JPH0729747Y2 - 交直変換装置 - Google Patents

交直変換装置

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JPH0729747Y2 JP1986181606U JP18160686U JPH0729747Y2 JP H0729747 Y2 JPH0729747 Y2 JP H0729747Y2 JP 1986181606 U JP1986181606 U JP 1986181606U JP 18160686 U JP18160686 U JP 18160686U JP H0729747 Y2 JPH0729747 Y2 JP H0729747Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 (産業上の利用分野) 本考案は、力率改善のために入力電圧波形に基づき出力
電流を制御する交直変換装置の改良に関する。
(従来の技術) 従来、インバータ装置などの直流電源として用いられる
交直変換装置には、例えば昭和58年度電気四学会北陸支
部連合大会での論文集に載せられた「チョッパによる単
相整流回路の力率改善」(池下亘、高橋勲)に見られる
ように、トランスを介して入力交流電圧と相似の正弦波
を取り出し、その正弦波を全波整流した脈流波形に出力
電流を追従制御することにより、高い力率が得られるよ
うにしたものがある。
第6図は、この種の従来の交直変換装置の構成を示す。
交流電源1に接続された主回路は、ブリッジ全波形整流
器2、高調波除去用フィルタ3、直流リアクトル4、ス
イッチング素子5、ダイオード6及び平滑コンデンサ7
を備えている。全波整流器2からの出力電流Idは、スイ
ッチング素子5をオン・オフすることにより加減制御さ
れる。この出力電流Idを交流電源1からの入力電圧Vi
全波整流波形を有する基準値に追従制御するようにすれ
ば、入力電流Iの波形を正弦波として交直変換装置の力
率をほぼ1とすることができる。
この電流追従制御を行なうために、定電圧制御回路8お
よび電流追従回路9が設けられている。その定電圧制御
回路8の前段には波形検出回路11が設けられている。そ
の波形検出回路11は入力電圧Viの波形を検出するための
トランス12を有し、そのトランス12の1次側が交流電源
1に接続され、2次側は中点が接地されると共に全波整
流器13に接続されている。その全波整流器13の次段に設
けた接地抵抗14によって全波整流信号VDをとり出し、そ
の全波整流信号VDを定電圧制御回路8の乗算器16に加え
ている。一方、抵抗17の両端に得られる出力電圧VLと、
予め定めた出力電圧基準VL *とから減算器18で偏差信号
を生成する。その偏差信号を利得調節器19を通すことに
より偏差信号Veを生成する。この偏差信号Veと前記整流
信号VDとを乗算器16で乗算して、入力電圧Viの全波整流
波形と相似な脈流波形を持つ出力電流基準Id *を形成す
る。さらに、電流追従回路9においては、前記出力電流
基準Id *と、電流検出器21で検出した出力電流Idとが減
算器22によって偏差信号を生成する。その偏差信号を、
ヒステリシスを有するコンパレータ23に入力する。この
コンパレータ23の出力信号によりスイッチング素子5を
オン・オフする。これにより、出力電圧VLは一定に制御
されると共に、出力電流Idは前記脈流波形に制御され、
装置の力率はほぼ1に保たれる。
(考案が解決しようとする問題点) 上記従来の装置においては、入力電圧Viの波形の検出に
当って、トランスを使用していた。そのため、そのトラ
ンスを設置するための大きなスペースを必要とし、装置
全体が大形化且つコスト高となり、さらに検出波形が歪
むのが避けられないという難点があった。
本考案の目的は、装置全体を小型で安価で且つ検出波形
を歪のないものとできる交直変換装置を提供することに
ある。
〔考案の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本考案は、入力交流電源の電圧波形を波形検出回路で検
出し、その検出した波形に基づいて出力電流を制御する
交直変換装置において、前記波形検出回路を、前記入力
交流電源に直列に接続された限流インピーダンスと、整
流回路と、互いに並列に接続した第1のフォトカプラの
発光素子及び前記第1のフォトカプラと同特性の第2の
フォトカプラの受光素子と、直流電源に直列に接続され
た前記第1のフォトカプラの受光素子と、前記第2のフ
ォトカプラの発光素子と、信号検出用抵抗と、を備えた
ものとして構成される。
(作用) 波形検出回路はトランスを備えないものとして構成され
ている。このため、トランスを設けるためのスペースを
必要とせず、小形なものとして構成される。さらに、検
出波形の歪は、2つの同特性のフォトカプラによって相
殺される。
(実施例) 以下、第1図を参照して本考案のもとになる交直変換装
置を説明する。
第1図において、第6図と同等部分には同一の符号をし
ており、その部分については説明を省略する。
第1図に示した主回路において、コンデンサ7に並列に
スイッチングレギュレータ24が接続されている。このス
イッチングレギュレータ24は、後述する定電圧制御回路
8及び電流追従回路9中のそれぞれの素子(演算増幅
器)に供給する直流電圧V+,V−を生成するためのもの
である。
波形検出回路25は、入力電圧Viの波形を検出するための
もので、交流電源1に電流制限用抵抗(限流インピーダ
ンス)30を介して接続された全波整流器31を備える。そ
の全波整流器31の次段にはフォトカプラ32の発光ダイオ
ード33が接続されている。フォトカプラ32のフォトトラ
ンジスタ34の一端が電源35に接続されると共に、そのフ
ォトトランジスタ34の他端が抵抗36を介して接地されて
いる。これにより、発光ダイオード33には、入力電圧Vi
の全波整流波形に応じた電流が流れ、その電流は一定の
変換効率でフォトトランジスタ34及び抵抗36を流れる電
流に変換される。その変換された電流の変化が抵抗36の
一端で電圧として検出され、後述するフォトCdSカプラ4
2のCdS44に加えられる。即ち、CdS44には入力電圧Vi
全波整流波形に応じた信号が加えられる。一方、前記主
回路で検出された出力電圧VLは抵抗39,40で分圧されて
比較増幅器41の一方の入力端子に加えられる。その比較
増幅器41の他方の入力端子には、ツェナーダイオード42
により設定された出力電圧基準VL *が入力される。これ
により、比較増幅器41からは前記2つの入力の偏差信号
VEが出力される。この偏差信号VEはフォトCdSカプラ42
の発光ダイオード43に加えられる。この発光ダイオード
43からの発光信号がCdS44によって受信される。而し
て、このCdS44には、先に述べたように入力電圧Viの全
波整流形に応じた信号が加えられている。そのため、こ
のCdS44及び次段の増幅器51においては、入力電圧Vi
前記偏差信号VEが乗算されて、入力電圧Viの全波整流波
形をもった出力電流基準−Id *が形成される。
次にこの出力電流基準−Id *は次段の電流追従回路9に
入力される。その出力電流基準−Id *は増幅率の異なる
一対の増幅器52,53に加えられる。それらの一対の増幅
器52,53からの出力信号は、それぞれ一対の比較器54,55
の一方の入力端子に加えられる。それらの一対の比較器
54,55の他方の入力端子には、前記主回路の電流検出器2
1で検出した検出信号が加えられる。即ち、前記主回路
に流れる出力電流Idは、抵抗により構成された電流検出
器21により検出される。その検出された信号は電流追従
回路9の増幅器56で増幅された後、一対の比較器54,55
の他方の入力端子に加えられる。それらの一対の比較器
54,55からは、それぞれ2つの入力信号に基づく偏差信
号が得られ、それらの一対の偏差信号が次段のフリップ
フロップ回路57に入力される。このフリップフロップ回
路からの出力信号により主回路のスイッチナング素子5
がオン・オフされる。
ちなみに、この電流追従回路9の機能は、第6図のよう
に、出力電流基準Id *と出力電流Idとの偏差信号をヒス
テリシスを持ったコンパレータに入力し、このコンパレ
ータの出力でスイッチング素子5をオン・オフすること
と等価である。
第2図はスイッチング素子5のオン・オフにより制御さ
れる出力電流Idを示す。この出力電流Idは同図から明ら
かなように、出力電圧基準−Id *の波形を中心として増
幅器52,53の出力レベル差によって定まる一定範囲内を
振動する波形となる。これにより、主回路の入力電流I
は入力電圧Viと相似の交流波形となる。
また、従来は、第6図のトランス12を他の回路の電源と
併用することも行われていた。この場合には、入力電圧
からの検出波形に歪が発生することがあった。しかしな
がら、本実施例では、トランスを介することなく上記入
力電圧の波形を検出するようにしたので、当然そのトラ
ンスが他の回路の電源と併用されることはなく、よって
上記検出波形にトランスの併用による歪が生じるおそれ
はない。
本発明の実施例は、第1図に示した波形検出回路25を第
3図に示した波形検出回路26に置換することによって構
成される。この波形検出回路は、フォトカプラ32の変換
効率の非直線性に起因する検出信号波形の歪を改善する
ためのものである。即ち、フォトカプラの変換効率η
は、第4図に示すように、非直線的な特性を有する。こ
の特性に起因して、第1図に示す波形検出回路25のよう
に1つのフォトカプラ32を用いた場合には、抵抗36によ
って得られる出力信号が歪むのが避けられない。これを
防ぐため、第3図の波形検出回路26においては、特性の
等しい2つのフォトカプラ32,62を用いることにより、
波形の改善を図っている。
即ち、第3図において、フォトカプラ32のフォトトラン
ジスタ34に直列にフォトカプラ62の発光ダイオード63を
接続している。そのフォトカプラ62のフォトトランジス
タ64を、フォトカプラ32の発光ダイオード33に並列に接
続している。なお、発光ダイオード33に直列に接続され
た抵抗65は、発振防止用のものである。その他、第1図
の直流電源回路25における部材と同等の部材には同一の
符号を付して説明を省略する。
上記構成の波形検出回路26においては、入力電圧Viの波
形に応じた電流が抵抗65及び発光ダイオード33に流れ
る。発光ダイオード33に流れる電流が変換効率ηでフォ
トトランジスタ34、発光ダイオード63及び抵抗36に流れ
る電流に変換される。発光ダイオード63に流れる電流は
変換効率ηでフォトトランジスタ64に流れる電流に変換
され、発光ダイオード33を流れる電流が加減制御され
る。これ以後は、上記と同様にループ状に制御が行われ
る。
而して、フォトトランジスタ34、発光ダイオード63及び
抵抗36の直列回路を流れる電流が増加すると、負帰還的
に作用するフォトカプラ62により電流が減少させられ
る。また、上記直列回路を流れる電流が減少すると、上
記フォトカプラ62により電流が増加させられる。ここ
で、2つのフォトカプラ32,62として特性の等しいもの
を用いたので、抵抗36の一端から得られる信号の波形
は、第5図の実線で示すものから破線で示すように、よ
り入力電圧Viの波形に近い正弦波状のものに改善され
る。これにより、最終的に、出力電圧VLはその波形がよ
り適正なものとして得られる。
〔考案の効果〕
本考案によれば、入力電圧の波形検出を行う波形検出回
路をトランスを用いないで構成するようにしたので、装
置全体を小形で安価なものとして提供することができる
と共に、この波形検出回路を同特性の2つのフォトカプ
ラによって構成して、互いに歪を打ち消すようにしたの
で、検出波形を入力電圧の波形により近いものとするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に関連する装置の全体構成図、第2図は
それによって制御される出力電流Idを示す波形図、第3
図は本考案の一部としての波形検出回路を示す構成図、
第4図はフォトカプラの変換効率を示す特性図、第5図
は第3図の波形検出回路によって得られる入力電源の電
圧波形図、第6図は従来の交直変換装置の全体構成図で
ある。 25,26…波形検出回路、30…抵抗(限流インピーダン
ス)31…整流器(整流回路)、32…フォトカプラ、33…
発光ダイオード(発光素子)、34…フォトトランジスタ
(受光素子)、36…抵抗。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力交流電源の電圧波形を波形検出回路で
    検出し、その検出した波形に基づいて出力電流を制御す
    る交直変換装置において、 前記波形検出回路を、 前記入力交流電源に直列に接続された限流インピーダン
    スと、整流回路と、互いに並列に接続した第1のフォト
    カプラの発光素子及び前記第1のフォトカプラと同特性
    の第2のフォトカプラの受光素子と、 直流電源に直列に接続された前記第1のフォトカプラの
    受光素子と、前記第2のフォトカプラの発光素子と、信
    号検出用抵抗と から構成したことを特徴とする交直変換装置。
JP1986181606U 1986-11-26 1986-11-26 交直変換装置 Expired - Lifetime JPH0729747Y2 (ja)

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