JPH0928078A - 交流入力電源装置 - Google Patents

交流入力電源装置

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JPH0928078A
JPH0928078A JP17586395A JP17586395A JPH0928078A JP H0928078 A JPH0928078 A JP H0928078A JP 17586395 A JP17586395 A JP 17586395A JP 17586395 A JP17586395 A JP 17586395A JP H0928078 A JPH0928078 A JP H0928078A
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JP
Japan
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output
input
energy
switching
switching element
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Application number
JP17586395A
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English (en)
Inventor
Akira Takeuchi
章 竹内
Satoshi Otsu
智 大津
Seiichi Muroyama
誠一 室山
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形,高効率,高力率の交流入力電源装置を
提供する。 【構成】 スイッチング素子31のオン期間にトランス
4にエネルギーを蓄え、スイッチング素子31,71の
同時オフ期間にトランス4に蓄えられた励磁エネルギー
を出力端子61,62へ提供する。入力電力が出力電力
より大きい充電モードではスイッチング素子71のオン
期間にトランス4に蓄えられたエネルギーをコンデンサ
8に充電する。入力電力が出力電力より小さい放電モー
ドにおいては、スイッチング素子92もオン,オフさせ
ることにより交流入力源1とコンデンサ8から同時に電
力を出力に供給する構成を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力の高力率化と出力
交流周波数リプル低減を実現する交流入力電源装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、入力の高力率化と出力交流周波
数リプルの低減を実現する交流入力電源装置の従来例を
示すものである。本従来例においては、交流入力源Aに
接続された力率改善回路Bにおいて入力電流を正弦波状
にする制御を行う。ここで、力率改善回路Bの出力電圧
には、交流入力と直流出力との瞬時電力のアンバランス
により、交流周波数のリプルが生じる。そこで、図5に
示すように、力率改善回路Bの後段のコンデンサCの後
段に接続されたDC/DCコンバータDにおいて出力端
子Eに表われる出力電圧制御を行い、リプルの低減され
た安定な出力を得ていた。すなわち、入力の高力率化と
出力電圧の安定化との制御を、それぞれ別の電力変換回
路において独立に行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本従来例は、前記二つ
の電力変換回路である力率改善回路BとDC/DCコン
バータDの縦続接続構成であり、かつ出力電力はすべて
前記二つの電力変換回路を通過しなければならないた
め、装置の小形化や高効率化に制約があった。
【0004】本発明の目的は、上記の欠点を解決し、小
形・高効率で高力率な交流入力電源装置を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる交流入力
電源装置は、交流入力源に接続される第一のスイッチン
グ部と、この第一のスイッチング部に接続された入力巻
線と第一の出力巻線を有するトランスと、前記第一の出
力巻線に接続された整流・平滑回路とにより構成された
AC/DCコンバータにおいて、前記トランスに設けら
れた第二の出力巻線と、この第二の出力巻線に接続され
た第二のスイッチング部と、この第二のスイッチング部
に接続されたエネルギー蓄積素子と、このエネルギー蓄
積素子を入力とし、前記AC/DCコンバータと出力を
共通とするDC/DCコンバータと、前記AC/DCコ
ンバータの出力電圧が一定となるように前記第二のスイ
ッチング部および前記DC/DCコンバータにおけるス
イッチング素子を制御し、前記エネルギー蓄積素子の蓄
積エネルギーと放出エネルギーが入力交流周期の1サイ
クルにおいて等しくなるように前記第一のスイッチング
部におけるスイッチング素子を制御する制御回路とを有
することを特徴とするものである。
【0006】
【作用】図4に、本発明の交流入力電源装置における入
力電力Wi,出力電力Woおよび蓄積・放出エネルギー
の関係を示す。図4(a)に示すように、入力電流Ii
の波形を正弦波状に制御した場合には、入力電力Wiは
図4(b)に示すように正弦波状となるのに対して、出
力電力Woは直流出力であるため一定である。本発明の
交流入力電源装置においては、入力電力Wiが出力電力
Woよりも大きい期間に入力電力Wiの一部をエネルギ
ー蓄積素子に蓄積し、入力電力Wiが出力電力Woより
も小さい期間にエネルギー蓄積素子から出力へ放出する
ことにより、入力と出力との瞬時電力のアンバランスを
補償する。これにより、エネルギー蓄積素子における蓄
積・放出エネルギー以外の出力エネルギーは一段の電力
変換回路を通過するだけで供給され、入力高力率と出力
交流周波数リプル低減を同時に実現できる。ここで、エ
ネルギー蓄積素子を介さず一段の電力変換回路を通過す
るのみで出力へ供給させる電力量は、入力電流波形がほ
ぼ正弦波状となるように制御した場合、全体の68%で
ある。すなわち、全エネルギーが二段の電力変換回路を
通過する従来例(図5)に比べ、交流入力電源装置の小
形・高効率化が可能となる。また、本発明にかかる交流
入力電源装置においては、交流入力と直流出力の瞬時電
力のアンバランスを補償するために設けたエネルギー蓄
積素子にコンデンサやバッテリを用いた場合、その電圧
を任意の電圧に設定することができるため、これらエネ
ルギー蓄積素子に対する制約が少ない。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
【0008】図1は、本発明における第一の実施例を示
す回路構成図である。図1に示すように本実施例では、
交流入力源1に接続されるダイオードよりなる整流回路
2と、前記整流回路2に接続されスイッチング素子31
を有する第一のスイッチング部3と、前記第一のスイッ
チング部3の出力に接続される入力巻線41と第一,第
二の出力巻線42,43を有するトランス4と、前記第
一の出力巻線42に接続されるダイオード51および出
力コンデンサ52からなる整流・平滑回路5と、この整
流・平滑回路5に接続される出力端子61,62からな
る端子部6と、この第二の出力巻線43に接続されスイ
ッチング素子71を有する第二のスイッチング部7と、
この第二のスイッチング部7に接続されるエネルギー蓄
積素子としてのコンデンサ8と、このコンデンサ8を入
力とし、前記出力端子61,62へ電力を供給するイン
ダクタ91,スイッチング素子92,ダイオード93よ
りなる昇圧チョッパで構成されるDC/DCコンバータ
9と、前記出力端子61,62間の電圧を検出し、前記
スイッチング素子71および92を制御する出力電圧制
御部102および前記コンデンサ8の電圧を検出し、前
記スイッチング素子31を制御してコンデンサ8の電圧
を制御するコンデンサ電圧制御部101からなる制御回
路10とにより構成されるものである。
【0009】図2に、スイッチング素子31,71,9
2の駆動電圧波形の一例を示す。図1の第一の実施例の
回路では、スイッチング素子31のオン期間にトランス
4にエネルギーを蓄え、スイッチング素子31,71の
同時オフ期間にトランス4に蓄えられた励磁エネルギー
を出力へ供給する。入力電力Wiが出力電力Woよりも
大きい充電モードにおいては、スイッチング素子71の
オン期間にトランス4に蓄えられたエネルギーをコンデ
ンサ8に充電する。ここで、スイッチング素子31,7
1の同時オフ期間に第二の出力巻線43に発生する電圧
は、スイッチング素子71のオン期間に第二の出力巻線
43に発生する電圧よりも高くなるように設定する必要
がある。また、スイッチング素子71には、図1に71
Aとしてその一例を示すような逆耐圧を有する素子が必
要である。入力電力Wiが出力電力Woよりも小さい放
電モードにおいては、スイッチング素子92もオン・オ
フさせることにより交流入力源1とコンデンサ8から電
力を同時に出力へ供給させる。したがって、出力端子6
1,62間の電圧は、充電モードにおいてはスイッチン
グ素子71、放電モードにおいてはスイッチング素子9
2を制御することにより安定化できる。すなわち、図2
に示すように、充電モードにおいては出力端子61,6
2間の出力電圧v0 が基準電圧V0refよりも僅かに高く
なり、その誤差電圧によりスイッチング素子71のパル
ス幅を制御し、放電モードにおいては出力端子61,6
2間の出力電圧v0 が基準電圧V0refよりも僅かに低く
なり、その誤差電圧によりスイッチング素子92のパル
ス幅を制御する。また、この制御の下で、スイッチング
素子31のパルス幅を制御することにより、コンデンサ
8の電圧の入力交流周期における平均値が一定となるよ
うに制御することができる。ここで、スイッチング素子
31とスイッチング素子71は図2に示すように同期さ
せてオン・オフさせる必要があるが、スイッチング素子
92は同期させなくても良い。
【0010】本実施例においては、トランス4の巻線に
流れる電流が不連続となるように動作させることによ
り、入力電流Iiは入力電圧波形に比例した正弦波状の
波形になり、入力高力率化が実現できる。また、コンデ
ンサ8を介さず第一のスイッチング部3からトランス4
および整流・平滑回路5のみを通過して出力へ供給させ
る電力量は、入力電流波形がほぼ正弦波状となるように
制御した場合、全体の約68%である。すなわち、図5
の従来例における力率改善回路Bが出力へ供給する全エ
ネルギーを扱うのに対し、本実施例における第二のスイ
ッチング部7,コンデンサ8およびDC/DCコンバー
タ9が扱うエネルギーは全体の約32%程度にすぎない
ため、交流入力電源装置の小形・高効率化が可能とな
る。
【0011】図3は、本発明における第二の実施例を示
す回路構成図である。図3に示すように、本実施例で
は、交流入力源1に接続されるダイオードよりなる整流
回路2と、この整流回路2に接続されるインダクタ3
2,スイッチング素子31,コンデンサ33により構成
される第一のスイッチング部3と、前記第一のスイッチ
ング部3の出力に接続される入力巻線41と第一,第二
の出力巻線42,43を有するトランス4と、前記第一
の出力巻線42に接続されるダイオード51および出力
コンデンサ52からなる整流・平滑回路5と、前記整流
・平滑回路5に接続される出力端子61,62からなる
端子部6と、前記第二の出力巻線43に接続されスイッ
チング素子71を有する第二のスイッチング部7と、こ
の第二のスイッチング部7に接続されるエネルギー蓄積
素子としてのコンデンサ8と、前記コンデンサ8を入力
として接続されたインダクタ91,スイッチング素子9
2,ダイオード93からなり前記出力端子61,62へ
電力を供給する昇圧チョッパで構成されるDC/DCコ
ンバータ9と、前記出力端子61,62間の電圧を検出
し、前記スイッチング素子71および92を制御する出
力電圧制御部102および前記コンデンサ8の電圧を検
出し、前記スイッチング素子31を制御するコンデンサ
電圧制御部101からなる制御回路10とにより構成さ
れるものである。
【0012】図3の第二の実施例においては、スイッチ
ング素子31のオン期間に、交流入力源1からインダク
タ32にエネルギーを蓄え、コンデンサ33からトラン
ス4にエネルギーを蓄える。また、スイッチング素子3
1のオフ期間に、インダクタ32に蓄えられたエネルギ
ーをコンデンサ33に蓄え、トランス4に蓄えられた励
磁エネルギーを二次側へ供給する。本回路のその他の動
作および各スイッチング素子の制御は図1の回路と同様
であるが、インダクタ32により入力電源を連続にする
ことができるため、交流入力源へのスイッチノイズを低
減することができる。
【0013】なお、図1,図3の回路におけるDC/D
Cコンバータ9は、降圧チョッパあるいは昇降圧チョッ
パ等の他のタイプとしても同様に構成できる。
【0014】また、図1,図3の回路におけるコンデン
サ8はバッテリとすることも可能であるが、この場合、
蓄積・放出エネルギーを前述した電圧ではなく電流によ
り検出することよって、本発明を同様に実現できる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
AC/DCコンバータにおけるトランスに第二の出力巻
線を設け、この第二の出力巻線に接続された第二のスイ
ッチング部と、この第二のスイッチング部に接続された
エネルギー蓄積素子と、このエネルギー蓄積素子を入力
とし前記AC/DCコンバータと出力を共通とするDC
/DCコンバータと、前記AC/DCコンバータの出力
電圧が一定となるように前記第二のスイッチング部およ
び前記DC/DCコンバータにおけるスイッチング素子
を制御し、前記エネルギー蓄積素子の蓄積エネルギーと
放出エネルギーが入力交流周期の1サイクルにおいて等
しくなるように前記AC/DCコンバータにおける第一
のスイッチング部を制御する制御回路とを備えたので、
エネルギー蓄積素子における蓄積・放出エネルギーを除
き一段の電力変換回路を通過させるだけで出力に供給で
き、入力高力率と出力交流周波数リプル低減を実現でき
るため、小形・高効率で高力率な交流入力電源装置を構
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第一の実施例を示す回路構成図
である。
【図2】図1の実施例に関わるスイッチング素子の駆動
電圧波形の一例を示す図である。
【図3】本発明における第二の実施例を示す回路構成図
である。
【図4】本発明における入力電圧・電流波形ならびに入
力電力,出力電力およびエネルギー蓄積素子における蓄
積・放出エネルギーの関係を示す図である。
【図5】入力高力率と出力交流周波数リプル低減を実現
する従来の交流入力電源装置の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 交流入力源 2 整流回路 3 第一のスイッチング部 31 スイッチング素子 32 インダクタ 33 コンデンサ 4 トランス 41 入力巻線 42 第一の出力巻線 43 第二の出力巻線 5 整流・平滑回路 51 ダイオード 52 出力コンデンサ 6 端子部 61 出力端子 62 出力端子 7 第二のスイッチング部 71 スイッチング素子 8 コンデンサ 9 DC/DCコンバータ 91 インダクタ 92 スイッチング素子 93 ダイオード 10 制御回路 101 コンデンサ電圧制御部 102 出力電圧制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力源に接続される第一のスイッチ
    ング部と、 この第一のスイッチング部に接続された入力巻線と第一
    の出力巻線を有するトランスと、 前記第一の出力巻線に接続された整流・平滑回路とによ
    り構成されたAC/DCコンバータにおいて、 前記トランスに設けられた第二の出力巻線と、 この第二の出力巻線に接続された第二のスイッチング部
    と、 この第二のスイッチング部に接続されたエネルギー蓄積
    素子と、 このエネルギー蓄積素子を入力とし前記AC/DCコン
    バータと出力を共通とするDC/DCコンバータと、 前記AC/DCコンバータの出力電圧が一定となるよう
    に前記第二のスイッチング部および前記DC/DCコン
    バータにおけるスイッチング素子を制御し、前記エネル
    ギー蓄積素子の蓄積エネルギーと放出エネルギーが入力
    交流周期の1サイクルにおいて等しくなるように前記第
    一のスイッチング部におけるスイッチング素子を制御す
    る制御回路と、を有することを特徴とする交流入力電源
    装置。
JP17586395A 1995-07-12 1995-07-12 交流入力電源装置 Pending JPH0928078A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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