JPH04121070A - 電源装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、入出力間が電気的に絶縁され、高力率入力制
御を行う電源装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 入出力間が電気的に絶縁された無停電電源装置として、
第３図に示す構成のものがある。この方式では、まず商
用交流電源１は変換器２で直流電圧Ｖｄ□に変換された
後、インバータ４で高周波の交流電圧ｖａ□に変換され
る。この交流電圧Ｖａｎは絶縁トランス６を介して交流
電圧ｖａ□となり整流器７で整流され直流電圧Ｖｄｚと
なる。この直流電圧Ｖｄｚはインバータ９によって再び
商用周波数の交流電圧Ｖａ３に変換され、無停電電源と
して出力される。バッテリ１１は直流電圧Ｖｄｘあるい
はＶｄ２のどちらかに接続される。制御装置Ｉ２は変換
器２の高力電圧Ｖｄｔを制御すると共に高力率の入力制
御を行うものである。制御装置１１３．　ｌ・４はそれ
ぞれインバータ４，９を制御する。

無停電電源装置の入力力率を制御する方法として種々の
方式が試みられているが、最近では第４図の様に倍電圧
整流回路にスイッチング素子を付加する方法が提案され
ている。これは、ダイオード１５ａ・１５ｂ、コンデン
サ１６ａ・１６ｂによって構成される倍電圧整流回路の
ダイオード＋５ａ、　１５ｂと逆並列にＦＥＴ１７ａ・
１７ｂが逆並列接続され、筒用の交流電源１はリアクト
ル１８を介して入力される。入力電圧が正のときはＦＥ
Ｔ１７ａ　をオフし、ＦＥＴ１７ｂをオンオフスイッチ
ング制御してコンデンサ１６ａの充電電圧を制御する。

また、入力電圧が負のときは、Ｆ　Ｅ　Ｔ　１７ｂはオ
フし、ＦＥＴ１７ａ　をオンオフ制御してコンデンサ１
６ｂの電圧を制御する。これらのオン・オフのスイッチ
ング指令ＣＡ、ＣＢは制御回路１２から出力される。制
御回路１２には、交流入力の電圧と電流の検出信号Ｖユ
と■１及び直流出力電圧Ｖｄｔの検出信号Ｖｄが入力さ
れ、ｖｄが基準電圧Ｖむに一致するように入力電流が制
御される。この場合、入力電流の位相が入力電圧の位相
と同相になるように電流基準Ｔ１が与えられ、電流制御
増幅器２８で電流フィードバック信号■１と比較され、
ＰＷＭ制御回路２９によってスイッチング指令が生成さ
れる。

このスイッチング指令は、極性判別回路３２及び切換回
路３４によって入力電圧の極性に応じて分配制御される
。

これらの制御によって、直流電圧Ｖｄ１を一定に制御す
ると共に入力電流を高力率に制御することができる。

入出力間を絶縁するための高周波インバータ４に共振形
インバータが用いられる。共振形インバータは、素子の
スイッチング損失が少ないので、スイッチング回数の多
い高周波において高効率となる。この種の従来の共振形
インバータを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ（以下共振形
コンバータとする）は第を図に示すように出力電圧調整
のためスイッチング周波数を可変制御している。すなわ
ち、スイッチ素子３６ａと３６ｂを交互にオンさせコン
デンサ３８とリアクトル３９を含む直列共振回路に共振
電流を流し、電流方向が逆転しダイオード３７ａ。

３７ｂに転流している期間にスイッチ素子３６ａ　、　
３６ｂをオフさせるようにしている。この１サイクルの
期間に負荷側に一定量の電荷４　ＣＶ　ｄｔが供給され
、スイッチング周波数をｆ　８１．とするとＩ　ｄｚ　
”　４　ＣＶ　ｄｘ　Ｊ’　ｓｗの負荷電流を供給して
出力電圧Ｖｄｚが一定に保たれる。

負荷電流Ｉｄｚが変化すると出力電圧Ｖｄｚが変化する
が、電圧検出回路４１を介して得られる出力電圧検出信
号Ｖｄｚｂと電圧基準ｖ１が電圧制御回路４２で比較さ
れ、その偏差値を零とするように周波数基準ｆｓｖが出
力される。これによりスイッチング制御回路４３は負荷
電流Ｉｄｚに比例してスイッチング周波数ｆ　ｓｗを制
御するので出力電圧Ｖｄｚは一定に保たれる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の共振形コンバータはスイッチング周波数を可変制
御しているので、制御装置が複雑となる上にトランスの
構造が周波数に関係する問題がある。すなわち、最低ス
イッチング周波数を見込んで設計しなければならず大形
のトランスとなり有効使用率が低下する。

本発明の目的は、高力率入力制御を行うと共に共振形コ
ンバータを用いて入呂力間を絶縁した無停電電源装置に
おいて、共振形コンバータのスイッチング周波数を一定
周波数で行い簡潔な構成とし、合理的な経済性の高い電
源装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、第１の交流電圧
が入力され、該入力電流を高力率に制御すると共に第１
の直流電圧を制御出力する第１の変換手段と、上記第１
の直流電圧を電気的に絶縁された第２の直流電圧に変換
する第２の変換手段と、上記第２の直流電圧を第２の交
流電圧に変換する第３の変換手段を備えた装置において
、上記第１の直流電圧の正負間にブリッジ接続されたス
イッチ素子の中間点と上記第１の直流電圧の中間電位が
コンデンサとリアクトルでなる直列共振回路を介して変
圧器の１次巻線に接続され、上記スイッチ素子が一定の
周期でスイッチング制御され、上記変圧器の２次巻線に
生じる高周波電圧を整流して上記第２の直流電圧を得る
定周波共振形コンバータを設け、上記第１の変換手段が
該第２の直流電圧をフィードバック電圧として入力電流
制御を行うと共に該第２の直流電圧を一定に制御するよ
うに構成した電源装置である。

（作用） 上記構成により、負荷電流が変化して第２の直流電圧が
変化すると、第１の変換手段がその変化を抑制する方向
に第１の直流電圧を変化させ、定周波共振形コンバータ
により変化した負荷に対応した電力が伝達され、第２の
直流電圧は一定に制御される。一定住された第２の直流
電圧は第３の変換手段により第２の交流電圧に変換され
負荷へ供給される。

（実施例） 第１図に本発明の実施例の構成図を示し、第２図にその
要部詳細回路を示す。第１図において、商用電源１から
直流電圧Ｖ　ｄ　＞を得る変換器２、直流電圧ｖｄ、を
交流電圧Ｖａ、に変換する共振形インバータ４の主回路
構成は従来と同様である。変圧器６Ａは二次巻線にセン
タータップ付のものとし、一定周波数の許で最適設計の
ものを使用する。

整流器７はダイオードを２個用いた２相半波整流回路と
する。インバータ９およびその制御回路１４は従来と同
様である。

変換器２を制御する制御回路１２は従来と同じものを使
用するが、整流器７の出力の直流電圧Ｖｄｚを電圧検出
器４１を介して検出した信号Ｖｄｚｂをフィードバック
電圧としている。また、共振形インバータ４を制御する
定周波スイッチング制御回路４＆、一定のスイッチング
周波数ｆ　ｓｗでスイッチ素子３６ａと３６ｂを交互に
一定期間導通制御する。このスイッチング周波数ｆ３ｗ
はω式の条件を満たすように設定する。

但し、Ｅｍａ）！：共振形インバータ４の最大出力〔Ｗ
〕Ｖｄ、：コンデンサ１６ａと＋６ｂの直列回路の直流
電圧［Ｖ） Ｃ：コンデンサ３８の容量ＣＦ） Ｌ　：リアクトル３９のインダクタンス〔Ｈ〕上記構成
とすることにより、制御回路１２により変換器２の入力
電流は従来と同様に高力率となるように制御されると共
に整流器７の出力の直流電圧Ｖｄｚが一定となるように
入力制御される。

また、共振形インバータ４のスイッチング周波数ｆｓい
を０）式の条件で設定することにより最大出力Ｅ−ａｘ
（Ｗ）以内の負荷において直流電圧ＶｄｘとＶｄｚの間
に比例関係が成立し安定した電圧制御を行うことができ
る。

本実施例によれば整流器７を２相半波整流としているの
で導通損失が小さく高効率となる。

とができ、小形の変圧器とすることが可能となり経済性
の高い電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は上記実施例
の要部詳則図、第３図は一般的なりＣ／ＤＣコンバータ
を用いた無停電電源装置のブロック図、第４図は従来の
電源装置の部分詳細図、第５図は従来の可変周波数の共
振形ＤＣ／ＤＣコンバータの構成図である。 １・・・商用電源　　　　２・・変換器３・・定周波共
振形コンバータ ４・・・共振形インバータ　　６Ａ・・・変圧器７・・
・整流器　　　　　９・・・インバータ１２・・・変換
器の制御回路 １４・・・インバータの制御回路 ４３Ａ・・・共振形インバータの制御回路代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の交流電圧が入力され、該入力電流を高力率に制御
   すると共に第１の直流電圧を制御出力する第１の変換手
   段と、上記第１の直流電圧を電気的に絶縁された第２の
   直流電圧に変換する第２の変換手段と、上記第２の直流
   電圧を第２の交流電圧に変換する第３の変換手段を備え
   た装置において、上記第１の直流電圧の正負間にブリッ
   ジ接続されたスイッチ素子の中間点と上記第１の直流電
   圧の中間電位がコンデンサとリアクトルでなる直列共振
   回路を介して変圧器の１次巻線に接続され、上記スイッ
   チ素子が一定の周期でスイッチング制御され、上記変圧
   器の２次巻線に生じる高周波電圧を整流して上記第２の
   直流電圧を得る定周波共振形コンバータを設け、上記第
   １の変換手段が該第２の直流電圧をフィードバック電圧
   として入力電流制御を行うと共に該第２の直流電圧を一
   定に制御することを特徴とする電源装置。