JPH0744244A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH0744244A
JPH0744244A JP5186520A JP18652093A JPH0744244A JP H0744244 A JPH0744244 A JP H0744244A JP 5186520 A JP5186520 A JP 5186520A JP 18652093 A JP18652093 A JP 18652093A JP H0744244 A JPH0744244 A JP H0744244A
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JP
Japan
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output
bias
pwm inverter
inverter
output voltage
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JP5186520A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Miyazawa
芳明 宮澤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電力を入力とし安定化された正弦波交流
電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流フィルタ
を介して直接負荷へ給電するように構成された電源装置
から電力供給を受ける負荷側変圧器の直流偏磁防止。 【構成】 直流電力を入力とし安定化された正弦波交流
電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流フィルタ
を介して直接負荷へ給電するように構成された電源装置
において、PWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流成
分を検出するためにPWMインバ―タの出力側に設けら
れる直流偏磁を引起す電磁機器と、該電磁機器に流れる
電流からPWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流成分
を検出する直流偏磁検出手段と、該直流偏磁検出手段の
出力に応じてPWMインバ―タの出力電圧の正負の対称
性を補正する偏磁補正手段を具備した電源装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PWMインバ―タで構
成され、入力電源や負荷の変動に対し、安定した正弦波
交流電圧を供給する電源装置に係り、特にインバ―タ用
の出力変圧器を内臓しない電源装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】安定した電力を供給する電源装置の代表
的な例としては、交流入力の停電や瞬時電圧低下時でも
安定した交流電圧を供給する無停電電源装置(以下、U
PSと称する)がある。一般に、この種のUPSはコン
ピュ―タ、通信機器等の重要システムの電源として使わ
れ、コンピュ―タ社会の進展と共に広く使われるように
なってきている。
【0003】近年、UPSもその普及拡大に伴ない小形
軽量化が要求されており、従来から出力電圧整合と、入
出力絶縁のためにインバ―タ出力側に設けていた出力変
圧器を削除した構成のUPSも小容量域から実用化され
てきている。
【0004】図3は、従来の出力変圧器を内臓した構成
のUPSの一例を示すブロック図である。図3におい
て、1は交流入力電源、2は整流器、3は蓄電池、4は
インバ―タ、5はインバ―タ変圧器、6はインバ―タ4
の出力電圧から高調波成分を除去して正弦波電圧に改善
する交流フィルタ、7はインバ―タ変圧器5の一次電流
を検出するCT、8は負荷、11は出力電圧制御のため
の正弦波基準、12はUPSの出力電圧と正弦波基準1
1の出力を比較してその偏差を出力する比較器、13は
比較器12の出力する偏差を増幅する誤差増幅回路、1
4は誤差増幅回路13の出力に応じてインバ―タ4を構
成するスイッチング素子の点弧パタ―ンを造り出すPW
M制御回路、15はPWM制御回路14の出力信号を増
幅するゲ―ト増幅回路、16はインバ―タ変圧器5の一
次電流から直流成分を検出して、その直流成分を打消す
ように誤差増幅回路16を介してPWM制御回路14へ
補正信号を与える直流偏磁補正回路である。
【0005】PWMインバ―タ及びその制御動作は公知
であるが、11〜15によりインバ―タ4のスイッチン
グ素子はPWM制御され、交流フィルタ6の出力電圧は
正弦波基準11に一致するように制御される。また直流
偏磁補正回路16により、インバ―タ変圧器5の偏磁が
検出され、偏磁を抑制するように制御される。
【0006】更に、図4は、最近実用化されているもの
で、出力変圧器を削除した構成UPSの一例である。図
4においては、図3のUPSに対し、小形軽量化の目的
でインバ―タ変圧器5を削除したものであり、それに合
せてCT7と直流偏磁検出回路16も削除されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図4の構成は、小形軽
量化、低価格化のメリットから小容量域のみでなく大容
量域へも適用することが望まれる。この構成では、イン
バ―タ変圧器を内臓していないことから、PWMインバ
―タの出力電圧に含まれる直流成分によって引起される
インバ―タ変圧器の直流偏磁の問題から開放されると思
われるが、実際には図4の負荷8の如く、負荷の一部に
変圧器81が含まれることも多く、変圧器81の直流偏
磁が生ずる可能性がある。
【0008】特に汎用の変圧器の場合、インバ―タ変圧
器のような直流偏磁に対する製作上の配慮も少なく鉄心
の小形化のために磁束密度が高い変圧器とすることが多
いのでより直流偏磁を引起す易い。
【0009】本発明は、前述のような事情に鑑みなされ
たものであり、小形軽量化のために出力変圧器レスとし
たPWMインバ―タの負荷側に含まれる変圧器が直流偏
磁を引起さないようにした電源装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、直流電力を入力とし安定化された
正弦波交流電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交
流フィルタを介して直接負荷へ給電するように構成され
た電源装置において、前記PWMインバ―タ出力電圧に
含まれる直流成分を検出するために前記PWMインバ―
タの出力側に設けられる直流偏磁を引起す電磁機器と、
該電磁機器に流れる電流から前記PWMインバ―タ出力
電圧に含まれる直流成分を検出する直流偏磁検出手段
と、該直流偏磁検出手段の出力に応じて前記PWMイン
バ―タの出力電圧の正負の対称性を補正する偏磁補正手
段を具備したものである。
【0011】又、上記目的を達成するために請求項2の
発明は、直流電力を入力とし安定化された正弦波交流電
圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流フィルタを
介して直接負荷へ給電するように構成された電源装置に
おいて、前記PWMインバ―タの出力側に一次側が接続
され二次側が開放された補助変圧器と、該補助変圧器の
一次側電流を入力し前記PWMインバ―タ出力電圧に含
まれる直流成分を検出する直流偏磁検出手段と、該直流
偏磁検出手段の出力に応じて前記PWMインバ―タの出
力電圧の正負の対称性を補正する偏磁補正手段を具備し
たものである。
【0012】更に、上記目的を達成するために請求項3
の発明は、直流電力を入力とし安定化された正弦波交流
電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流フィルタ
を介して直接負荷へ給電するように構成された電源装置
において、前記PWMインバ―タの出力側に励磁巻線が
接続され該励磁巻線に流れる電流によって発生する磁束
から前記PWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流成分
を検出する直流偏磁検出手段と、該直流偏磁検出手段の
出力に応じて前記PWMインバ―タの出力電圧の正負の
対称性を補正する偏磁補正手段を具備したものである。
【0013】
【作用】前述のように構成された請求項1の発明によれ
ば、PWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流成分が増
加すれば、電磁機器の励磁電流が増加する方向に変化す
るため、この励磁電流の変化から直流偏磁を検出するこ
とができるため、直流偏磁検出手段の出力に応じてPW
Mインバ―タの出力電圧の正負の対称性を偏磁補正手段
によって補正すれば、PWMインバ―タ出力電圧に含ま
れる直流成分を零にすることができ、負荷側の変圧器の
直流偏磁を防止することができる。
【0014】又、請求項2の発明によれば、PWMイン
バ―タの出力側に接続される補助変圧器の二次側が開放
されているため、補助変圧器の一次側の電流は励磁電流
だけとなり、PWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流
成分が増加すれば、励磁電流が増加する方向に変化する
ため、この励磁電流の変化から直流偏磁を検出すること
ができるため、直流偏磁検出手段の出力に応じてPWM
インバ―タの出力電圧の正負の対称性を偏磁補正手段に
よって補正すれば、PWMインバ―タ出力電圧に含まれ
る直流成分を零にすることができ、負荷側の変圧器の直
流偏磁を防止することができる。
【0015】更に、請求項3の発明によれば、鉄心に磁
束を検出するホ―ル素子等を設け、該鉄心に巻回される
励磁巻線をPWMインバ―タの出力側に接続すれば、磁
束からPWMインバ―タ出力電圧に含まれる直流成分を
検出する直流偏磁検出手段を構成でき、この直流偏磁検
出手段の出力に応じてPWMインバ―タの出力電圧の正
負の対称性を偏磁補正手段によって補正すれば、PWM
インバ―タ出力電圧に含まれる直流成分を零にすること
ができ、負荷側の変圧器の直流偏磁を防止することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照して説
明する。図1において、図4と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異る点についてのみ
述べる。即ち、図1において、21は負荷8に含まれる
汎用変圧器81と同等又はそれ以下の励磁特性(汎用変
圧器81と同等またはより偏磁し易い)を有し、交流フ
ィルタ6を介してインバ―タ4の出力で励磁される直流
偏磁検出用補助変圧器、22は該直流偏磁検出用補助変
圧器21の励磁電流を検出するCT、23はCT22で
検出された励磁電流に含まれる直流成分を検出し、その
直流成分を打消すようにインバ―タ4の出力電圧の正負
の対称性を補正するための信号を誤差増幅回路13へ与
える直流偏磁補正回路である。
【0017】図2は図1の実施例の動作を説明するため
の動作波形図である。例えば、制御の誤差等により、交
流フィルタ6の出力電圧図2(a)の正負の対称性が崩
れると、図2(b)の如く、直流偏磁検出用補助変圧器
21の励磁電流(高調波を含む歪んだ電流)も非対称と
なり直流分が発生する。
【0018】CT22によりタイミングt1 以降で、こ
の励磁電流直流分が検出され、図2(c)の如く直流偏
磁補正回路23により、この直流分を打消すような極性
の補正信号を誤差増幅回路13へ与えてPWM制御回路
14の出力する波形パタ―ンを補正する。
【0019】尚、直流偏磁補正回路23による直流分検
出方法の原理は、正負の成分を積分することによるもの
で正負の積分偏差が直流分として検出されるものであ
る。直流偏磁検出用補助変圧器21の特性は、汎用変圧
器81よりも偏磁し易く選定されているので、汎用変圧
器81が偏磁を開始する前に補正制御が動作し偏磁を防
止することができる。
【0020】この場合、PWMインバ―タ4の出力側に
接続されていない巻線側端子を開放しておく。これによ
って直流偏磁検出用補助変圧器21には励磁電流のみが
流れ負荷電流は流れない。従って、励磁電流のみの変化
から直流偏磁を検出できるため精度良く直流偏磁を検出
することができる。
【0021】このようにして、本実施例では、インバ―
タ4の制御誤差等から生ずる出力電圧の正負の対称性の
ずれに対し、補助的な手段により直流偏磁を検出し、直
流分を打消すように補正制御をかけることにより、負荷
側に含まれる汎用変圧器が直流偏磁に陥るという問題を
解消することができる。
【0022】図1の実施例においては、直流偏磁検出用
補助変圧器21を交流フィルタ6の出力へ接続している
が、直接インバ―タ4の出力へ接続するようにしても良
い。また、直流偏磁検出手段は、図1の実施例に限定さ
れるものではなく、補助変圧器の代りに、可飽和リアク
トル等のような直流偏磁を引起す電磁機器、或いは鉄心
に磁束を検出するホ―ル素子を設け、その鉄心に巻回さ
れる励磁巻線をPWMインバ―タの出力側に接続して、
PWMインバ―タ出力電圧によって発生する磁束を直接
検出して直流偏磁を検出するようにしても良い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明又は
請求項2の発明或いは請求項3の発明によれば、PWM
インバ―タの出力電圧の正負の対称性を維持するように
制御されるため、PWMインバ―タの出力電圧に直流成
分が含まれない。従ってPWMインバ―タの出力側に設
けられる負荷に変圧器が含まれても、該変圧器は直流偏
磁することのない電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電源装置のブロック
図。
【図2】[図1]の電源装置の動作を説明するための動
作波形図。
【図3】インバ―タ変圧器を内臓した従来の電源装置の
構成例を示すブロック図。
【図4】本発明が適用されるインバ―タ変圧器レスの従
来の電源装置の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
1 …交流入力電源 2 …整流器 3 …蓄電池 4 …インバ
―タ 5 …インバ―タ変圧器 6 …交流フ
ィルタ 7,22 …CT 8 …負荷 81 …変圧器 11 …正弦波
基準 12 …比較器 13 …誤差増
幅回路 14 …PWM制御回路 15 …ゲ―ト
増幅回路 16,23…直流偏磁補正回路 21 …直流偏
磁検出用補助変圧器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電力を入力とし安定化された正
    弦波交流電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流
    フィルタを介して直接負荷へ給電するように構成された
    電源装置において、前記PWMインバ―タ出力電圧に含
    まれる直流成分を検出するために前記PWMインバ―タ
    の出力側に設けられる直流偏磁を引起す電磁機器と、該
    電磁機器に流れる電流から前記PWMインバ―タ出力電
    圧に含まれる直流成分を検出する直流偏磁検出手段と、
    該直流偏磁検出手段の出力に応じて前記PWMインバ―
    タの出力電圧の正負の対称性を補正する偏磁補正手段を
    具備した電源装置。
  2. 【請求項2】 直流電力を入力とし安定化された正
    弦波交流電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流
    フィルタを介して直接負荷へ給電するように構成された
    電源装置において、前記PWMインバ―タの出力側に一
    次側が接続され二次側が開放された補助変圧器と、該補
    助変圧器の一次側電流を入力し前記PWMインバ―タ出
    力電圧に含まれる直流成分を検出する直流偏磁検出手段
    と、該直流偏磁検出手段の出力に応じて前記PWMイン
    バ―タの出力電圧の正負の対称性を補正する偏磁補正手
    段を具備した電源装置。
  3. 【請求項3】 直流電力を入力とし安定化された正
    弦波交流電圧を出力するPWMインバ―タの出力を交流
    フィルタを介して直接負荷へ給電するように構成された
    電源装置において、前記PWMインバ―タの出力側に励
    磁巻線が接続され該励磁巻線に流れる電流によって発生
    する磁束から前記PWMインバ―タ出力電圧に含まれる
    直流成分を検出する直流偏磁検出手段と、該直流偏磁検
    出手段の出力に応じて前記PWMインバ―タの出力電圧
    の正負の対称性を補正する偏磁補正手段を具備した電源
    装置。
JP5186520A 1993-07-29 1993-07-29 電源装置 Pending JPH0744244A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008263759A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Toshiba Corp 偏磁抑制制御装置

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