JPH0363088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば空港照明施設等に用いられ
る定電流電源装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の定電流電源装置としては、第１
図に示すSCR型定電流調整器が知られている。
第１図において１は交流電源で、この交流電源１
の両端間にはインダクタンス２、逆並列接続のサ
イリスタからなる位相制御回路３、出力トランス
４の１次巻線が接続され、位相制御回路３には並
列にインダクタ５が接続されている。また、６１
〜６ｎは可飽和絶縁変圧器で、一次側が前記出力
トランス４の２次巻線の両端間に順次直列に接続
され、二次側にはたとえばランプ等の負荷７１〜
７ｎが接続されている。さらに、８は電流検出装
置で、この電流検出装置８は出力トランス４の二
次側に設けられるとともに定電流制御回路９に接
続され、この定電流制御回路９の出力端には位相
制御回路３が接続され、この定電流制御回路９は
電流検出装置８によつて検出された負荷電流信号
と設定値とを比較し、演算し、その設定値に対し
て負荷電流を一定にすべく位相制御回路３の導通
位相角を制御する。

いま、上述の第１図に示す回路において、いず
れかの負荷７ｘがたとえば断線等により開路した
ときは、可飽和絶縁変圧器６ｘの一次側からみた
インピーダンスは、負荷７ｘの断線前に比して大
きくなる。このインピーダンスのほとんどがリア
クタンス分であり、Ｖ＝Ｌdi／dtの関係から負荷開 路電流の微分値に比例した電圧が発生することに
なる。しかしこの可飽和絶縁変圧器６ｘに十分な
電流を流すと、可飽和絶縁変圧器６ｘは、飽和し
て低インピーダンスとなる。そして、断線された
負荷７ｘが接続されている可飽和絶縁変圧器６ｘ
は、半サイクル毎にこのような過渡的飽和現象を
繰り返して、他の負荷７へも連続して電力が供給
される。したがつて、断線した負荷７ｘが接続さ
れている可飽和絶縁変圧器６ｘが飽和に至つた後
に電流が急峻に変化しても、可飽和絶縁変圧器６
ｘが低インピーダンスであることにより、上述の
式のＬ値が小さくなるため高電圧は発生しない。

一方、インダクタンス２は位相制御回路３によ
る電流波形の急峻な変化を押えるためのものであ
るが、上述した過程から二次側が開路した可飽和
絶縁変圧器６ｘに発生する電圧を十分押えるため
にはそのインダクタンス２の値を大きくする必要
がある。しかし、これは定電流電源装置の効率低
下を招く結果好ましいものではない。

ところで、それぞれ位相制御回路３の導通位相
角を変えた毎の負荷電流波形は第２図ａ，ｂおよ
びｃに示すようになる。すなわち位相制御回路３
の非導通時には、インダクタ５を介してバイパス
電流I_Lが流れ、位相制御回路３の導通時には位相
制御回路３を介した電流I_thが流れる。なお、こ
のときインダクタ５にはI_L′が位相制御回路３を
介して流れる。導通期間中、電流I_L′が一定なの
は、この位相制御回路３の導通期間中はインダク
タ５と位相制御回路３との閉回路が形成される
が、この閉回路中には実質的にインピーダンスが
なく、インダクタ５は非導通期間中蓄積された保
有エネルギーによつて電源となり、かつ、その定
電流作用によつて閉回路中に導通直前のバイパス
電流I_Lに相当する電流I_L′を流し続けるためであ
る。

今、可飽和絶縁変圧器６ｘの二次側が開路した
とする。このとき可飽和絶縁変圧器６ｘの一次側
および二次側に、位相制御回路３の非導通期間
は、インダクタ５のバイパス電流I_Lにもとづく電
圧Ｖ１が発生し、ついで位相制御回路３が導通し
た時の電流変動にもとずく電圧Ｖ２が発生する。
しかしながら、位相制御回路３の非導通時に流れ
るバイパス電流I_Lが十分に流れることによつて、
その開路している可飽和絶縁変圧器６ｘを飽和さ
せ、位相制御回路３の導通時の急峻な電流変動に
対する電圧Ｖ２の発生を抑えることができる。す
なわち、第２図ａに示すように、位相制御回路３
の導通位相角が大きいときには、非導通期間が長
いため、十分なバイパス電流I_Lを流せるので、可
飽和絶縁変圧器６ｘは早めに飽和する。

一方、負荷異常時の高電圧発生を防止できる定
電流電源装置として、たとえば、特開昭55−
123712号公報記載の構成が知られている。

この回路は、交流電源変動にかかわらず出力巻
線の出力を定電流化させようとするもので、交流
電源の出力側にコンデンサとコイルにて構成され
る共振回路を設けてなる定電流電源の出力端子間
に、出力トランスの入力巻線を接続するととも
に、入力巻線の一端と中間タツプとの間に位相制
御回路を接続し、出力トランスの出力巻線に複数
個の可飽和トランスの入力巻線を直列接続したも
のである。前記可飽和トランスの出力巻線にはそ
れぞれ負荷が接続されている。そして、共振回路
の定電流出力が流れる入力巻線の巻線数を位相制
御回路の導通・非導通によつて切換えるととも
に、この切り替える位相を出力巻線に流れる電流
に応じて負帰還的に制御することによつて、出力
巻線の出力電流を制御し、もつて交流電源変動時
にも出力巻線の出力を定電流化するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第１図の定電流電源装置は、位
相制御回路３の導通位相角が小さくなるにつれて
インダクタ５にバイパス電流I_Lが流れる時間が短
くなり十分な電流が流れきれることなく、位相制
御回路３が導通するため、二次側が開放された可
飽和絶縁変圧器６ｘが飽和に至らず、また、位相
制御回路３に流れる電流I_thとインダクタ５に流
れる電流I_Lの差が大きくなり、電流が急峻に変化
するので、第２図ｃに示すように、位相制御回路
３の導通の際に高電圧が発生する。このように、
従来のSCR型定電流調整器には、導通位相角が
小さい位相制御電流に対しては可飽和絶縁変圧器
６ｘの二次側が開路した際に高電圧Ｖ２が発生す
る。さらに、この第１図に示す回路は、インダク
タ５を設置するスペースが別に必要であるため、
全体の寸法が大きくなる問題を有している。

また、特開昭55−123712号公報記載のものは、
出力トランスおよび位相制御回路に対する入力電
源を定電流電源とすることが不可欠である。この
ため、定電流電源を構成するために格別に共振回
路を備えなればならず、それだけ部品点数が増え
安価に提供できないとともに装置全体の小型化を
図れない。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、
導通位相角が小さいときでも、可飽和絶縁変圧器
等の可飽和絶縁変圧器の二次側が開路した場合に
位相制御回路の導通時の急峻な電流変動に対する
高電圧の発生を押えるとともに、出力トランスお
よび位相制御回路に対する入力電源として格別な
定電流電源を必要とせず、安価でかつ装置全体の
寸法の小さい定電流電源装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の定電流電源装置は、第５図に示すよう
に 交流電源１１と、 リーケージインダクタンス２０を介在させて互
いに直列接続された第一および第二の入力巻線Ａ
−Ｂ，Ｂ−Ｃ、前記第二の入力巻線Ｂ−Ｃに磁気
的に密結合された出力巻線１４と、を有し、入力
巻線Ａ−Ｃの両端が交流電源１１に接続された出
力トランス１２と、 前記交流電源１１の一方の出力端子と前記第一
および第二の入力巻線Ａ−Ｂ，Ｂ−Ｃの中間との
間に、前記第一の入力巻線Ａ−Ｂおよびリーケー
ジインダクタンス２０とで、閉回路を形成するよ
うに設けられた位相制御回路１５と、 前記出力トランス１２の前記出力巻線１４の一
次側に直列接続された複数個の可飽和絶縁変圧器
１６と、 前記各可飽和絶縁変圧器１６の二次側に接続さ
れた複数個の負荷と、 前記可飽和絶縁変圧器１６の電流に応じて前記
位相制御回路１５の導通位相角を制御する定電流
制御回路１９と、 を具備したことを特徴とするものである。

なお、上記リーケージインダクタンス２０は構
成上、もちろん現われないものであり、また図中
可飽和絶縁変圧器１６は負荷を含めた形で簡略的
に１ブロツクとしてある。

（作用） 第５図の等価回路を第６図に示し、本発明の作
用を説明する。

例えば、複数個の可飽和絶縁変圧器１６のうち
１６ｘが開路したとする。本発明は、位相制御回
路３の非導通期間には、出力トランス１２の入力
巻線Ａ−Ｃ間に電力を入力し、出力トランス１２
の出力巻線１４から、可飽和絶縁変圧器１６に電
力を供給する。

このとき第６図の等価回路からも明らかなよう
に、交流電源１１からの出力電圧の大部分は、第
一の入力巻線Ａ−Ｂおよびリーケージインダクタ
ンス２０に印加され、第２の入力巻線Ｂ−Ｃに印
加される電圧は小さい。したがつてこの第２の入
力巻線Ｂ−Ｃに磁気的に密結合された出力巻線１
４の出力電圧も小さく、可飽和絶縁変圧器１６す
なわち負荷に流れる電流は、第４図中I_Lと示すよ
うに小さく、上述したバイパス電流として作用す
る。

そして、定電流制御回路１９で、可飽和絶縁変
圧器１６の電流に応じて位相制御回路１５を導通
させる。また、出力トランス１２の入力巻線１３
の一端および中間タツプ間Ａ−Ｂの第一の入力巻
線部分は、非導通期間にバイパス電流を流しバイ
パス電流が流れている間リーケージインダクタン
ス２０に保有エネルギーが蓄積される。次に、位
相制御回路３が導通すると、出力トランス１３の
入力巻線１２の一端および中間タツプ間の第一の
入力巻線部分Ａ−Ｂには入力巻線１２の中間タツ
プおよび他端間の第二の入力巻線部分Ｂ−Ｃに印
加される電圧によつて逆位相の電圧が誘起され
る。この電圧の位相は、リーケージインダクタン
ス２０のエネルギーによる電圧の位相とは逆位相
なので位相制御回路３の非導通期間中にリーケー
ジインダクタンス２０の保有エネルギーを減じる
よう作用する。したがつて、前記出力トランスの
入力巻線１２の一端および中間タツプ間の第一の
入力巻線Ａ−Ｂ、リーケージインダクタンス２０
および位相制御回路１５とで閉回路が形成され、
前記第一の入力巻線Ａ−Ｂおよびリーケージイン
ダクタンス２０が電源となるが、閉回路には、位
相制御回路１５の非導通時と同方向の電流が減じ
るように流れることとなり、早めにリーケージイ
ンダクタンス２０の保有エネルギーを消費させ、
導通位相角が大きいときでも第一の入力巻線Ａ−
Ｂの電源によつて流れる電流によつて、位相制御
回路１５が次に非導通となるまでに可飽和絶縁変
圧器１６ｘを飽和状態にさせるために充分な電流
を供給することができるので、位相制御回路１５
の導通時の急峻な電流変動に対する可飽和絶縁変
圧器１６ｘの高電圧の発生を抑えることができ
る。リーケージインダクタンス２０は、保有エネ
ルギー蓄積作用の他第一の入力巻線Ａ−Ｂを電源
とする電流が流れる際およびバイパス電流を流す
際に、限流作用を行うため、急峻な電流変化を呈
さず出力トランスを焼損させない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第３図および第４図
を参照して説明する。

第３図において、１１は交流電源、１２は出力
トランスである。この出力トランス１２は、両端
Ａ，Ｃが前記交流電源１１の出力端子に接続され
かつ一端Ａから中間タツプＢまでの一方の巻線部
分Ａ−Ｂと中間タツプＢから他端Ｃまでの他方の
巻線部分Ｂ−Ｃの間にリーケージインダクタンス
を有する入力巻線１３と、この入力巻線１３の他
の巻線部分Ｂ−Ｃと磁気的に結合されかつ電気的
に絶縁された出力巻線１４とを有している。ま
た、入力巻線１３の一方の巻線部分Ａ−Ｂに対し
ては、２つのサイリスタ１５ａ，１５ｂを逆並列
接続した位相制御回路１５が並列に接続されてい
る。さらに、出力巻線１４には、複数のは飽和素
子としての可飽和絶縁変圧器１６₁〜１６ｎの一
次側が順次直列に接続され、これら可飽和絶縁変
圧器１６₁〜１６ｎの二次側にはたとえばランプ
等の負荷１７₁〜１７ｎが接続されている。１８
は電流検出装置で、定電流制御回路１９に接続さ
れ、この定電流制御回路１９は、前記電流検出装
置１８によつて検出された負荷電流信号を実行値
変換し、設定値と比較し、演算し、その設置値に
対して負荷電流が一定になるように位相制御回路
１５の導通位相角を制御する。

いま、位相制御回路１５が非導通になつたとき
あるいは非導通状態である非導通時であると、交
流電源１１からの電流は出力トランス１２の入力
巻線１３をリーケージインダクタンスで限流され
ながらＡ→Ｂ→Ｃの経路で徐々にバイパス電流I_L
として流れるとともにリーケージインダクタンス
に保有エネルギーを蓄積する。このとき、入力巻
線１３の巻線部分Ａ−Ｃ全体に交流電源１１の電
圧が印加されるため、位相制御回路１５が導通時
の入力巻線１３の巻線部分Ｂ−Ｃに交流電圧が印
加されるときに比べ、出力巻線１４に誘起される
電圧は低い。したがつて、この低い電圧により各
負荷１７₁〜１７ｎにはそれぞれ電流が流れる。
一方、位相制御回路１５が導通すると、位相制御
回路１５を介して他方の巻線部分Ｂ−Ｃに電流
I_thが流れるとともに巻線部分Ａ−Ｂと位相制御
回路１５で形成される閉回路において、リーケー
ジインダクタンス分に保有エネルギーが保持され
電流が以前同方向に導通時直前の電流値で流れよ
うとする。そして、交流電源１１の電源電圧はす
べて入力巻線１３の他方の巻線部分Ｂ−Ｃ間に印
加されるため、出力巻線１４には高い電圧が誘起
される。したがつて、位相制御回路１５の導通位
相角を制御することによつて、入力電圧変動ある
いは負荷量の変動に対して、負荷電流を設定値に
定電流制御できることになる。この第３図に示す
回路の負荷電流波形は、第４図ａ，ｂ，ｃのよう
になる。そして、第１図に示す負荷電流波形のイ
ンダクタ５に流れる電流I_Lより、第４図に示す巻
線部分Ａ−Ｂに流れる電流I_Lの方が大きく変化し
ており、これは、位相制御回路１５が導通したと
きあるいは導通状態である導通時に、出力トラン
ス１２の入力巻線１３の他方の巻線部分Ｂ−Ｃ間
に発生する電圧によつて、一方の巻線部分Ａ−Ｂ
間に非導通時と逆位相の電圧が誘起され、この電
圧を電源として位相制御回路１５の非導通時と逆
方向の電流を流そうとし、前述の以前同方向に流
れる電流と対抗して電流を減じる方向に働き、結
果として電流I_L′の波形となる。これは、出力ト
ランス１２のリーケージインダクタンス分の保有
エネルギーが位相制御回路１５の導通時において
も変化することを示している。ちなみに、第１図
に示す従来の回路では、位相制御回路が導通する
と、インダクタンス５に保有エネルギーが保持さ
れ、この位相制御回路１５の導通時はインダクタ
５に流れる電流は一定である。したがつて、本実
施例の場合には、位相制御回路１５の導通位相角
が小さくなつても、その導通時においてリーケー
ジインダクタンス分の保有エネルギーが変動する
ため、次の半サイクルにおいて流れる電流が第１
図に示す従来回路に比べ大きくなる。

また、第１図に示す回路の場合と同様に、いず
れかの可飽和絶縁変圧器１６ｘの二次側が開路し
たとき、その可飽和絶縁変圧器１６ｘの一次側お
よび二次側には、入力巻線１３の巻線部分Ａ−Ｂ
のバイパス電流I_Lを原因とする電圧VC１および
位相制御回路１５の導通時の電流変動を原因とす
る電圧Ｖ２が発生する。しかし、位相制御回路１
５の導通位相角が小さくなつても位相制御回路１
５の導通時刻から出力トランス１２のリーケージ
インダクタンス分の保有エネルギーを減じるため
早期にリーケージインダクタンス分の保有エネル
ギーを消費させ次の導通時刻にはバイパス電流I_L
が十分に流れているため、そのバイパス電流I_Lに
よつて可飽和絶縁変圧器１６ｘが飽和され、位相
制御回路１５の導通時の急峻な電流変動に対する
高電圧の発生がさけられることになる。また、出
力トランス１２の入力巻線１３の巻線部分Ａ−Ｂ
はリーケージインダクタンスを有するので、逆方
向の電流が流れる際、限流作用を行うため急峻な
電流変化を生じなくなり、バイパス電流が流れる
際にいずれも焼損することはない。

［発明の効果］ 本発明によれば、出力トランスの入力巻線に中
間タツプを設けたので、位相制御回路の導通期間
中その位相制御回路と閉回路を構成する第一の入
力巻線部分に交流電源、位相制御回路と閉回路を
形成する第二の入力巻線部分に発生する電圧と逆
位相の電圧が誘起されるが、この電圧は、位相制
御回路の非導通期間中保有エネルギーを蓄積した
リーケージインダクタンスが位相制御回路の導通
期間に電源となつたとき、この電源に対して極性
が対抗する電源となる。

したがつて、位相制御回路の導通期間中、前記
位相制御回路と第一の入力巻線との閉回路中に流
れる電流は減少しながら流れることとなり、リー
ケージインダクタンスの保有エネルギーが位相制
御回路の導通直前に対して徐々に消費されるた
め、早期にリーケージインダクタンスの保有エネ
ルギーを消費させた後、前記誘起電圧によつて次
の位相制御回路の導通時までに、充分なバイパス
電流を流すことができるので、開路した可飽和絶
縁変圧器を早期に飽和させることができ、位相制
御回路の導通時の急峻な電流変動に対する可飽和
絶縁変圧器の高電圧の発生を抑えることができ
る。

また、出力トランスはリーケージインダクタン
スを有するので格別なインダクタンスは不要とな
り、安価にかつ装置としての寸法を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は第１図
の回路において位相制御回路の導通位相角を変え
たときの波形図、第３図は本発明の一実施例を示
す回路図、第４図は第３図の回路において位相制
御回路の導通位相角を変えたときの波形図、第５
図は本発明の回路を示す図、第６図は第５図の等
価回路を示す図である。 １１……交流電源、１２……出力トランス、１
３……入力巻線、１４……出力巻線、１５……位
相制御回路、Ａ−Ｂ……第一の入力巻線、Ｂ−Ｃ
……第二の入力巻線、１６……可飽和絶縁変圧、
１７……負荷、１９……定電流制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と； リーケージインダクタンスを介在させて互いに
   直列接続された第一および第二の入力巻線と、前
   記第二の入力巻線に磁気的に密結合された出力巻
   線と、を有し、前記第一および第二の入力巻線で
   構成される入力巻線の両端が前記交流電源の出力
   端子に接続された出力トランスと； 前記交流電源の一方の出力端子と前記第一およ
   び第二の入力巻線の中間との間に、前記第一の入
   力巻線およびリーケージインダクタンスとで、閉
   回路を形成するように設けられた位相制御回路
   と； 前記出力トランスの前記出力巻線に一次側が直
   列接続された複数個の可飽和絶縁変圧器と； 前記各可飽和絶縁変圧器の二次側に接続された
   複数個の負荷と； 前記可飽和絶縁変圧器の電流に応じて前記位相
   制御回路の導通位相角を制御する定電流制御回路
   と； を具備したことを特徴とする定電流電源装置。