JPH09294374A - 電源回路 - Google Patents
電源回路Info
- Publication number
- JPH09294374A JPH09294374A JP10678396A JP10678396A JPH09294374A JP H09294374 A JPH09294374 A JP H09294374A JP 10678396 A JP10678396 A JP 10678396A JP 10678396 A JP10678396 A JP 10678396A JP H09294374 A JPH09294374 A JP H09294374A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高調波電流の発生量を低減し、配線系のインピ
ーダンス値による高調波電流発生量の変動を低く抑え
る。 【解決手段】1個のコアに独立した2個のコイルを巻き
付けた複合形インダクタとコンデンサを組み合わせた高
調波電流低減用フィルターを電源回路に組み込む。
ーダンス値による高調波電流発生量の変動を低く抑え
る。 【解決手段】1個のコアに独立した2個のコイルを巻き
付けた複合形インダクタとコンデンサを組み合わせた高
調波電流低減用フィルターを電源回路に組み込む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2にインバータによる可変速直流電動
機を搭載した空気調和機の高力率電源回路の一般的電源
回路を示す。商用電源12を受電設備15で受電し、電
源回路に供給し全波整流回路16により直流電圧に変換
され負荷へと供給される。一般に負荷がインバータ制御
による直流電動機の場合、特に交流成分の直流電圧への
重畳は、直流電動機の回転トルクへ悪影響を与える為、
極力除去する必要がある。この為、電圧平滑用に大容量
の平滑コンデンサ19を必要とする。この結果、平滑コ
ンデンサ19の端子電圧Vdが、商用電源12の電圧Vs
を上回る時間が増加し、入力電圧Vsに無通電区間を発
生させ、高調波電流を多量に含んだ入力電流を発生させ
る為に、力率が低下してしまう。そこで、図2の従来の
電源回路の場合、平滑コンデンサ19の前段に電流平滑
作用を持つ力率改善フィルタ用インダクタ18を配置し
高調波電流を除去している。しかし、平滑コンデンサ1
9の前段に力率改善用インダクタ18を配置すると、商
用電源12の電圧位相と、入力電流Isの間に位相遅れ
を生じ、高調波は低減できるものの、力率の向上は望め
ない。そこで、低容量の力率改善フィルタ用コンデンサ
17を使用し、コンデンサの充放電電流を利用してIs
を進相させ、力率を改善させる方法が広く一般的に用い
られている。しかし、この力率改善フィルタ用コンデン
サ17の充電電流が、近年、問題視されている高次高調
波の発生源となる副作用を持つ。
機を搭載した空気調和機の高力率電源回路の一般的電源
回路を示す。商用電源12を受電設備15で受電し、電
源回路に供給し全波整流回路16により直流電圧に変換
され負荷へと供給される。一般に負荷がインバータ制御
による直流電動機の場合、特に交流成分の直流電圧への
重畳は、直流電動機の回転トルクへ悪影響を与える為、
極力除去する必要がある。この為、電圧平滑用に大容量
の平滑コンデンサ19を必要とする。この結果、平滑コ
ンデンサ19の端子電圧Vdが、商用電源12の電圧Vs
を上回る時間が増加し、入力電圧Vsに無通電区間を発
生させ、高調波電流を多量に含んだ入力電流を発生させ
る為に、力率が低下してしまう。そこで、図2の従来の
電源回路の場合、平滑コンデンサ19の前段に電流平滑
作用を持つ力率改善フィルタ用インダクタ18を配置し
高調波電流を除去している。しかし、平滑コンデンサ1
9の前段に力率改善用インダクタ18を配置すると、商
用電源12の電圧位相と、入力電流Isの間に位相遅れ
を生じ、高調波は低減できるものの、力率の向上は望め
ない。そこで、低容量の力率改善フィルタ用コンデンサ
17を使用し、コンデンサの充放電電流を利用してIs
を進相させ、力率を改善させる方法が広く一般的に用い
られている。しかし、この力率改善フィルタ用コンデン
サ17の充電電流が、近年、問題視されている高次高調
波の発生源となる副作用を持つ。
【0003】図3に従来の電源回路の各部波形図を示
す。Vsは、商用電源電圧波形を示す。Isは、入力電流
波形を示す。Icは力率改善フィルタ用コンデンサ17
の充放電電流波形を示す。又、ILは力率改善フィルタ
用インダクへ通流する電流波形を示す。ここで、Icの
充電区間の電流の立ち上がり速度を制限するものは、概
ね配線インピーダンス、即ち商用電源送電系の抵抗成分
13、及び商用電源送電系のインダクタンス成分14で
ある。従って、図2に示す従来の電源回路の場合、潜在
的に高次高調波の発生源を持つと共に、配線系の電源イ
ンピーダンスの値により、高次高調波電流の発生量に変
動を来す要因を持つ。
す。Vsは、商用電源電圧波形を示す。Isは、入力電流
波形を示す。Icは力率改善フィルタ用コンデンサ17
の充放電電流波形を示す。又、ILは力率改善フィルタ
用インダクへ通流する電流波形を示す。ここで、Icの
充電区間の電流の立ち上がり速度を制限するものは、概
ね配線インピーダンス、即ち商用電源送電系の抵抗成分
13、及び商用電源送電系のインダクタンス成分14で
ある。従って、図2に示す従来の電源回路の場合、潜在
的に高次高調波の発生源を持つと共に、配線系の電源イ
ンピーダンスの値により、高次高調波電流の発生量に変
動を来す要因を持つ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高次
高調波電流の発生量を低減し、又、配線系の電源インピ
ーダンス値による高調波電流発生量の変動を低く抑える
ことにある。
高調波電流の発生量を低減し、又、配線系の電源インピ
ーダンス値による高調波電流発生量の変動を低く抑える
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1に示す本発明による
電源回路の回路図により、解決手段を説明する。本発明
の電源回路では、1個のコアに独立した2個のコイルL
1L2を巻き付けた複合形インダクタ6の片方のコイル出
力端子同志を接合し、力率改善フィルタ用コンデンサ7
と接合して高調波電流低減用フィルタ回路10を構成す
る。インダクタ6のコイルL1L2のインダクタンス及
び、力率改善フィルタ用コンデンサ7の静電容量との組
み合せにより、高調波電流の低減と、商用電源1の電圧
位相と、入力電流Isの基本波周波数成分の位相差を少
なくし、力率の低下を抑える。又、力率改善フィルタ用
コンデンサ7に対し、商用電源側に複合形インダクタ6
の片方のインダクタL1を直列に接続することにより、
力率改善フィルタ用コンデンサ7の充電電流の立ち上が
り速度に制限を与え、高次高調波電流の発生を抑制する
と共に見掛け上電源側のインピーダンスを大きくした事
になり商用電源送電系の配線インピーダンスの影響を受
けにくくすることができる。尚、インダクタ6は1個の
コアに独立した2個のコイルL1L2を巻き付ける為、相
互インダクタンスMで誘導結合する。
電源回路の回路図により、解決手段を説明する。本発明
の電源回路では、1個のコアに独立した2個のコイルL
1L2を巻き付けた複合形インダクタ6の片方のコイル出
力端子同志を接合し、力率改善フィルタ用コンデンサ7
と接合して高調波電流低減用フィルタ回路10を構成す
る。インダクタ6のコイルL1L2のインダクタンス及
び、力率改善フィルタ用コンデンサ7の静電容量との組
み合せにより、高調波電流の低減と、商用電源1の電圧
位相と、入力電流Isの基本波周波数成分の位相差を少
なくし、力率の低下を抑える。又、力率改善フィルタ用
コンデンサ7に対し、商用電源側に複合形インダクタ6
の片方のインダクタL1を直列に接続することにより、
力率改善フィルタ用コンデンサ7の充電電流の立ち上が
り速度に制限を与え、高次高調波電流の発生を抑制する
と共に見掛け上電源側のインピーダンスを大きくした事
になり商用電源送電系の配線インピーダンスの影響を受
けにくくすることができる。尚、インダクタ6は1個の
コアに独立した2個のコイルL1L2を巻き付ける為、相
互インダクタンスMで誘導結合する。
【0006】検討の結果、力率を低下させることなく高
調波電流を低減する為には、インダクタ6のL1L2のイ
ンダクタンスをL1=L2とした場合、L1とL2の相互イ
ンダクタンスMは大きい程良い。又、1個のコアに独立
した2個のコイルを巻き付けた複合形インダクタ6に関
しては、図4に一例を示すが、ケイ素鋼板製コア24に
インダクタ1のコイルL122とインダクタ2のコイル
L223を和動結合する方向で巻き付けることにより実
現可能である。
調波電流を低減する為には、インダクタ6のL1L2のイ
ンダクタンスをL1=L2とした場合、L1とL2の相互イ
ンダクタンスMは大きい程良い。又、1個のコアに独立
した2個のコイルを巻き付けた複合形インダクタ6に関
しては、図4に一例を示すが、ケイ素鋼板製コア24に
インダクタ1のコイルL122とインダクタ2のコイル
L223を和動結合する方向で巻き付けることにより実
現可能である。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
を用いて説明する。図1は本発明による電源回路の概略
回路図である。商用電源1より電源電圧Vsを入力し、
全波整流回路5により直流に変換され高調波低減用フィ
ルタ回路10に入力される。全波整流後のIs′は、1
個のコアに独立した2個のコイルを巻き付けた複合形イ
ンダクタ6により電流平滑され、高調波成分を除去され
平滑コンデンサ8の充電電流となる。
を用いて説明する。図1は本発明による電源回路の概略
回路図である。商用電源1より電源電圧Vsを入力し、
全波整流回路5により直流に変換され高調波低減用フィ
ルタ回路10に入力される。全波整流後のIs′は、1
個のコアに独立した2個のコイルを巻き付けた複合形イ
ンダクタ6により電流平滑され、高調波成分を除去され
平滑コンデンサ8の充電電流となる。
【0008】一方、力率改善フィルタ用コンデンサ7に
より、電源電圧Vsの位相と、入力電流Isの位相差を少
なくし、力率の改善を図っている。次に本発明の具体的
実施例を示す。一例として、図1に示す回路構成でイン
ダクタ6のL1L2共に2.3mH、L1L2の相互インダ
クタンスMを0.9、力率改善フィルタ用コンデンサ7
の静電容量を140μF、平滑コデンサ8の静電容量を
3000μFとした場合、商用電源1からの入力電圧V
sを200V、50Hz、負荷9の平均消費電力を約
2.2Kwとした場合、入力電流Isの実効値は、1
2.77〔A〕入力電力Wsは2.345Kwとなり、
この時の力率は、約90%となる。又、この時の入力電
流Isの波形を図5に示す。図5は、横軸が時間で縦軸
が電流値である。入力電力Is波形の正の半周期、負の
半周期共、三角波に脈動電流が重畳された様な形状を示
すが、これは、複合形インダクタ6の片方のインダクタ
L1を介し、力率改善フィルタ用コンデンサ7に充電さ
れる電流と、全波整流回路5のダイオードのオフしてい
る区間に平滑ンデンサ8より複合形インダクタ6の片方
のインダクタL2を介し、力率改善フィルタ用コンデン
サ7に逆流する電流によって発生する共振電流であり、
この電流が重畳されることが、入力電流Isの高調波成
分を減少することに有効に作用している。
より、電源電圧Vsの位相と、入力電流Isの位相差を少
なくし、力率の改善を図っている。次に本発明の具体的
実施例を示す。一例として、図1に示す回路構成でイン
ダクタ6のL1L2共に2.3mH、L1L2の相互インダ
クタンスMを0.9、力率改善フィルタ用コンデンサ7
の静電容量を140μF、平滑コデンサ8の静電容量を
3000μFとした場合、商用電源1からの入力電圧V
sを200V、50Hz、負荷9の平均消費電力を約
2.2Kwとした場合、入力電流Isの実効値は、1
2.77〔A〕入力電力Wsは2.345Kwとなり、
この時の力率は、約90%となる。又、この時の入力電
流Isの波形を図5に示す。図5は、横軸が時間で縦軸
が電流値である。入力電力Is波形の正の半周期、負の
半周期共、三角波に脈動電流が重畳された様な形状を示
すが、これは、複合形インダクタ6の片方のインダクタ
L1を介し、力率改善フィルタ用コンデンサ7に充電さ
れる電流と、全波整流回路5のダイオードのオフしてい
る区間に平滑ンデンサ8より複合形インダクタ6の片方
のインダクタL2を介し、力率改善フィルタ用コンデン
サ7に逆流する電流によって発生する共振電流であり、
この電流が重畳されることが、入力電流Isの高調波成
分を減少することに有効に作用している。
【0009】
【発明の効果】図6にこの時の入力電流Isに含有する
高調波電流の成分分布を示す。横軸が50Hzを基準と
した13次迄の高調波周波数を示し、縦軸は高調波電流
の実効値を示す。尚、偶数調波及び、15次以上の成分
は極端に少ない値の為省略した。又、参考の為、図中に
通産省提示の高調波電流暫定限度値を記述した。図6に
示す様に本発明による電源回路は低高調波電流化が実現
でき、特に、力率改善フィルタ用コンデンサ7に対し、
電源側に接続した複合形インダクタ6の片方のインダク
タにより、高次になる程有効に高調波電流が低減される
傾向を持つ。
高調波電流の成分分布を示す。横軸が50Hzを基準と
した13次迄の高調波周波数を示し、縦軸は高調波電流
の実効値を示す。尚、偶数調波及び、15次以上の成分
は極端に少ない値の為省略した。又、参考の為、図中に
通産省提示の高調波電流暫定限度値を記述した。図6に
示す様に本発明による電源回路は低高調波電流化が実現
でき、特に、力率改善フィルタ用コンデンサ7に対し、
電源側に接続した複合形インダクタ6の片方のインダク
タにより、高次になる程有効に高調波電流が低減される
傾向を持つ。
【0010】次に、力率特性について記述する。図7に
本発明による電源回路を用いた力率特性の一例を示す。
図7は、入力電圧をパラメータとした力率特性カーブで
あって、横軸が入力の実効電力、縦軸が力率を示す。特
性が示す様に本発明による電源回路を使用した場合、入
力電力1.5Kw以上で90%程度の高力率を確保する
ことができる。
本発明による電源回路を用いた力率特性の一例を示す。
図7は、入力電圧をパラメータとした力率特性カーブで
あって、横軸が入力の実効電力、縦軸が力率を示す。特
性が示す様に本発明による電源回路を使用した場合、入
力電力1.5Kw以上で90%程度の高力率を確保する
ことができる。
【0011】以上説明した様に本発明によれば、インバ
ータによる可変速直流電動機を搭載した空気調和機等の
電源回路の入力電流に含まれる高調波電流成分を高力率
特性を維持しつつ、低減することができる。
ータによる可変速直流電動機を搭載した空気調和機等の
電源回路の入力電流に含まれる高調波電流成分を高力率
特性を維持しつつ、低減することができる。
【図1】本発明による電源の回路図。
【図2】一般的に用いられている空気調和機用の電源の
回路図。
回路図。
【図3】図2の電源回路の各部の波形図。
【図4】複合形リアクタの概略構成例を示す説明図。
【図5】本発明による電源回路の波形図。
【図6】高調波分布図。
【図7】力率特性図。
1…商用電源、 2…抵抗成分、 3…インダクタンス成分、 4…受電設備、 5…全波整流回路、 6…複合形インダクタ、 7…コンデンサ、 8…平滑コンデンサ、 9…負荷、 10…フィルタ回路、 11…電源回路。
Claims (3)
- 【請求項1】単相交流電源と、上記単相交流電源に接続
されたダイオードによる全波整流回路と、上記全波整流
回路の出力側に接続された相互インダクタンスを持つ2
個のインダクタとコンデンサで構成された高調波電流低
減用フィルタ回路を持つことを特徴とする電源回路。 - 【請求項2】請求項1において、2個のインダクタのう
ち1個を単相交流電源側に直列に力率改善フィルタ用コ
ンデンサに接続する電源回路。 - 【請求項3】請求項2において、高調波電流低減用フィ
ルタに使用する2個のインダクタには、1個のコアに2
個のインダクタのコイルを独立して巻き込んだ複合形イ
ンダクタを使用する電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10678396A JPH09294374A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10678396A JPH09294374A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 電源回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09294374A true JPH09294374A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14442506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10678396A Pending JPH09294374A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 電源回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09294374A (ja) |
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-
1996
- 1996-04-26 JP JP10678396A patent/JPH09294374A/ja active Pending
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