JPH08168267A - Switching ac power supply - Google Patents
Switching ac power supplyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はスイッチング方式交流電
源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching type AC power supply device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は従来のスイッチング方式交流電源
装置のスイッチング回路を含む出力部分の概略回路を示
す。1は直流電源、2〜5はスイッチング用のトランジ
スタであって、この4つのトランジスタ2〜5の制御入
力端子(ベース)に、不図示のスイッチング信号発生回
路(後述のPWM制御回路)からの各々周知の所定のタ
イミングで発生するスイッチング信号が入力されること
によって、2つの端子6,7間にスイッチングされた交
流電圧が取り出され、この取り出された交流電圧がイン
ダクタンス(チョークコイルL)およびキャパシタンス
(コンデンサC)によるLCフィルタ8(ローパスフィ
ルタ)によって平滑されて所望の(低)周波数の交流電
圧が出力端子9,10間に得られる。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a schematic circuit of an output portion including a switching circuit of a conventional switching AC power supply. Reference numeral 1 is a DC power supply, and 2 to 5 are switching transistors. Each of the four transistors 2 to 5 has a control input terminal (base) from a switching signal generating circuit (not shown) (a PWM control circuit described later). By inputting a switching signal generated at a known predetermined timing, an AC voltage switched between the two terminals 6 and 7 is extracted, and the extracted AC voltage is an inductance (choke coil L) and a capacitance ( An AC voltage having a desired (low) frequency is obtained by being smoothed by the LC filter 8 (low-pass filter) including the capacitor C) between the output terminals 9 and 10.
【0003】また、スイッチング方式交流電源装置で
は、出力電圧を波形歪率、電圧精度などの面で高品質に
保つために一般に瞬時値制御を行っており、図3にその
一例を示す。すなわち、一方の出力端子9から取り出し
た出力電圧の瞬時値と、基準電圧11とを誤差増幅器1
2に入力し、この誤差増幅器12の出力をPWM制御回
路13に入力し、このPWM制御回路13の出力信号に
応答して、スイッチング回路14のスイッチング用のト
ランジスタを制御することによって、出力端子9,10
間に基準電圧に対応した高品質な交流電圧が得られる。Further, in the switching type AC power supply device, in general, instantaneous value control is performed in order to keep the output voltage in high quality in terms of waveform distortion rate, voltage accuracy, etc., and an example thereof is shown in FIG. That is, the instantaneous value of the output voltage extracted from one output terminal 9 and the reference voltage 11 are used as the error amplifier 1
2 and the output of the error amplifier 12 is input to the PWM control circuit 13, and in response to the output signal of the PWM control circuit 13, the switching transistor of the switching circuit 14 is controlled to output the output terminal 9 , 10
In between, a high quality AC voltage corresponding to the reference voltage can be obtained.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のような瞬時値制
御を適用したスイッチング方式交流電源装置において、
負荷の如何にかかわらず出力電圧を高品位に保つために
は、高い周波数まで応答可能に瞬時値制御を行わなけれ
ばならない。In the switching type AC power supply device to which the above-mentioned instantaneous value control is applied,
In order to maintain a high quality output voltage regardless of the load, instantaneous value control must be performed so that it can respond up to a high frequency.
【0005】しかしながら、上述の瞬時値制御を適用し
たスイッチング方式交流電源装置においては、瞬時値制
御のためのフィードバックループ内にLCフィルタ8が
存在しているので、負荷電流の急変などで出力電圧にL
Cフィルタ8の共振周波数でのリンギングを生じること
がある。また、LCフィルタS8のQが所定値以上に大
きいと、その共振周波数付近でLCフィルタ8による位
相遅れが180度になるので、発振しないように、上記
交流電源装置の増幅度は1以下になっていなければなら
ない。However, in the switching type AC power supply device to which the above-mentioned instantaneous value control is applied, since the LC filter 8 exists in the feedback loop for the instantaneous value control, the output voltage is changed due to a sudden change of the load current. L
Ringing may occur at the resonance frequency of the C filter 8. Further, when the Q of the LC filter S8 is larger than a predetermined value, the phase delay due to the LC filter 8 becomes 180 degrees in the vicinity of its resonance frequency, so that the amplification degree of the AC power supply device becomes 1 or less so as not to oscillate. Must be
【0006】一方、スイッチング用の素子(トランジス
タ)や制御回路の性能上、スイッチング周波数には限界
があり、また、LCフィルタ8は、本来の目的(平滑
化)のために、その共振周波数がスイッチング周波数よ
り十分低くなければならない。On the other hand, the switching frequency is limited due to the performance of the switching element (transistor) and control circuit, and the resonance frequency of the LC filter 8 is switched for the original purpose (smoothing). Must be well below the frequency.
【0007】以上から、LCフィルタ8の共振周波数を
高くすることには限界があり、したがって、これによっ
て瞬時値制御の応答可能な周波数の上限が抑えられてし
まう。From the above, there is a limit to increasing the resonance frequency of the LC filter 8, and therefore, the upper limit of the response frequency of the instantaneous value control is suppressed.
【0008】そこで本発明の目的は以上のような問題を
解消したスイッチング方式交流電源装置を提供すること
にある。Therefore, an object of the present invention is to provide a switching type AC power supply device which solves the above problems.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1にかかる発明はスイッチングされた交流出力を
コイルおよびコンデンサからなるローパスフィルタを通
して出力端に供給するスイッチング方式交流電源装置に
おいて、前記フィルタのQを下げるための手段を設けた
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a switching type AC power supply device for supplying a switched AC output to an output terminal through a low-pass filter consisting of a coil and a capacitor. Is provided with a means for lowering Q.
【0010】また請求項2にかかる発明は請求項1にお
いて、前記手段は、前記コンデンサに並列に接続した抵
抗およびコンデンサからなる直列回路であることを特徴
とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the means is a series circuit including a resistor and a capacitor connected in parallel to the capacitor.
【0011】さらに請求項3にかかる発明は請求項2に
おいて、前記直列回路にさらにコイルを直列に接続した
ことを特徴とする。Further, the invention according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, a coil is further connected in series to the series circuit.
【0012】[0012]
【作用】本発明によれば、ローパスフィルタのQが効果
的に下げられ、これによって、瞬時値制御の応答可能な
周波数が高くなり、高品位な出力が得られる。According to the present invention, the Q of the low-pass filter is effectively lowered, whereby the response frequency of the instantaneous value control is increased and a high quality output is obtained.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0014】図1は本発明にかかる瞬時的制御を適用し
たスイッチング方式交流電源装置のスイッチング回路を
含む出力部分の概略回路を示す。他の構成は図3と同様
である。FIG. 1 shows a schematic circuit of an output portion including a switching circuit of a switching type AC power supply device to which the instantaneous control according to the present invention is applied. Other configurations are the same as those in FIG.
【0015】図1において、図2と同じ部材には同一符
号を付して詳細説明は省略する。図1に示すように、本
発明の特徴は、LCフィルタ8のコンデンサCに並列に
抵抗R1およびコンデンサC1からなる直列回路を接続
したことである。In FIG. 1, the same members as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 1, the feature of the present invention is that a series circuit including a resistor R1 and a capacitor C1 is connected in parallel to the capacitor C of the LC filter 8.
【0016】以下に抵抗R1およびコンデンサC1をコ
ンデンサCに並列に接続した理由等について詳細に説明
する。すなわち、LCフィルタ8のQを小さくすること
によって、瞬時値制御の応答可能な周波数をLCフィル
タ8の共振周波数に近くできる。そのためにはLCフィ
ルタ8のCに並列にR1を接続すればLCフィルタ8の
Qは小さくなる。しかしCにR1を並列に接続すること
は、R1の電力消費が大きくなるので、好ましくない。
そこで、R1に直列にC1を接続し、Cに印加される低
い周波数(および直流)の電圧によるR1の消費電力を
抑えることで、初期の目的を達成した。つまり、C1は
ハイパスフィルタの役割をする。The reason why the resistor R1 and the capacitor C1 are connected in parallel with the capacitor C will be described in detail below. That is, by making Q of the LC filter 8 small, the response frequency of the instantaneous value control can be made close to the resonance frequency of the LC filter 8. For that purpose, if R1 is connected in parallel to C of the LC filter 8, the Q of the LC filter 8 will become smaller. However, it is not preferable to connect R1 in parallel with C because the power consumption of R1 increases.
Therefore, the initial object was achieved by connecting C1 in series with R1 and suppressing the power consumption of R1 due to the low frequency (and DC) voltage applied to C. That is, C1 acts as a high pass filter.
【0017】以上のことを考慮すると、C1の値はLC
フィルタ8の共振周波数付近でインピーダンスが低く
(C1の下限値の条件)、交流電源の出力周波数付近で
インピーダンスが大きい(C1の上限値の条件)が必要
がある。また一般にコンデンサは容量値が大きくなると
外形寸法および価格が大きくなるので、それもC1の上
限値の条件になり得る。実際にはC1の下限値は、ほぼ
Cの値と同じであり、上限値はCの値の10倍程度であ
る。Considering the above, the value of C1 is LC
It is necessary that the impedance be low near the resonance frequency of the filter 8 (condition of the lower limit value of C1) and large near the output frequency of the AC power supply (condition of the upper limit value of C1). Further, generally, the larger the capacitance value of a capacitor, the larger the external dimensions and the price thereof, which can also be a condition for the upper limit value of C1. Actually, the lower limit of C1 is almost the same as the value of C, and the upper limit is about 10 times the value of C.
【0018】次にR1の値の範囲を検討する。Next, the range of the value of R1 will be examined.
【0019】この回路をLCR1の並列共振回路を考え
ると、そのQはω0 CR1となる(ω0 は共振周波
数)。Considering this circuit as a parallel resonant circuit of LCR1, its Q is ω 0 CR1 (ω 0 is the resonant frequency).
【0020】したがって、Q=1にするためには共振周
波数でのCのインピーダンスとR1のそれとを同じにす
れば良い。同様にQ=0.5にするためには、共振周波
数でのR1のインピーダンスをCのインピーダンスの1
/2にすれば良い。本発明の目的を満足するQの上限値
は、おおむねQ=5程度である。したがって、R1の上
限値はLCフィルタ8の共振周波数でのCのインピーダ
ンスの5倍程度である。またR1の値を小さくするとQ
が下がるが、それと同時にLCフィルタ8の共振周波数
に、C1が影響する度合いが増加してくる。したがっ
て、R1の下限値はLCフィルタ8の共振周波数にC1
が影響しない範囲である。実際には、おおむねQ=0.
5程度がR1の下限値である。Therefore, in order to make Q = 1, the impedance of C at the resonance frequency and that of R1 should be the same. Similarly, in order to set Q = 0.5, the impedance of R1 at the resonance frequency is set to 1 of the impedance of C.
You can set it to / 2. The upper limit of Q that satisfies the object of the present invention is approximately Q = 5. Therefore, the upper limit of R1 is about 5 times the impedance of C at the resonance frequency of the LC filter 8. If the value of R1 is reduced, Q
However, at the same time, the degree of influence of C1 on the resonance frequency of the LC filter 8 increases. Therefore, the lower limit of R1 is C1 at the resonance frequency of the LC filter 8.
Is the range that does not affect. Actually, Q = 0.
About 5 is the lower limit of R1.
【0021】図4はLおよびCからなるLCフィルタ8
のQを下げる他の手段の各例を示す。(a)〜(d)で
は、抵抗R1のみでLCフィルタのQを下げることがで
きる。(e)は、図1の例における抵抗R1とコンデン
サC1の直列回路に、さらにコイルL1を直列に接続し
たものである。L1のインダクタンスとしては、例えば
LCフィルタ8のLのインダクタンスと同等のものでよ
い。FIG. 4 shows an LC filter 8 consisting of L and C.
Examples of other means for lowering Q are shown below. In (a) to (d), the Q of the LC filter can be lowered only by the resistor R1. (E) is the one in which the coil L1 is further connected in series to the series circuit of the resistor R1 and the capacitor C1 in the example of FIG. The inductance of L1 may be equivalent to the inductance of L of the LC filter 8, for example.
【0022】実施例 以下に、上述のような構成からなる本発明の効果を明ら
かにするための実施例を説明する。 Embodiments Embodiments for clarifying the effects of the present invention having the above-described structure will be described below.
【0023】図5に示すような値で図1に示す構成に対
応するLCフィルタおよびR1,C1を作成し、負荷R
L1をLCフィルタの出力端に接続し、LCフィルタの
入力側に周波数を10Hz〜1MHzに変化させて交流
(AC)100Vを印加した。LCフィルタのLは10
0μHでその直流抵抗RLが10mΩ、Cは0.22μ
Fでその直流抵抗Rcが1MΩ、C1は0.22μF、
RL1は56kΩとした。そして、R1の値を2.2
Ω、22Ω、220Ωおよび比較のための従来例として
R1=∞(すなわち、R1,C1の無い場合)にして、
入力側のAC100Vの周波数の変化に対するLCフィ
ルタの出力(電圧)特性と、出力の位相遅れ特性とを測
定し、図6の(a)と(b)に各々示した。The LC filter and R1 and C1 corresponding to the configuration shown in FIG. 1 are created with the values shown in FIG.
L1 was connected to the output end of the LC filter, the frequency was changed to 10 Hz to 1 MHz, and an alternating current (AC) of 100 V was applied to the input side of the LC filter. L of LC filter is 10
DC resistance RL is 10 mΩ at 0 μH, C is 0.22 μ
DC resistance Rc is 1 MΩ at F, 0.22 μF at C1
RL1 was set to 56 kΩ. Then, the value of R1 is set to 2.2.
Ω, 22Ω, 220Ω and R1 = ∞ (that is, without R1 and C1) as a conventional example for comparison,
The output (voltage) characteristic of the LC filter and the phase delay characteristic of the output with respect to the change of the frequency of AC100V on the input side were measured, and are shown in (a) and (b) of FIG. 6, respectively.
【0024】図6(a)から、R1=22Ωのときに、
共振周波数付近での出力(電圧)のピークが効果的に抑
えられ、図6(b)から出力の位相遅れが−180°に
達するまでの周波数が共振周波数よりもはるかに高い周
波数まで延びている(すなわち、瞬時値制御の応答可能
な周波数が高い)ことが明らかである。From FIG. 6A, when R1 = 22Ω,
The output (voltage) peak near the resonance frequency is effectively suppressed, and the frequency until the output phase delay reaches −180 ° from FIG. 6B extends to a frequency much higher than the resonance frequency. (That is, the frequency at which the instantaneous value control can respond is high).
【0025】また、図7に示すような値で図1に示す構
成に対応するLCフィルタおよびR1,C1を作成し、
負荷RL1をLCフィルタの出力端に接続し、LCフィ
ルタの入力側にステップ状の直流100Vを印加した。
LCフィルタのL,C,C1およびR1の各値は図5の
それと同じであり、RL1は1kΩとした。そして、上
記ステップ状直流の入力に対するLCフィルタの出力端
におけるリンギング特性を測定し、図8に示した。図8
から、R1=22Ωのときにリンギングが効果的に抑え
られていることが明らかである。Further, LC filters and R1 and C1 corresponding to the configuration shown in FIG. 1 are prepared with values as shown in FIG.
The load RL1 was connected to the output end of the LC filter, and a stepwise direct current of 100 V was applied to the input side of the LC filter.
Each value of L, C, C1 and R1 of the LC filter is the same as that of FIG. 5, and RL1 is set to 1 kΩ. Then, the ringing characteristic at the output end of the LC filter with respect to the input of the stepwise direct current was measured and shown in FIG. FIG.
From the results, it is clear that ringing is effectively suppressed when R1 = 22Ω.
【0026】以上のように、上述したLCフィルタにお
けるQの最適値の範囲内になるように設定したR1=2
2Ωのときに本発明の初期の目的が達成されている。As described above, R1 = 2 set so as to be within the range of the optimum value of Q in the above-mentioned LC filter.
The initial objectives of the invention have been achieved at 2Ω.
【0027】さらに、図9に示すような値で図4の
(e)に示す構成に対応するLCフィルタおよびR1,
C1,L1を作成し、負荷RL1をLCフィルタの出力
端に接続し、LCフィルタの入力側に周波数を10Hz
〜1MHzに変化させて交流(AC)100Vを印加し
た。L,L1は100μH、C,C1は0.22μF、
R1は33Ω、RL1は56kΩとした。C1,R1は
上述したLCフィルタにおけるQの最適値の範囲内に設
定した。そして、L1の有る場合と、無い場合の、LC
フィルタの出力(電圧)特性と出力の位相遅れ測定とを
測定し、図10の(a)と(b)に各々示した。Further, the LC filter and R1, which have the values shown in FIG. 9 and correspond to the configuration shown in FIG.
C1 and L1 are created, load RL1 is connected to the output end of the LC filter, and the frequency is 10 Hz on the input side of the LC filter.
Alternating to 1 MHz, an alternating current (AC) of 100 V was applied. L and L1 are 100 μH, C and C1 are 0.22 μF,
R1 was 33Ω and RL1 was 56 kΩ. C1 and R1 are set within the range of the optimum value of Q in the above-mentioned LC filter. And LC with and without L1
The output (voltage) characteristics of the filter and the phase delay measurement of the output were measured and shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), respectively.
【0028】図10(a),(b)から、L1の有る場
合の方が出力電圧のピークが一層抑えられ、位相遅れ特
性も優れていることが明らかである。From FIGS. 10A and 10B, it is apparent that the peak of the output voltage is further suppressed and the phase delay characteristic is excellent when L1 is present.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、L
Cフィルタを有するスイッチング方式交流電源装置にお
いて、瞬時値制御の応答可能な周波数を高くすることが
でき、負荷電流の急変などにより発生する出力電圧のリ
ンギングを効果的に抑えることができ、さらに、上記効
果を消費電力の増加を抑えて達成することができる。As described above, according to the present invention, L
In a switching type AC power supply device having a C filter, the frequency at which instantaneous value control can respond can be increased, and ringing of the output voltage that occurs due to a sudden change in load current can be effectively suppressed. The effect can be achieved while suppressing an increase in power consumption.
【図1】本発明のスイッチング方式交流電源装置のスイ
ッチング回路を含む出力部分の概略回路図である。FIG. 1 is a schematic circuit diagram of an output portion including a switching circuit of a switching AC power supply device of the present invention.
【図2】従来のスイッチング方式交流電源装置のスイッ
チング回路を含む出力部分の概略回路図である。FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an output portion including a switching circuit of a conventional switching AC power supply device.
【図3】瞬時値制御を適用したスイッチング方式交流電
源装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a switching AC power supply device to which instantaneous value control is applied.
【図4】本発明におけるLCフィルタのQを下げるため
の手段の各例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing each example of means for lowering the Q of the LC filter in the present invention.
【図5】本発明の実施例における具体的数値例を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a specific numerical example in the embodiment of the present invention.
【図6】(a)は同実施例におけるLCフィルタの出力
(電圧)特性を示す図、(b)は同じく出力の位相遅れ
特性を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing an output (voltage) characteristic of the LC filter in the same embodiment, and FIG. 6B is a diagram showing a phase delay characteristic of the output similarly.
【図7】本発明の実施例における他の具体的数値例を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing another specific numerical example in the embodiment of the present invention.
【図8】同実施例におけるリンギング特性を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing ringing characteristics in the example.
【図9】本発明の他の実施例における具体的数値例を示
す図である。FIG. 9 is a diagram showing a specific numerical example in another embodiment of the present invention.
【図10】(a)は同実施例におけるLCフィルタの出
力(電圧)特性を示す図、(b)は同じく出力の位相遅
れ特性を示す図である。10A is a diagram showing an output (voltage) characteristic of the LC filter in the embodiment, and FIG. 10B is a diagram showing a phase delay characteristic of the output similarly.
L チョークコイル C,C1 コンデンサ R1 抵抗 8 LCフィルタ L choke coil C, C1 capacitor R1 resistor 8 LC filter
Claims (3)
よびコンデンサからなるローパスフィルタを通して出力
端に供給するスイッチング方式交流電源装置において、 前記フィルタのQを下げるための手段を設けたことを特
徴とするスイッチング方式交流電源装置。1. A switching type AC power supply device for supplying a switched AC output to an output end through a low-pass filter composed of a coil and a capacitor, wherein a means for lowering Q of the filter is provided. AC power supply.
ンデンサに並列に接続した抵抗およびコンデンサからな
る直列回路であることを特徴とするスイッチング方式交
流電源装置。2. The switching AC power supply device according to claim 1, wherein the means is a series circuit including a resistor and a capacitor connected in parallel to the capacitor.
にコイルを直列に接続したことを特徴とするスイッチン
グ方式交流電源装置。3. The switching type AC power supply device according to claim 2, wherein a coil is further connected in series to the series circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6306420A JPH08168267A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Switching ac power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6306420A JPH08168267A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Switching ac power supply |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08168267A true JPH08168267A (en) | 1996-06-25 |
Family
ID=17956811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6306420A Pending JPH08168267A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Switching ac power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08168267A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003009530A (en) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Switching power stabilizing circuit |
JP2006180675A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Yaskawa Electric Corp | Power converter |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP6306420A patent/JPH08168267A/en active Pending
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JP4656298B2 (en) * | 2004-12-24 | 2011-03-23 | 株式会社安川電機 | Power converter |
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