との誤差増幅において、誤差増
幅器１１が全波整流電圧の基本周波数成分に増幅ゲイン
をもっていると出力の脈流成分を減少させるべく信号を
送出し、入力電圧の１周期中に第２の基準電圧Ｃ１，、
が六化し、入力電流波形は入力端子波形と相似形でなく
なる。このため誤差増幅器１１の増幅ゲインを抵抗２７
とコンデンサ２８とで全波整流電圧の基本波成分に対し
て充分ゲインを落とし応答しないようにしている。第２
図は第１図の動作波形図であり、（ａ）は脈動電流、（
川は電ＩＩｉ精分値、（ｃ月よスイッチング妻子４を流
れる電流、ｃｄ）はトランス１５の２次巻線電流、（ｅ
）は発振回路２６の出力信号、（ｆ）は電圧比較器２４
の出力信号を示す、入力電圧の任意の位相における電圧
値をｅｉ　とすると、スイッチング素子４のオン時に流
れる電流Ｉは、トランスＩ５の！吹奏１１ＮＩのインダ
クタンス鍍をＬとし、初期値を１゜とすると ！　　−−ｔ　　＋　　ｌ　。

となり、スイッチング周期をＴ、オン時間をＴ　６　ｎ
とすると電流積分値１．ｔは Ｊ　ｒｔ　＝　　　　Ｔｏｓ”　　＋　　Ｉ　ｍ　　Ｔ
ｅａ　ｅ　ｒｅｒ　Ｌ となる、そして、この電流積分値をスイッチング周期Ｔ
で割った健はそのスイッチングての平均電流になる。電
流積分値は入力電圧波形の比例値に一致させるので、ス
イッチング周波数成分を高周波フィルタで除去すれば、
スイッチング周期Ｔが一定であるから入力電流波形は入
力電圧波形と相似形になる。

ｆｓＪ図は本発明の他の一実施例を説明するための図で
あり、ｌｌｓｌ図の回路の出力電圧検出部にバンドパス
フィルタ２９を挿入し、全波整流電圧の基本周波数成分
を取り除いてから、ＳＳ差増幅器１１に人力するもので
、その帯域以外の周波数応答を早め、負！変動に対する
応答の改善を図ったものである。

第４図は本発明の他の一実ｍ例を説明するための図であ
り、第１図の回路の出力部に高速応答チ碧ツバ回路３０
を接続したものである。第１図の実施例ては応答が遅（
、また１８３図の実施例ても全波整１１Ｌ電圧の基本周
波数成分の電圧脈動があり１１荷に支障をきたす場合、
高速に安定化制御を行い負荷に電圧精度の良い電力を供
給できるように構成したものである。尚、このチ１フバ
回路３０は良く知られているので、動作説明は省略する
。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、電流波形制御の電流検
出用変流器が不必要になる等回路に特別なものを使用せ
ず、簡単な構成で、入力端子波形を入力電圧波形と相似
形にでき、あたかも入力端子に抵抗が接続されたように
なり１人力の力率改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明するための
図、第３図及び第４図は夫々本発明の一実施例を説明す
るための図、第５図及び第６図は従来例を説明するため
の図である。 ！・・・高周波用フィルタ　２・・・全波贅流回路３・
・・チッフバ回路 ４．５・・・スイッチングよ子 ６・・・チ碧−クコイル　　７・・・ｉ！流用ダイオー
ド８・・・フライホイル用ダイオード ９・・・平滑用コンデンサ　１０・・・変１該１１・・
・誤差増幅ｒｉ１２・・・ＶＣＡ１３・・・差動増幅器
　　　　１４・・・パルス幅制御回路１５・・・トラン
ス　　　　　１６．１７・・・抵抗１８・・・フォトカ
ブラ　　　１９．２０・・・抵抗２１・・・乗算器　　
　　　　２２・・・変流器２３−・・電流積分回路　　
　２４・−・電圧比較器２５・・・駆動回路　　　　　
２６・・・発振回路２７・・・抵抗　　　　　　　２８
・・・コンデンサ２９・・・バンドパスフィルタ ３０・・・高速応答チョッパ回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流電圧を全波整流して全波整流電圧を得る全波整流回
   路と、該全波整流回路の出力に１次巻線が接続されたト
   ランスと、該トランスの１次巻線と上記全波整流回路の
   出力間に接続され上記交流電圧より充分高い変換周波数
   でオン・オフ制御されるスイッチング素子と、上記トラ
   ンスの２次巻線に接続されたダイオードと平滑用コンデ
   ンサの直列回路とを備え、上記スイッチング素子のオン
   時に上記トランスの１次巻線にエネルギを蓄え、オフ時
   に上記トランスの２次巻線から上記ダイオードを介して
   上記平滑用コンデンサにエネルギを放出し、該コンデン
   サの両端から負荷へ電力を供給するコンバータの制御方
   法において、 上記トランスの１次巻線電流のスイッチング毎の電流積
   分値が、上記コンバータの出力電圧と基準電圧との誤差
   電圧に上記全波整流電圧の比例値を乗算して得られた値
   に比例するように制御することを特徴とするコンバータ
   の制御方法。