JPH06237573A - 力率改善回路 - Google Patents

力率改善回路

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JPH06237573A
JPH06237573A JP8553493A JP8553493A JPH06237573A JP H06237573 A JPH06237573 A JP H06237573A JP 8553493 A JP8553493 A JP 8553493A JP 8553493 A JP8553493 A JP 8553493A JP H06237573 A JPH06237573 A JP H06237573A
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JP
Japan
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capacitor
power supply
voltage
switch
power factor
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Withdrawn
Application number
JP8553493A
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English (en)
Inventor
Takao Yanase
孝雄 柳瀬
Koetsu Fujita
光悦 藤田
Fumio Toriyama
文雄 鳥山
Masaaki Hieda
正昭 稗田
Atsushi Okubo
温 大久保
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンデンサ入力形整流回路において電源側力
率を改善する。 【構成】 ダイオード5〜8及びコンデンサ9からなる
コンデンサ入力形整流回路と交流電源1との間に、トラ
イアック2等の交流スイッチとリアクトル3とを直列に
接続する。コンデンサ入力形整流回路の入力部に、コン
デンサ4を並列に接続する。トライアック2を、交流電
源電圧のゼロクロス点から一定の固定時間だけ遅らせて
オンさせ、あるいは、コンデンサ入力形整流回路の出力
電圧またはこの電圧と交流電源電圧との比較に基づいて
決定したタイミングによりオンさせる。または、コンデ
ンサ4をリアクトル3とダイオード5,7の接続点との
間に接続し、トライアック2を電源電圧の半周期ごとに
オンさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサ入力形整流
回路を備えた電力変換器等の力率改善回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は、従来の力率改善回路を示して
いる。図において1は交流電源、3は力率改善用のリア
クトル、5〜8はブリッジ回路を構成するダイオード、
9は平滑用のコンデンサ、10はインバータ主回路等の
負荷である。
【0003】この従来技術の動作を、図3における
(A),(B)の波形図を参照しつつ説明する。まず、
図3の(A)のように交流電源電圧が時刻t1以後に正
の値になると、コンデンサ9の電圧よりも電源電圧の方
が低いため、入力電流(交流電源1の電流)はこの時点
では流れない。その後、時刻t4において電源電圧がコ
ンデンサ9の電圧よりも高くなったとすると、図3の
(B)のようにこの時点から入力電流が流れ始める。
【0004】そして、電源電圧が低下してコンデンサ9
の電圧よりも低くなると、入力電流は大幅に減少する
が、リアクトル3の作用により、時刻t5まで引き続き
流れる。上述した動作は、電源電圧の負の半周期におい
ても同様であり、入力電流は時刻t6〜t7にわたって流
れることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、入力電流波形を電源電圧のゼロクロス点方向へ若干
引き延ばすことができるため、多少ながら力率改善効果
を得ることができる。しかるに、図3における時刻t1
〜t4間やt2〜t6間には電流がまったく流れないた
め、大幅な力率改善を望むことは不可能であった。一
方、今日では資源の有効活用という世界的な要請があ
り、また、一部法規制化の方向にある高調波含有率の低
減化等の動向を見ると、力率の改善は大きな課題となっ
ている。
【0006】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、従来技術に比べ
て更に一層の力率改善効果が得られる力率改善回路を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、コンデンサ入力形整流回路と交流電
源との間にトライアック等の交流スイッチとリアクトル
とを直列に接続すると共に、前記整流回路の入力部にコ
ンデンサを並列に接続したものである。なお、前記トラ
イアックは、交流電源電圧のゼロクロス点から一定の固
定時間だけ遅らせてオンさせるか、または、コンデンサ
入力形整流回路の出力電圧もしくはこの電圧と交流電源
電圧との比較に基づいて決定したタイミングによりオン
させることが望ましい。
【0008】第2の発明は、コンデンサ入力形整流回路
と交流電源との間に、トライアック等の交流スイッチと
リアクトルとコンデンサとを直列に接続すると共に、前
記交流スイッチを交流電源電圧の半周期ごとに点弧させ
るものである。なお、この発明において、交流電源電圧
と整流回路の出力電圧とを入力とし、整流回路の出力電
圧がほぼ一定値となるように交流スイッチを点弧角制御
する制御回路を備えることが好ましい。
【0009】第3の発明は、コンデンサ入力形整流回路
と交流電源との間にリアクトルを接続すると共に、前記
整流回路の交流入力端子相互間にコンデンサとトライア
ック等の交流スイッチとを直列に接続し、この交流スイ
ッチを交流電源電圧の半周期ごとに点弧させるものであ
る。この発明では、交流電源電圧と交流電源を流れる電
流とを入力として交流スイッチを点弧角制御する制御回
路を備え、これにより力率を最適値に制御することが望
ましい。
【0010】
【作用】第1の発明では、交流スイッチのオンにより、
コンデンサ入力形整流回路の入力部に接続したコンデン
サに共振電流が流れ、引き続き、コンデンサ入力形整流
回路を構成するコンデンサに充電電流が流れる。このた
め、交流電源の電流はこれらの電流和となって交流電源
電圧の周期内の広い範囲にわたって流れることになる。
従って、力率を改善することができる。
【0011】第2または第3の発明では、整流回路の交
流入力側に接続された交流スイッチを適宜なタイミング
でオンさせることにより、この交流スイッチに直列に接
続されたコンデンサに充電電流が流れる。第2の発明で
はこの充電電流がそのまま交流電源の電流(整流回路の
入力電流)となり、第3の発明では、前記充電電流と整
流回路の出力側の平滑用コンデンサを流れる電流との和
が交流電源の電流となる。これにより、交流電源の電流
は交流電源電圧の周期内の広い範囲にわたって流れるこ
とになり、力率が改善される。
【0012】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1は第1の発明の第1実施例を示す回路図であ
り、図10と同一の構成要素には同一符号を付して詳述
を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。すな
わちこの実施例では、交流電源1とリアクトル3との間
に交流スイッチとしてのトライアック2が接続され、ま
た、ダイオード5〜8からなるブリッジ回路の交流入力
端子間にコンデンサ4が接続されている。
【0013】この実施例の動作を、図3を参照しつつ説
明する。まず、図3の(C)に示すように、電源電圧が
正である時刻t8においてトライアック2にゲートパル
スを与え、トライアック2をオンさせる。このとき、
(D)に示すごとく、コンデンサ4は電源電圧の前の半
周期の間に逆向きに充電されているため、電源1→トラ
イアック2→リアクトル3→コンデンサ4→電源1の経
路で電流が流れる。この経路で、コンデンサ4とリアク
トル3との共振回路による電流が流れるため、(E)の
ように時刻t8〜t9の期間、コンデンサ4に電流が流れ
る。また、時刻t9以後については、(F)のごとく電
源電圧によりコンデンサ9への充電電流が流れる。
【0014】従って、整流回路の入力電流(交流電源1
の電流)は、(G)に示すようにコンデンサ4の電流と
コンデンサ9の充電電流との和になり、時刻t8からt5
に至る広い範囲にわたって電流が流れることになる。ま
た、電源電圧の次の半周期である時刻t2〜t3の期間に
ついても、同様にして時刻t10からt7に至る広い範囲
にわたって電流が流れる。このため、本実施例によれ
ば、従来技術((B)参照)に比べて力率を大幅に改善
することができる。
【0015】次に、図2は第1の発明の第2実施例であ
る。この実施例は、コンデンサ入力形整流回路の構成が
倍電圧整流形になっている以外は図1の実施例と同一で
あり、動作の概要もほぼ同一である。
【0016】なお、上記実施例では、トライアック2の
ゲート駆動のパルス位置を電源電圧のゼロクロス点より
も一定の固定時間だけ遅らせているが、負荷の大きさに
応じてゲート駆動パルスの位置を変化させ、常に最良の
力率になるように制御することも可能である。この場
合、コンデンサ9の両端電圧(コンデンサ入力形整流回
路の出力電圧)を検出し、予め決められたパルス位置と
コンデンサ9の両端電圧との関係から、パルス位置を決
めれば良い。これ以外にも、コンデンサ9の両端電圧と
電源1の電圧との比較やこれらの予め決められた関係か
らパルス位置を決めても良い。
【0017】なお、トライアック2に代えて、逆並列接
続されたサイリスタ等、他の交流スイッチを用いても良
い。
【0018】次に、第2の発明の第1実施例を図4に基
づき説明する。図1と同一の構成要素には同一符号を付
して説明を省略し、異なる部分について述べると、この
実施例では、リアクトル3の一端とダイオード5,7の
接続点との間にコンデンサ4が接続されている。
【0019】この実施例の動作を、図9を参照しつつ説
明する。なお、図9の(A),(C)は実質的に図3に
おける(A),(B)と同様の波形であるが、図9では
これらに加え、(B)として従来技術及び本発明に共通
するコンデンサ9の電圧波形も示してある。図9の
(F)に示すように、コンデンサ4は時刻t0以前の半
周期に交流電源1の電圧の極性と逆向きに充電されてい
る。時刻t3では、交流電源電圧の方が、コンデンサ4
の電圧とコンデンサ9の電圧とを加えた値よりも高くな
っており、この時点でトライアック2にゲートパルスを
与えるとトライアック2がオンし、交流電源1→トライ
アック2→リアクトル3→コンデンサ4→ダイオード5
→コンデンサ9→ダイオード8の経路で図9の(E),
(G)に示すような電流が流れる。
【0020】上記電流は、コンデンサ4が交流電源1に
より充電されていくに従って次第に減少し、やがてゼロ
となる。そして、その時点でトライアック2がオフする
ため、図9の(F)のようにコンデンサ4は高い電圧に
充電されたままになる。以上の動作から、交流電源1の
電圧がコンデンサ9の電圧より低いときでも交流電源1
から電流を流し込むことができ、図9の(G)に示すよ
うに交流電源電圧の周期内で長い期間にわたって入力電
流が流れることになる。これにより、力率を大幅に改善
することができる。
【0021】次に、図5は第2の発明の第2実施例であ
る。この実施例は、コンデンサ入力形整流回路の構成が
倍電圧整流形になっている以外は図4の実施例と同一で
あり、動作の概要もほぼ同一である。
【0022】図6は第2の発明の第3実施例を示してい
る。この実施例では、交流電源1の電圧とコンデンサ入
力形整流回路の直流出力電圧とを検出し、これらの値を
ゲート制御回路13に取り込むことにより、整流回路の
直流出力電圧をほぼ一定値に制御すると共に、力率がで
きるだけ高い値になるように、トライアック2の点弧位
相を制御するようにしたものである。力率改善の基本的
な動作は図4の実施例と同一であるため、説明を省略す
る。
【0023】図7は、第3の発明の第1実施例を示して
いる。その構成としては、交流電源1の一端をリアクト
ル3を介してダイオード5,7の接続点に接続し、この
接続点とダイオード6,8の接続点との間(整流回路の
交流入力端子間)にコンデンサ4及びトライアック2の
直列回路を接続したものである。
【0024】この実施例の動作を図9に従って説明す
る。前記同様に図9の(F)に示すように、コンデンサ
4は時刻t0以前の半周期に交流電源1の電圧の極性と
逆向きに充電されている。時刻t4において図9の
(H)に示すごとくトライアック2にゲートパルスを与
えるとトライアック2がオンし、交流電源1→リアクト
ル3→コンデンサ4→トライアック2→交流電源1の経
路で電流が流れ、この電流はリアクトル3とコンデンサ
4との共振現象により、図9(I)に示すように時刻t
4〜t5の期間、継続して流れる。
【0025】時刻t1以後は、コンデンサ9の電圧より
も交流電源1の電圧の方が高くなるため、交流電源1か
ら電流が流れ込み、全体的に見ると図9の(K)に示す
ように図9の(C)及び(I)を加えた波形の入力電流
が流れることになる。コンデンサ4に流れる電流がゼロ
になると、トライアック2はオフし、図9の(J)のよ
うにコンデンサ4はほぼ交流電源1の電圧のピーク値に
近い値に充電されたまま、次の半周期を迎えることにな
る。従ってこの実施例においても、交流電源1の電圧に
対して従来よりも長い期間にわたり入力電流が流れるの
で、力率を改善することができる。
【0026】次いで、図8は第3の発明の第2実施例を
示すものである。この実施例は、第2の発明の図6の実
施例に対応するもので、交流電源1の電流及び電圧を変
流器14等により検出してゲート制御回路13に取り込
み、力率が最も良くなるようにトライアック2の点弧位
相を制御するように構成されている。ここで、力率改善
の基本的な動作は図7の実施例と同一であるため、詳述
を省略する。
【0027】上述した図4ないし図8の実施例において
も、トライアック2に代えて逆並列接続されたサイリス
タ等、他の交流スイッチを用いることができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように第1の発明によれば、トラ
イアック等の交流スイッチをオンすることにより、コン
デンサ入力形整流回路の入力部に接続したコンデンサに
共振電流が流れ、引き続き、コンデンサ入力形整流回路
を構成するコンデンサに充電電流が流れる。このため、
整流回路の入力側に流れる電流は各コンデンサに流れる
電流和となり、交流電源電圧の周期内の広い範囲にわた
って流れることになる。従って、力率を大幅に改善する
ことが可能になる。
【0029】第2または第3の発明によれば、整流回路
の交流入力側に接続された交流スイッチを適宜なタイミ
ングでオンさせることにより、この交流スイッチに直列
に接続されたコンデンサに充電電流が流れる。第2の発
明ではこの充電電流が交流電源の電流となり、第3の発
明では、前記充電電流と整流回路の出力側の平滑コンデ
ンサを流れる電流との和が交流電源の電流となる。これ
により、第1の発明と同様に交流電源の電流は交流電源
電圧の周期内の広い範囲にわたって流れることになり、
力率を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】第1の発明の他の実施例を示す回路図である。
【図3】図1の実施例及び従来の技術の動作を示す各部
の波形図である。
【図4】第2の発明の第1実施例を示す回路図である。
【図5】第2の発明の第2実施例を示す回路図である。
【図6】第2の発明の第3実施例を示す回路図である。
【図7】第3の発明の第1実施例を示す回路図である。
【図8】第3の発明の第2実施例を示す回路図である。
【図9】図4及び図7の各実施例並びに従来の技術の動
作を示す各部の波形図である。
【図10】従来の技術を示す回路図である。
【符号の説明】
1 交流電源 2 トライアック 3 リアクトル 4,9,11,12 コンデンサ 5,6,7,8 ダイオード 10 負荷 13 ゲート制御回路 14 変流器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稗田 正昭 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 大久保 温 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンデンサ入力形整流回路と交流電源と
    の間に交流スイッチとリアクトルとを直列に接続すると
    共に、前記整流回路の入力部にコンデンサを並列に接続
    したことを特徴とする力率改善回路。
  2. 【請求項2】 交流スイッチを、交流電源電圧のゼロク
    ロス点から一定の固定時間だけ遅らせてオンさせるよう
    にした請求項1記載の力率改善回路。
  3. 【請求項3】 交流スイッチを、コンデンサ入力形整流
    回路の出力電圧またはこの電圧と交流電源電圧との比較
    に基づいて決定したタイミングによりオンさせるように
    した請求項1記載の力率改善回路。
  4. 【請求項4】 コンデンサ入力形整流回路と交流電源と
    の間に、交流スイッチとリアクトルとコンデンサとを直
    列に接続すると共に、前記交流スイッチを交流電源電圧
    の半周期ごとに点弧させることを特徴とする力率改善回
    路。
  5. 【請求項5】 交流電源電圧と整流回路の出力電圧とを
    入力とし、整流回路の出力電圧がほぼ一定値となるよう
    に交流スイッチを点弧角制御する制御回路を備えた請求
    項4記載の力率改善回路。
  6. 【請求項6】 コンデンサ入力形整流回路と交流電源と
    の間にリアクトルを接続すると共に、前記整流回路の交
    流入力端子相互間にコンデンサと交流スイッチとを直列
    に接続し、この交流スイッチを交流電源電圧の半周期ご
    とに点弧させることを特徴とする力率改善回路。
  7. 【請求項7】 交流電源電圧と交流電源を流れる電流と
    を入力として交流スイッチを点弧角制御する制御回路を
    備えた請求項6記載の力率改善回路。
JP8553493A 1992-12-16 1993-03-19 力率改善回路 Withdrawn JPH06237573A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8553493A JPH06237573A (ja) 1992-12-16 1993-03-19 力率改善回路

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35456492 1992-12-16
JP4-354564 1992-12-16
JP8553493A JPH06237573A (ja) 1992-12-16 1993-03-19 力率改善回路

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JPH06237573A true JPH06237573A (ja) 1994-08-23

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ID=26426542

Family Applications (1)

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JP8553493A Withdrawn JPH06237573A (ja) 1992-12-16 1993-03-19 力率改善回路

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JP (1) JPH06237573A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006288134A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2009539343A (ja) * 2006-05-30 2009-11-12 オークランド ユニサービシズ リミテッド 誘導給電システム・ピックアップ回路

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JP2016220533A (ja) * 2006-05-30 2016-12-22 オークランド ユニサービシズ リミテッドAuckland Uniservices Limited 誘導給電システム・ピックアップ回路

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Effective date: 20000530