JPH08228482A

JPH08228482A - コンバータ制御装置

Info

Publication number: JPH08228482A
Application number: JP3121595A
Authority: JP
Inventors: Osamu Miyashita; 收宮下; Yoshinao Ootsuji; 悦尚大辻; Toshiya Onuki; 俊哉大貫; Akishi Maeda; 明志前田; Norihito Mochida; 則仁持田
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】従来必要とされた入力交流電圧および出力直
流電圧の電圧検出手段をまったく必要としない低コスト
でかつ高速動作が可能なコンバータ制御装置を提供する
ことを目的とする。【構成】交流電源１０を直流に変換する交流直流変換
手段２に、前記交流電源１０と閉回路を構成する少なく
ともリアクトル４およびスイッチデバイス８を設けた構
成からなる整流器１３において、出力側５を短絡するス
イッチデバイス８で、入力交流電流の瞬時値と、この瞬
時値から演算された入力交流電圧と出力直流電圧の演算
値の少なくとも一つ以上を検出して、検出値から演算信
号処理により演算されたデバイス導通期間で導通制御し
た構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流−直流間の電力変
換用の高力率を実現するコンバータ制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、家電機器を中心に広く使用されて
きている単相コンデンサ入力形整流器は、力率が低く、
交流側電流に高調波も多く含まれるため、送電設備等の
利用率の低下や電源電圧波形歪等の原因となっていた。

【０００３】そのため、近年、力率の改善と交流側高調
波電流の低減を図った整流器が注目されてきている。

【０００４】整流器による力率および波形改善の原理
は、交流側電流を電源電圧と相似波形かつ同位相に制御
することである。

【０００５】従来の高力率を実現する整流器では、ほと
んどが昇圧チョッパと呼ばれている方式が採用されてき
ている。この昇圧チョッパ回路の動作方法として図１３
に示すような電流リセット形と電流連続形とがあり、電
流連続形にはさらに固定ヒステリシス方式と電流比例ヒ
ステリシス方式、一定周波数方式などがある。

【０００６】以下、その構成について図１３および図１
４を参照しながら説明する。まず、電流リセット形は、
図１３（ａ）に示すように、インダクタンス電流を一サ
イクル毎にドライアウトさせる不連続な電流制御方式で
ある。逆に、電流連続形は、図１３（ｂ）〜（ｄ）に示
すようなインダクタンス電流を連続的に流す制御方式で
ある。

【０００７】一般的にヒステリシス制御は、ヒステリシ
スを持った比較器を用いて、正負２値の電圧を持ち、あ
る負荷に流れる実電流が設定された基準電流を上回る時
は電流を減少させるために負の電圧を印加し、下回る時
は逆に正の電圧をスイッチ素子により瞬時的に切り換え
て印加する。その結果、その実電流が設定された基準電
流を中心に上下に変動しながら流れるようにして入力リ
アクトルの電流を目標電流から一定のヒステリシス幅の
範囲におさめるように電流制御する方式である。この場
合、その実電流と基準電流との誤差は、制御器内に設け
られる比較器のヒステリシスの幅に依存する。このよう
なヒステリシス制御が整流器に応用され、交流側電流を
電源電圧と相似波形かつ同位相に制御するために、基準
電流を基準電圧の相似形から求め、それと実電流とを比
較した比較器出力よりスイッチ素子を瞬時的に切り換え
図１３（ｂ）に示すような電流制御を行うものであっ
た。

【０００８】一方、一定周波数制御では、スイッチング
周波数を一定に保つ目的で、図１４に示すような構成に
より、まず、出力直流電圧の検出値を設定値と比較・増
幅して出力直流電圧の誤差信号を得る。次に、交流入力
電圧と同相の基準正弦波にこの誤差信号を乗じて交流入
力電流の目標値を得る。さらに、交流入力電流の検出値
をこの目標値と比較し増幅して交流入力電流の誤差信号
を得る。最後に交流入力電流の誤差信号を基準搬送波で
変調してスイッチ素子を駆動するＰＷＭ信号を得る。こ
のようにして、図１３（ｄ）に示すように、出力直流電
圧を定電圧に保ちながら交流入力電流を交流入力電圧と
同相の正弦波に制御するようにしていた。そして、この
制御系には比例・積分制御（ＰＩ制御）が主に用いられ
てきていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の整流
器では、まず、電流リセット方式は原理上、ピーク電流
が高くなるのでスイッチング損失が大きくなる上、素子
も大きいものが必要になるので大容量化には不向きであ
った。

【００１０】従来のヒステリシス制御による方式によれ
ば、実電流と基準電流との誤差を小さくするために、ヒ
ステリシス幅の設定を狭くしようとするとスイッチング
周波数が増大し、逆にヒステリシス幅の設定を広くしよ
うとするとスイッチング周波数は下がるが、誤差は大き
くなるため電流の追従性が悪化する。また、一定のヒス
テリシスの幅に対して、基準電流が変わるとそれに応じ
てスイッチング周波数は変わるので、電流が大になる時
には、スイッチング周波数も大となり、スイッチング周
波数が定まらず、これに起因する電磁ノイズの中にノイ
ズ対策上好ましくない未知の周波数が含まれる恐れがあ
ることが知られている。これを改善するために図１３
（ｃ）に示したように、入力リアクトルの電流を大小２
つの正弦波の間に制御するウインドコンパレータと呼ば
れる方式も発明されているが、これによれば発振周波数
変動、制御遅れ等について若干改善はされているが、根
本的な問題解決に至っていない。

【００１１】一定周波数制御では、ＰＩ制御系に起因す
るところの電流制御の応答性、安定性が悪いことが指摘
されてきている。

【００１２】また、従来これらの応答性を解決するため
に用いられてきた電流の瞬時値予測制御による方法で
は、主にデジタル制御を適用した方法が提案されてい
た。この方法によると、デジタルシグナルプロセッサや
アナログデジタルコンバータなどの装置が必要となるた
め、アナログ制御に比べて、非常に高価であり、単相整
流器などの小型なシステムには不向きであるという問題
があった。

【００１３】また、高速動作にも限界があり、スイッチ
ング周波数を高めようとすると、それに伴い、より高価
なデジタルシグナルプロセッサやアナログデジタルコン
バータなどが必要であるという問題があった。

【００１４】本発明は上記課題を解決するもので、従来
必要とされた入力交流電圧および出力直流電圧の電圧検
出部分をまったく必要としない低コストでかつ、高速動
作が可能な装置を提供することを第１の目的としてい
る。

【００１５】第２の目的は、電圧演算手段に微分器を用
いることにより、一般的に広く用いられているオペアン
プより低コストでかつ、高速動作が可能な装置を実現す
ることにある。

【００１６】第３の目的は、出力直流電圧演算手段に微
分器、減算器を用いることにより、一般的に広く用いら
れているオペアンプより低コストでかつ、高速動作が可
能な装置を実現することにある。

【００１７】第４の目的は、出力直流電圧演算手段を設
けることにより制御回路をさらに簡単な構成にすること
により、より低コストでかつ、高速動作が可能な装置を
実現することにある。

【００１８】第５の目的は、電流検出手段としてリアク
トルの２次巻線を微分器として用いることにより、より
簡易かつ低コストな構成が可能な装置を実現することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のコンバータ制御
装置は上記第１の目的を達成するために第１の手段は、
交流電源を直流に変換する交流直流変換手段に、前記交
流電源と閉回路を構成する少なくともリアクトルおよび
スイッチデバイスを設けた構成からなる整流器におい
て、前記交流直流変換手段の入力側または出力側電流を
検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出され
た電流から前記交流直流変換手段の入力側または出力側
の電圧を演算する入力電圧演算手段と、前記電流検出手
段で検出された電流から前記整流器の出力直流電圧を演
算する出力直流電圧演算手段と、前記入力電圧演算手段
と前記出力直流電圧演算手段のうち少なくとも１つ以上
から構成される第１の演算手段と、適宜な周波数の基準
信号を発生する信号発生手段と、前記電流検出手段と前
記第１の演算手段出力のうち少なくとも１つ以上の出力
を入力とし、前記スイッチデバイスの導通期間を演算す
る第２の演算手段と、或る一定時間を設定する設定手段
と、前記信号発生手段の出力の前記基準信号の適宜なタ
イミング時点からの経過時間を計測する計測手段と、前
記計測手段で計測された前記経過時間が前記設定手段に
より設定された前記一定時間に到達したことを判断する
判断手段と、前記第２の演算手段で演算された導通期間
で、前記判断手段で判断される一定時間後に前記スイッ
チデバイスを導通制御するゲート制御手段とを有した構
成とする。

【００２０】また、第２の目的を達成するために第２の
手段は、第１の手段に加え、入力電圧演算手段は、電流
検出手段の出力を微分器の入力とし、判断手段で判断さ
れる一定時間後に、前記微分器の出力を記憶手段の入力
とし、前記記憶手段の出力を演算手段に入力した構成と
する。

【００２１】また、第３の目的を達成するために第３の
手段は、第１の手段に加え、出力直流電圧演算手段は、
電流検出手段の出力を微分器の入力とし、スイッチデバ
イスのオンの或る一定時間を設定する第１の設定手段
と、前記第１の設定手段により設定された一定時間に到
達したことを判断する第１の判断手段と、スイッチデバ
イスのオフの或る一定時間を設定する第２の設定手段
と、前記第２の設定手段により設定された一定時間に到
達したことを判断する第２の判断手段と、前記第１の判
断手段で判断される一定時間後に、前記微分器の出力を
第１の記憶手段の入力とし、前記第２の判断手段で判断
される一定時間後に、前記微分器の出力を第２の記憶手
段の入力とし、前記第１の記憶手段出力と第２の記憶手
段出力を減算器の入力とした構成とする。

【００２２】また、第４の目的を達成するために第４の
手段は、第１の手段に加え、第２の演算手段は、交流直
流変換手段の入力側または出力側電流を検出する電流検
出手段と、前記電流検出手段で検出された電流から前記
交流直流変換手段の入力側または出力側の電圧を演算す
る入力電圧演算手段で構成される第１の演算手段と、整
流器の出力直流電圧を検出する出力直流電圧検出手段と
のうち少なくとも１つ以上の出力を入力とした構成とす
る。

【００２３】また、第５の目的を達成するために第５の
手段は、第１の手段に加え、電流検出手段は、リアクト
ルの２次巻線を配設した構成とする。

【００２４】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、検
出手段により検出された電流値から入力電圧および出力
直流電圧を第１の演算手段にてアナログ演算を用いて演
算し、これら電流値、入力電圧および出力直流電圧値か
ら第２の演算手段にてアナログ演算を用いることによ
り、スイッチデバイスの導通期間を高速かつ簡単に実現
することができる。

【００２５】また、第２の手段の構成により、電圧検出
手段に用いる微分演算器を演算増幅器によるアナログ回
路で、高速かつ簡単に実現することができる。

【００２６】また、第３の手段の構成により、出力直流
電圧演算手段に用いる微分演算、減算を演算増幅器によ
るアナログ回路で、高速かつ簡単に実現することができ
る。

【００２７】また、第４の手段の構成により、出力直流
電圧検出手段を用いて、電流検出手段で検出された電流
値から出力直流電圧を演算する手段を不要として、電圧
検出をさらに高速かつ簡単に実現することができる。

【００２８】また、第５の手段の構成により、リアクト
ルに２次巻線を設けて、電流の微分値に比例する出力電
圧として検出することにより、別途電流検出手段を用い
ず、かつ微分器を不要とすることができる。

【００２９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１実施例について図１〜
図８を参照しながら説明する。

【００３０】図２に示すように４組のダイオード１ａ〜
１ｄによる単相ブリッジ構成の交流直流変換手段２と、
出力側５ａ，５ｂにリアクトル４および出力側５ｃに逆
流阻止ダイオード６を介して静電容量７を配設し、出力
側５ｃと５ｂ間を短絡するスイッチデバイス８と、この
入力端子９ａ，９ｂは交流電源１０に、出力端子１１
ａ，１１ｂは負荷１２に接続されている。

【００３１】図３は、スイッチデバイス８の一実施例で
あり、ここではＩＧＢＴ１４を示しているが、他に、ト
ランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等を用いても同様である。ダ
イオード１４ａはＩＧＢＴ１４の構成上存在する寄生ダ
イオードを示している。

【００３２】そして、図１に示すように整流器１３は、
交流電源１０を直流に変換する４組のダイオード１ａ〜
１ｄによる単相ブリッジ構成の交流直流変換手段２の出
力側５ａにリアクトル４および出力側５ｃを短絡するス
イッチデバイス８および出力側５ｃに逆流阻止ダイオー
ド６を介して静電容量７を配設した閉回路構成からな
る。交流直流変換手段２の出力側５ａ，５ｂ電流を検出
する電流検出手段１５、この電流検出手段１５で検出さ
れた電流から交流直流変換手段２の出力側５ａ，５ｂ電
圧（入力側３ａ，３ｂ電圧の絶対値）を演算する入力電
圧演算手段１６、電流検出手段１５で検出された電流か
ら整流器１３の出力直流電圧を演算する出力直流電圧演
算手段１８とのうち少なくとも１つ以上から構成される
第１の演算手段１７、適宜な周波数の基準信号を発生す
る信号発生手段１９、電流検出手段１５と第１の演算手
段１７の出力を入力とし、スイッチデバイス８の導通期
間をアナログ演算する第２の演算手段２０、或る一定時
間を設定する設定手段２１、信号発生手段１９出力の基
準信号の適宜なタイミング時点からの経過時間を計測す
る計測手段２２、この計測手段２２で計測された経過時
間が設定手段２１により設定された一定時間に到達した
ことを判断する判断手段２３、第２の演算手段２０で演
算された導通期間で、判断手段２３で判断される一定時
間後にスイッチデバイス８を導通制御するゲート制御手
段２４である。

【００３３】次に、本発明の整流器の第２の演算手段２
０で用いられる演算式について説明する。

【００３４】図１において、入力交流電圧をｖs、交流
直流変換手段２の出力側５ａと５ｂ間の電圧｜ｖs｜、
出力側５電流をｉs、スイッチデバイス間電圧をｖBとす
れば、（数１）の関係が得られる。

【００３５】

【数１】

【００３６】ここで、Ｌは、リアクトルのインダクタン
スである。さらに、出力直流電圧をｖoとすれば、スイ
ッチデバイスを制御することで、スイッチデバイス間電
圧ｖBは（数２）（数３）のように場合分けできる。

【００３７】

【数２】

【００３８】

【数３】

【００３９】（数２）はスイッチデバイス１がオン、
（数３）はスイッチデバイス１をオフ状態とすることで
表現できる。ここで、スイッチデバイスを制御する周期
をＴｓとし、（数１）の両辺をある時点ｔkからｔk+1ま
で定積分を行うと、（数４）が得られる。

【００４０】

【数４】

【００４１】ここで、ｉs（ｔk）、ｉs（ｔk+1）はそれ
ぞれ時点ｔk、時点ｔk+1の瞬時電流値である。さらに、
（数４）の左辺の定積分でＴS期間においてｖS一定とし
て近似すると、（数５）を得る。

【００４２】

【数５】

【００４３】本実施例では、（数４）の右辺の定積分を
満足させる一例として、スイッチデバイス制御周期Ｔs
内で（数３）を一度ある時間だけ発生させ、それ以外は
（数２）とする一周期の構成としている。この一周期の
構成において、（数４）の右辺の定積分は、（数２）
（数３）により近似的に（数６）で表せる。

【００４４】

【数６】

【００４５】（数６）を（数５）に代入してλについて
解くと、（数７）となる。

【００４６】

【数７】

【００４７】ここで、入力力率を１００％、つまり交流
側電流波形を交流側電圧波形に対して、相似形かつ同位
相とするために、（数７）に交流側電流目標値として交
流電圧と比例したものを与えると、（数７）は（数８）
のように書き換えられる。

【００４８】

【数８】

【００４９】ここで、αは交流側電流の振幅調整用の係
数である。また、（数７）において、本来交流電流目標
値は、ｔk+1時点での交流側電圧ｖsを用いて表現しなけ
ればならないが、この値は、ｔk時点では未知であるた
めｔk時点の交流側電圧ｖsを近似的に用いて表してい
る。

【００５０】このように第２の演算手段２０は、入力交
流電圧をｖs、交流直流変換手段２の出力側５ａと５ｂ
間の電圧｜ｖs｜、出力側５電流をｉs、スイッチデバイ
ス間電圧をｖBとすれば、スイッチデバイスに加えられ
る制御パルス幅λは（数８）より決定される。ここで、
Ｔsは、スイッチデバイスを制御する周期であり、信号
発生手段１９で発生される基準信号により与えられる。

【００５１】次に、入力交流電圧ｖsおよび出力直流電
圧ｖoを電流検出値ｉSより演算する時に用いられる演算
式について説明する。但し、パルス幅λはスイッチング
周期のセンターに配置した時とする。

【００５２】スイッチング周期ＴSの始まりｔkではスイ
ッチデバイス１がオン状態である。この時リアクトルに
印加する電圧は（数９）となり、交流直流変換手段２の
出力電圧｜ｖS｜が演算により検出される。

【００５３】

【数９】

【００５４】また、直前のスイッチング周期のセンター
ｔk-1/2時点を考える。このときにリアクトルに印加す
る電圧は、（数１０）となる。

【００５５】

【数１０】

【００５６】そして、スイッチング周期が電源周期に比
べ十分に短いとすれば、ｔk時点で推定される電源電圧
｜ｖS（ｔk）｜が｜ｖS（ｔk-1/2）｜とほぼ等しいの
で、（数１０）は（数１１）と近似することができる。

【００５７】

【数１１】

【００５８】したがって、ｖO（ｔk-1/2）は（数１２）
となる。

【００５９】

【数１２】

【００６０】以上のべてきたように、電流検出手段１５
で検出された電流検出値ｉSと、演算により求めた交流
直流変換手段２の出力側電圧（数１０）および出力直流
電圧（数１２）を（数８）に代入して求めたパルス幅λ
でスイッチデバイス１を導通制御する。

【００６１】つぎに、動作について説明する。図４に示
すように、スイッチデバイス８を周期ＴsでＳ１のタイ
ミングでスイッチング動作をさせた時、電流検出手段１
５で検出される交流電流はｉsに示すような鋸歯状の波
形となる。電源電圧｜ｖs｜の任意の時点ｔkにおける周
期Ｔｓ内の動作を図８に示す。その時点ｔkにおいて、
電流検出手段１５で交流電流ｉsの瞬時値が検出され
る。そして、その検出値に基づいて、入力電圧演算手段
１６において、演算式の（数１０）で示される微分によ
り、交流直流変換手段２の出力側５ａと５ｂ間の電圧｜
ｖs｜、すなわち入力交流電圧ｖSの絶対値が検出され
る。また、電流検出手段１５で検出された瞬時電流値ｉ
Sに基づいて、出力直流電圧演算手段１８において、演
算式の（数１２）で示される微分と減算と絶対値演算に
より、整流器１３の出力直流電圧ｖOが検出される。

【００６２】これら（数１０）および（数１２）で用い
る演算は、一般的に広く用いられているクワッドオペア
ンプによる微分器、減算器、絶対値演算器を用いた簡単
な構成となっている。

【００６３】以上より得られたｉS、｜ｖS｜、ｖOを次
に第２の演算手段２０に入力とすると、第２の演算手段
２０では演算式の（数８）で示される加減乗除の四則演
算よりスイッチデバイス８に加える制御パルス幅λが決
定される。この（数８）で示される加減乗除の四則演算
には、一般的に広く用いられているクワッドオペアンプ
によるアナログの加減乗除の演算器を用いて簡単な構成
となっている。そして、信号発生手段１９の基準信号の
発生周期Ｔs毎に、設定手段２１にあらかじめ設定して
おいた（Ｔs−λ）／２時間経過を判断手段２３で判断
した後の時点ｔpに、第２の演算手段２０にて演算され
た導通時間λでスイッチデバイス８をゲート制御手段２
４より導通制御する。

【００６４】上記構成により、アナログ演算器による加
減乗除の四則演算のみの簡単な構成で、かつ高速動作の
整流器を実現することができる。

【００６５】本発明の第１実施例のコンバータ制御装置
の実験結果として、入力交流電圧および入力電圧演算手
段１６の出力波形を図５、出力直流電圧および出力直流
電圧演算手段１８の出力波形を図６、入力交流電流波形
を図７に示す。この実験結果より、入力電圧演算手段１
６および出力直流電圧演算手段１８で演算により、それ
ぞれ入力交流電圧および出力直流電圧が忠実に求められ
ていることが確認されるとともに、入力交流電流が入力
交流電圧と相似形に制御されていることがわかる。

【００６６】なお、実施例では、第１の演算手段１７と
して、入力電圧演算手段１６、出力直流電圧演算手段１
８の２個での構成例であったが、これ以外の組み合わせ
でも上記演算式パラメータを与えるものであれば同じ結
果になることは当然である。

【００６７】また、以下の実施例でも同様のことが言え
ることは言うまでもない。（実施例２）以下、本発明の第２実施例について図８お
よび図９を参照しながら説明する。なお、第１実施例と
同一部分については、同一符号を付して詳細な説明は省
略する。

【００６８】図に示すように、入力電圧演算手段１６
は、電流検出手段１５の出力を微分器２５の入力とし、
判断手段２３で判断される一定時間後に、微分器２５の
出力を記憶手段２６の入力とし、記憶手段２６の出力を
第２の演算手段２０の入力とする。

【００６９】入力電圧演算手段１６において、シャント
抵抗で構成される電流検出手段１５から、検知電流値を
電圧信号として微分器２５に入力される。続いて、アナ
ログ回路による演算増幅器を主構成とする微分器２５に
て（数１０）で与えられる演算を行い、判断手段２３で
ｔkのタイミングを判断し、これに同期して、その結果
をサンプルアンドホールド回路による記憶手段２６に保
持し、記憶手段２６から第２の演算手段２０に送られ
る。

【００７０】上記構成により、演算増幅器とサンプルア
ンドホールド回路といった簡単な構成で、アナログ回路
による高速処理を実現することができる。

【００７１】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について図８および図１０を参照しながら説明する。

【００７２】なお、第１実施例および第２実施例と同一
部分については、同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００７３】図に示すように、出力直流電圧演算手段１
８は、電流検出手段１５の出力を微分器２５の入力と
し、スイッチデバイス８のオンの或る一定時間を設定す
る第１の判定手段２７と、この第１の設定手段２７によ
り設定された一定時間に到達したことを判断する第１の
判断手段２８と、スイッチデバイス８のオフの或る一定
時間を設定する第２の設定手段２９と、この第２の設定
手段２９により設定された一定時間に到達したことを判
断する第２の判断手段３０と、第１の判断手段２８で判
断される一定時間後に、微分器２５の出力を第１の記憶
手段３１の入力とし、第２の判断手段３０で判断される
一定時間後に、微分器２５の出力を第２の記憶手段３２
の入力とし、第１の記憶手段３１の出力と第２の記憶手
段３２の出力を減算器３３の入力とする構成である。

【００７４】出力直流電圧演算手段１８において、シャ
ント抵抗で構成される電流検出手段１５から、検知電流
値を電圧信号として微分器２５に入力される。続いて、
アナログ回路による演算増幅器を主構成とする微分器２
５にて（数１２）第１項で与えられる演算を行い、第１
の判断手段２８でｔkのタイミングを判断し、これに同
期して、その結果をサンプルアンドホールド回路で構成
する第１の記憶手段３１に保持し、この第１の記憶手段
３１から減算器３３に送られる。また、（数１２）第２
項で与えられる演算を行い、第２の判断手段３０でｔk-
1/2のタイミングを判断し、これに同期して、その結果
をサンプルアンドホールド回路で構成する第２の記憶手
段３２に保持し、第１の記憶手段３１から減算器３３に
送られる。この減算器３３では、（数１２）で示す演算
を減算回路により行い、出力直流電圧を検出する。

【００７５】上記構成により演算増幅器による微分回
路、減算回路とサンプルアンドホールド回路といった簡
単な構成で、アナログ回路による高速処理を実現するこ
とができる。

【００７６】（実施例４）以下、本発明の第４実施例に
ついて図１１を参照しながら説明する。

【００７７】なお、第１実施例と同一部分については、
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００７８】図に示すように、第２の演算手段２０は、
交流直流変換手段２の入力側３または出力側５電流を検
出する電流検出手段１５と、この電流検出手段１５で検
出された電流から交流直流変換手段２の入力側３ａ，３
ｂまたは出力側５ａ，５ｂ電圧を演算する入力電圧演算
手段１６で構成される第１の演算手段１７と、整流器３
４の出力直流電圧を検出する出力直流電圧検出手段３５
とのうち少なくとも１つ以上の出力を入力として構成す
る。

【００７９】上記構成により、基本的な動作は第１実施
例と同様であるが、整流器の出力直流電圧を検出する手
段を設けることにより、演算手段を与える減算器とサン
プルアンドホールド回路を必要としないで構成でき、よ
り簡単なアナログ回路で、かつ高速処理を実現すること
ができる。

【００８０】（実施例５）以下、本発明の第５実施例に
ついて図１２を参照しながら説明する。

【００８１】なお、第１実施例と同一部分については、
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００８２】図に示すように、電流検出手段１５は、リ
アクトル４の２次巻線３６を配設して構成する。

【００８３】上記構成により、基本的な動作は第１の実
施例と同様であるが、リアクトルに２次巻線を設けるこ
とにより、電流検出手段を別途必要とせず、かつ微分器
も必要としないで構成でき、より簡単で、かつ低コスト
が実現できる。

【００８４】本発明は、前記した実施例や実施態様に限
定されず、特許請求の範囲の思想を逸脱しない範囲での
単相および多相の整流器、例えば、純ブリッジ、混合ブ
リッジ等の種々の変形を含む。

【００８５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば、入力電流検出手段の瞬時値から入力電圧お
よび出力直流電圧を演算することと、演算手段における
加減乗除の四則演算のみの簡単な構成で、かつアナログ
回路による高速化をすることができるコンバータの制御
装置を提供できる。

【００８６】また、電圧演算手段に微分器を用いること
により、一般的に広く用いられているオペアンプにより
低コストでかつ、高速動作が可能な装置を実現すること
ができる。

【００８７】また、出力直流電圧演算手段に微分器、減
算器を用いることにより、一般的に広く用いられている
オペアンプにより低コストでかつ、高速動作が可能な装
置を実現することができる。

【００８８】また、出力直流電圧検出手段を設けること
により制御回路を簡単な構成にでき、低コストを実現で
きる。

【００８９】また、電流検出手段としてリアクトルに２
次巻線を設けることにより、より簡易かつ低コストな構
成を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のコンバータ制御装置の構
成を示すブロック図

【図２】同コンバータ制御装置の電力部の構成を示すブ
ロック図

【図３】同コンバータ制御装置のスイッチデバイス

【図４】同コンバータ制御装置を示すタイミングチャー
ト図

【図５】同コンバータ制御装置による入力交流電圧およ
び入力電圧演算手段の出力波形

【図６】同コンバータ制御装置による出力直流電圧およ
び出力直流電圧演算手段の出力波形

【図７】同コンバータ制御装置による入力交流電流波形

【図８】同第１、第２および第３実施例のコンバータ制
御装置のｔk時点における動作図

【図９】同第２実施例のコンバータ制御装置の構成を示
すブロック図

【図１０】同第３実施例のコンバータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図１１】同第４実施例のコンバータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図１２】同第５実施例のコンバータ制御装置の構成を
示すブロック図

【図１３】（ａ）従来の整流器の昇圧チョッパ方式を説
明する原理図（ｂ）従来の整流器の昇圧チョッパ方式を説明する原理
図（ｃ）従来の整流器の昇圧チョッパ方式を説明する原理
図（ｄ）従来の整流器の昇圧チョッパ方式を説明する原理
図

【図１４】同一定周波数制御方式の構成図

【符号の説明】

２交流直流変換手段３ａ入力側３ｂ入力側４リアクトル５ａ出力側５ｂ出力側５ｃ出力側８スイッチデバイス１３整流器１５電流検出手段１６入力電圧演算手段１７第１の演算手段１８出力直流電圧演算手段１９信号発生手段２０第２の演算手段２１設定手段２２計測手段２３判断手段２４ゲート制御手段２５微分器２６記憶手段２７第１の設定手段２８第１の判断手段２９第２の設定手段３０第２の判断手段３１第１の記憶手段３２第２の記憶手段３３減算器３４整流器３５出力直流電圧検出手段３６２次巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者持田則仁大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61号松下精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を直流に変換する交流直流変換手
段に、前記交流電源と閉回路を構成する少なくともリア
クトルおよびスイッチデバイスを設けた構成からなる整
流器において、前記交流直流変換手段の入力側または出
力側電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段
で検出された電流から前記交流直流変換手段の入力側ま
たは出力側の電圧を演算する入力電圧演算手段と、前記
電流検出手段で検出された電流から前記整流器の出力直
流電圧を演算する出力直流電圧演算手段と、前記入力電
圧演算手段と前記出力直流電圧演算手段のうち少なくと
も１つ以上から構成される第１の演算手段と、適宜な周
波数の基準信号を発生する信号発生手段と、前記電流検
出手段と前記第１の演算手段の出力のうち少なくとも１
つ以上の出力を入力とし、前記スイッチデバイスの導通
期間を演算する第２の演算手段と、或る一定時間を設定
する設定手段と、前記信号発生手段の出力の前記基準信
号の適宜なタイミング時点からの経過時間を計測する計
測手段と、前記計測手段で計測された前記経過時間が前
記設定手段により設定された前記一定時間に到達したこ
とを判断する判断手段と、前記第２の演算手段で演算さ
れた導通期間で、前記判断手段で判断される一定時間後
に前記スイッチデバイスを導通制御するゲート制御手段
とを有したコンバータ制御装置。
【請求項２】入力電圧演算手段は、電流検出手段の出力
を微分器の入力とし、判断手段で判断される一定時間後
に、前記微分器の出力を記憶手段の入力とし、前記記憶
手段の出力を演算手段に入力する構成とした請求項１記
載のコンバータ制御装置。
【請求項３】出力直流電圧演算手段は、電流検出手段の
出力を微分器の入力とし、スイッチデバイスのオンの或
る一定時間を設定する第１の設定手段と、前記第１の設
定手段により設定された一定時間に到達したことを判断
する第１の判断手段と、スイッチデバイスのオフの或る
一定時間を設定する第２の設定手段と、前記第２の設定
手段により設定された一定時間に到達したことを判断す
る第２の判断手段と、前記第１の判断手段で判断される
一定時間後に、前記微分器の出力を第１の記憶手段の入
力とし、前記第２の判断手段で判断される一定時間後
に、前記微分器の出力を第２の記憶手段の入力とし、前
記第１の記憶手段の出力と第２の記憶手段の出力を減算
器の入力とする構成とした請求項１記載のコンバータ制
御装置。
【請求項４】第２の検出手段は、交流直流変換手段の入
力側または出力側電流を検出する電流検出手段と、前記
電流検出手段で検出された電流から前記交流直流変換手
段の入力側または出力側の電圧を演算する入力電圧演算
手段で構成される第１の演算手段と、整流器の出力直流
電圧を検出する出力直流電圧検出手段とのうち少なくと
も１つ以上の出力を入力として構成される請求項１記載
のコンバータ制御装置。
【請求項５】電流検出手段は、リアクトルの２次巻線を
配設して構成される請求項１記載のコンバータ制御装
置。