JPH11215824A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH11215824A
JPH11215824A JP10011619A JP1161998A JPH11215824A JP H11215824 A JPH11215824 A JP H11215824A JP 10011619 A JP10011619 A JP 10011619A JP 1161998 A JP1161998 A JP 1161998A JP H11215824 A JPH11215824 A JP H11215824A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平滑リアクトルを省略して、小形軽量の電源
装置を実現する。 【解決手段】 第1、第2のコンバータ3,4によって
直流入力電圧から高周波の矩形波電圧を発生し、第1、
第2のコンバータの出力電圧を第1、第2の高周波変圧
器5,6によって絶縁、変圧し、さらに第1、第2の整
流器7,8によって整流し、この第1、第2の整流器の
整流後の出力を並列結合して直流電圧にする。この直流
電圧を平滑リアクトルを介さずにインバータ10に入力
して交流電圧に変換し、交流電源として出力する。この
直流入力電圧を所定の交流電圧に変換して出力する電力
変換制御回路は、第1及び第2のコンバータ3,4を各
々90度位相をずらして、50%以上の通流率でスイッ
チングするようにスイッチング制御する。これにより、
第1、第2の整流器7,8を経て整流され、並列結合さ
れて出力される直流電圧にリップル電圧を含ませないよ
うにし、平滑化のためのリアクトルを不要にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両用補
助電源装置やこれに類する電源装置として使用すること
ができる電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用補助電源装置として使用さ
れている電源装置は、図5に示す構成であった。この従
来の電源装置は、直流入力電圧を分圧する第1及び第2
のコンデンサ101,102、自己消弧形半導体素子に
よって構成され、この第1、第2のコンデンサ101,
102それぞれによって分圧された直流電圧から高周波
の矩形波電圧を発生する第1及び第2のコンバータ10
3,104、この第1、第2それぞれのコンバータ10
3,104の出力電圧を絶縁する第1及び第2の変圧器
105,106、この第1、第2それぞれの変圧器10
5,106から出力される高周波の矩形波電圧を整流す
る、出力端が直列結合された第1及び第2の整流器10
7,108、この第1及び第2の整流器107,108
の直列結合された直流電圧出力に対して、リップル除去
のために挿入されて平滑リアクトル109及びフィルタ
コンデンサ110、そしてフィルタコンデンサ110に
接続され、平滑リアクトル109とフィルタコンデンサ
110で平滑化された、第1及び第2の整流器の直流電
圧を交流電圧に変換するインバータ110を備えてい
る。
【0003】そしてコンバータ103,104のスイッ
チング制御のための制御回路は、フィルタコンデンサ1
10の電圧116を検知し、基準電圧115に対して誤
差分をノコギリ波114と比較する比較器117、この
比較器117の出力に基づき、フィルタコンデンサ11
0の電圧116が一定になるように第1、第2のコンバ
ータ103,104の自己消弧形半導体素子にスイッチ
ング信号112を供給するPWM回路113を備えてい
る。
【0004】この従来の電源装置では、直流入力電圧を
第1、第2のコンデンサ101,102で2分圧し、各
々に接続された第1、第2のコンバータ103,104
によって高周波の矩形波電圧を発生する。図6(a),
(b)は第1、第2それぞれのコンバータの発生する高
周波の矩形波電圧の波形を示している。なお、この従来
例では第1、第2のコンバータ103,104のスイッ
チングタイミングを同じにして矩形波電圧の位相を揃え
ているが、電圧のリップルを少なくし、平滑リアクトル
109のインダクタンスを小さくする目的で、第1、第
2のコンバータ103,104のスイッチングタイミン
グの位相を90度ずらす制御を行うものも知られてい
る。
【0005】第1、第2のコンバータ103,104そ
れぞれの出力する矩形波電圧は、第1、第2の変圧器1
05,106それぞれによって絶縁、変圧され、さらに
第1、第2の整流器107,108によって整流され、
その後に直列結合され、1つの直流電圧にして平滑リア
クトル109、フィルタコンデンサ110に出力される
(なお、従来例としては、第1、第2の高周波変圧器の
出力側を直列結合し、整流器は1台だけにしたものも知
られている)。
【0006】結合された電圧は、図6(c)に示すよう
にリップルを含んだ電圧であるために、平滑リアクトル
109とフィルタコンデンサ110によって平滑化さ
れ、図6(d)に示すような電圧波形にしてインバータ
110に入力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の電源装置では、整流器によって整流した電圧には
リップル分が不可避的に含まれているために、平滑リア
クトルとフィルタコンデンサから成るフィルタ回路を必
ず必要としており、装置の大形化と重量化が避けられな
い問題点があった。
【0008】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、平滑リアクトルを不要にして装置の小
形化、軽量化が図れる電源装置を提供することを目的と
する。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の電源装
置は、直流入力電圧を2分圧する第1及び第2のコンデ
ンサと、前記第1、第2それぞれのコンデンサを入力フ
ィルタとし、高周波の矩形波電圧を発生する第1及び第
2のコンバータと、前記第1、第2それぞれのコンバー
タの出力電圧を絶縁する第1及び第2の高周波変圧器
と、前記第1、第2それぞれの高周波変圧器から出力さ
れる絶縁後の高周波の矩形波電圧を整流する、出力側が
並列結合された第1及び第2の整流器と、前記第1及び
第2の整流器の並列出力に接続され、当該第1及び第2
の整流器の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ
と、前記第1及び第2のコンバータを、各々90度位相
をずらして、50%以上の通流率でスイッチングするよ
うにスイッチング制御する制御回路とを備えたものであ
る。
【0010】請求項1の発明の電源装置では、第1及び
第2のコンデンサによって直流入力電圧を2分圧し、第
1及び第2のコンバータによってこの第1、第2それぞ
れのコンデンサを入力フィルタとし、2分圧された直流
入力電圧それぞれに対して高周波の矩形波電圧を発生す
る。この第1、第2それぞれのコンバータの出力電圧を
第1及び第2の高周波変圧器によって絶縁、変圧し、こ
の高周波の矩形波電圧それぞれを第1及び第2の整流器
によって整流し、さらにこの第1及び第2の整流器の整
流後の出力を並列結合して直流電圧にする。そしてこの
並列結合された直流電圧をインバータに入力して所望の
相数、周波数及び電圧の交流に変換し、交流電源として
出力する。
【0011】この直流入力電圧を所定の交流電圧に変換
して出力する電力変換制御は制御回路によって行うが、
制御回路は、第1及び第2のコンバータを各々90度位
相をずらして、50%以上の通流率でスイッチングする
ようにスイッチング制御する。
【0012】したがって、第1、第2のコンバータが出
力する高周波交流電圧が第1、第2の高周波変圧器と第
1、第2の整流器を経て整流され、並列結合されて直流
電圧として出力されるとき、この直流電圧にはリップル
が含まれることがない。このために、平滑化のためのリ
アクトルを通さずに、整流器から直接、フィルタコンデ
ンサを介してインバータに入力することができ、平滑化
リアクトルを必要としないために、回路構成の小形化、
軽量化が可能となる。
【0013】請求項2の発明の電源装置は、直流入力電
圧に互いに並列に接続され、高周波の矩形波電圧を発生
する第1及び第2のコンバータと、前記第1、第2それ
ぞれのコンバータの出力電圧を絶縁する第1及び第2の
高周波変圧器と、前記第1、第2それぞれの高周波変圧
器から出力される絶縁後の高周波の矩形波電圧を整流す
る、出力側が並列結合された第1及び第2の整流器と、
前記第1及び第2の整流器の並列出力に接続され、当該
第1及び第2の整流器の直流電圧を交流電圧に変換する
インバータと、前記第1のコンバータをある固定された
通流率でスイッチングし、前記第2のコンバータを当該
第1のコンバータの出力する電圧のオフ時にのみオンス
イッチングするようにスイッチング制御する制御回路と
を備えたものである。
【0014】請求項2の発明の電源装置では、並列に接
続された第1及び第2のコンバータそれぞれによって直
流入力電圧を高周波の矩形波電圧に変換し、この第1、
第2それぞれのコンバータの出力電圧を第1及び第2の
高周波変圧器によって絶縁、変圧し、さらに第1及び第
2の整流器によって整流する。そしてこの第1及び第2
の整流器によって整流された出力を並列結合して直流電
圧にし、これをインバータに入力して所望の相数、周波
数及び電圧の交流に変換し、交流電源として出力する。
【0015】この直流入力電圧を所定の交流電圧に変換
して出力する電力変換制御は制御回路によって行うが、
制御回路は、第1のコンバータをある固定された通流率
でスイッチングし、第2のコンバータを第1のコンバー
タの出力する電圧のオフ時にのみオンスイッチングする
ようにスイッチング制御する。
【0016】したがって、第1、第2のコンバータが出
力する高周波交流電圧が第1、第2の高周波変圧器と第
1、第2の整流器を経て整流され、並列結合されて直流
電圧として出力されるとき、第1のコンバータのオフス
イッチングタイミングに対応して交流電圧に現れる凹み
を第2のコンバータのオンスイッチングタイミングに対
応する交流電圧でカバーし、最終的に出力される直流電
圧にはリップルが含まれることがない。このために、平
滑化のためのリアクトルを通さずに、整流器から直接、
フィルタコンデンサを介してインバータに入力すること
ができ、平滑化リアクトルを必要としないために、回路
構成の小形化、軽量化が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は本発明の第1の実施の形態の
回路構成を示している。第1の実施の形態の電源装置
は、直流入力電圧を2分圧する第1及び第2のコンデン
サ1,2、IGBTのような自己消弧形半導体素子によ
って構成され、この第1、第2のコンデンサ1,2それ
ぞれによって分圧された直流電圧から高周波の矩形波電
圧を発生する第1及び第2のコンバータ3,4、この第
1、第2それぞれのコンバータ3,4の出力電圧を絶縁
する第1及び第2の高周波変圧器5,6、この第1、第
2それぞれの高周波変圧器5,6から出力される高周波
の矩形波電圧を整流する、出力側が並列結合された第1
及び第2の整流器7,8、この第1及び第2の整流器
7,8の並列結合された直流電圧出力に対して、平滑リ
アクトルを介さず、フィルタコンデンサ9のみを介して
接続された、直流電圧を所望の相数(例えば、3相)、
周波数及び電圧の交流に変換するインバータ10を備え
ている。
【0018】そして第1、第2それぞれのコンバータ
3,4のスイッチング制御のための制御回路は、基準電
圧17をノコギリ波16と比較して、50%以上で、か
つ固定の通流率のパルスワイド信号(PW信号)14を
出力する比較器15、この比較器15からのPW信号1
4に対して、90度位相をシフトさせる位相シフト回路
13から構成されており、そして比較器15から出力さ
れるPW信号14がそのまま第1のコンバータ3のスイ
ッチング信号11として出力され、また位相シフト回路
13を経て90度位相シフトしたPW信号が第2のコン
バータ4にスイッチング信号12として出力するように
してある。
【0019】次に、上記構成の第1の実施の形態の電源
装置の動作について説明する。直流入力電圧を第1、第
2のコンデンサ1,2で2分圧し、各々に接続された第
1、第2のコンバータ3,4によって高周波の矩形波電
圧を発生する。図2(a),(b)は第1、第2それぞ
れのコンバータの発生する高周波の矩形波電圧の波形を
示している。制御回路の働きによって、第1、第2のコ
ンバータ3,4のスイッチングタイミングは90度シフ
トされているので、出力電圧波形もそれに対応して90
度シフトしている。
【0020】第1、第2のコンバータ3,4それぞれの
出力する矩形波電圧は、第1、第2の高周波変圧器5,
6それぞれによって絶縁、変圧され、さらに第1、第2
の整流器7,8によって整流され、この整流後に並列結
合されて、1つの直流電圧にしてフィルタコンデンサ9
を介してインバータ10に入力される。並列結合された
直流電圧は、図2(c)のコンデンサ電圧波形に示すよ
うにリップル電圧のほとんど含くまれていない直流電圧
となる。
【0021】したがって、従来、リップル電圧の平滑化
のために必要としていた平滑リアクトルを設けなくても
十分平滑化された直流電圧をインバータ10に入力でき
ることになり、平滑リアクトルを省略することによって
回路構成の小形化、軽量化が可能となる。
【0022】次に、本発明の第2の実施の形態の電源装
置を、図3及び図4に基づいて説明する。第2の実施の
形態の電源装置は、並列は位置され、入力フィルタコン
デンサ21を介して直流電圧を入力して高周波の矩形波
電圧を発生する、IGBTのような自己消弧形半導体素
子によって構成される第1及び第2のコンバータ22,
23、この第1、第2それぞれのコンバータ22,23
の出力電圧を絶縁する第1及び第2の高周波変圧器2
4,25、この第1、第2それぞれの高周波変圧器2
4,25から出力される高周波の矩形波電圧を整流す
る、出力側が並列結合された第1及び第2の整流器2
6,27、この第1及び第2の整流器26,27の並列
結合された直流電圧出力に対して、平滑リアクトルを介
さず、フィルタコンデンサ28のみを介して接続され
た、直流電圧を所望の相数、周波数及び電圧の交流に変
換するインバータ29を備えている。
【0023】そして第1、第2それぞれのコンバータ2
2,23のスイッチング制御のための制御回路は、基準
電圧36をノコギリ波35と比較して、ある固定された
通流率のパルスワイド信号(PW信号)33を出力する
比較器34、この比較器34からのPW信号33の位相
を判定させるスイッチング信号インバータ回路(IN
V)32から構成されており、そして比較器34から出
力されるPW信号33がそのまま第1のコンバータ22
のスイッチング信号30として出力され、またINV3
2を経て位相反転されたPW信号が第2のコンバータ2
3にスイッチング信号31として出力するようにしてあ
る。
【0024】次に、上記構成の第2の実施の形態の電源
装置の動作について説明する。直流入力電圧を入力フィ
ルタコンデンサ21を介して第1、第2のコンバータ2
2,23に入力し、第1、第2のコンバータ3,4によ
って高周波の矩形波電圧を発生する。図4(a),
(b)は第1、第2それぞれのコンバータの発生する高
周波の矩形波電圧の波形を示している。制御回路の働き
によって、第1のコンバータ22のスイッチング信号3
0と第2のコンバータ23のスイッチング信号31とは
オン/オフの位相が逆転しているので、出力電圧波形も
それに対応して、第1のコンバータ22に電圧出力があ
るタイミングでは第2のコンバータ23の出力電圧は0
であり、逆に第1のコンバータ22の出力電圧が0であ
るタイミングでは第2のコンバータ23に電圧出力があ
る。
【0025】第1、第2のコンバータ22,23それぞ
れの出力する矩形波電圧は、第1、第2の高周波変圧器
24,25それぞれによって絶縁、変圧され、さらに第
1、第2の整流器26,27によって整流され、この整
流後に並列結合されて、1つの直流電圧にしてフィルタ
コンデンサ28を介してインバータ29に入力される。
並列結合された直流電圧は、図4(c)のコンデンサ電
圧波形に示すようにリップル電圧のほとんど含くまれて
いない直流電圧となる。
【0026】したがって、従来、リップル電圧の平滑化
のために必要としていた平滑リアクトルを設けなくても
十分平滑化された直流電圧をインバータ29に入力でき
ることになり、平滑リアクトルを省略することによって
回路構成の小形化、軽量化が可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明のによれ
ば、第1、第2のコンバータが出力する高周波交流電圧
が第1、第2の高周波変圧器と第1、第2の整流器を経
て整流され、並列結合されて直流電圧として出力される
とき、この直流電圧にはリップルが含まれることがない
ようにしたので、平滑化のためのリアクトルを通さず
に、整流器から直接、フィルタコンデンサを介してイン
バータに入力することができ、平滑化リアクトルを必要
としないために、回路構成の小形化、軽量化が可能であ
る。
【0028】請求項2の発明によれば、第1、第2のコ
ンバータが出力する高周波交流電圧が第1、第2の高周
波変圧器と第1、第2の整流器を経て整流され、並列結
合されて直流電圧として出力されるとき、第1のコンバ
ータのオフスイッチングタイミングに対応して交流電圧
に現れる凹みを第2のコンバータのオンスイッチングタ
イミングに対応する交流電圧でカバーし、最終的に出力
される直流電圧にはリップルが含まれることがないよう
にしたので、平滑化のためのリアクトルを通さずに、整
流器から直接、フィルタコンデンサを介してインバータ
に入力することができ、平滑化リアクトルを必要としな
いために、回路構成の小形化、軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の全体構成を示すブ
ロック図。
【図2】上記の実施の形態における各部の電圧波形を示
す波形図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の全体構成を示すブ
ロック図。
【図4】上記の実施の形態における各部の電圧波形を示
す波形図。
【図5】従来例の回路ブロック図。
【図6】従来例の各部の電圧波形を示す波形図。
【符号の説明】
1 第1のコンデンサ 2 第2のコンデンサ 3 第1のコンバータ 4 第2のコンバータ 5 第1の高周波変圧器 6 第2の高周波変圧器 7 第1の整流器 8 第2の整流器 9 フィルタコンデンサ 10 インバータ 11,12 スイッチング信号 13 位相シフト回路 14 パルスワイド信号 15 比較器 16 ノコギリ波 17 基準電圧 21 入力フィルタコンデンサ 22 第1のコンバータ 23 第2のコンバータ 24 第1の高周波変圧器 25 第2の高周波変圧器 26 第1の整流器 27 第2の整流器 28 フィルタコンデンサ 29 インバータ 30,31 スイッチング信号 32 スイッチング信号インバータ回路 33 パルスワイド信号 34 比較器 35 ノコギリ波 36 基準電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流入力電圧を2分圧する第1及び第2
    のコンデンサと、 前記第1、第2それぞれのコンデンサを入力フィルタと
    し、高周波の矩形波電圧を発生する第1及び第2のコン
    バータと、 前記第1、第2それぞれのコンバータの出力電圧を絶縁
    する第1及び第2の高周波変圧器と、 前記第1、第2それぞれの高周波変圧器から出力される
    絶縁後の高周波の矩形波電圧を整流する、出力側が並列
    結合された第1及び第2の整流器と、 前記第1及び第2の整流器の並列出力に接続され、当該
    第1及び第2の整流器の直流電圧を交流電圧に変換する
    インバータと、 前記第1及び第2のコンバータを、各々90度位相をず
    らして、50%以上の通流率でスイッチングするように
    スイッチング制御する制御回路とを備えて成る電源装
    置。
  2. 【請求項2】 直流入力電圧に互いに並列に接続され、
    高周波の矩形波電圧を発生する第1及び第2のコンバー
    タと、 前記第1、第2それぞれのコンバータの出力電圧を絶縁
    する第1及び第2の高周波変圧器と、 前記第1、第2それぞれの高周波変圧器から出力される
    絶縁後の高周波の矩形波電圧を整流する、出力側が並列
    結合された第1及び第2の整流器と、 前記第1及び第2の整流器の並列出力に接続され、当該
    第1及び第2の整流器の直流電圧を交流電圧に変換する
    インバータと、 前記第1のコンバータをある固定された通流率でスイッ
    チングし、前記第2のコンバータを当該第1のコンバー
    タの出力する電圧のオフ時にのみオンスイッチングする
    ようにスイッチング制御する制御回路とを備えて成る電
    源装置。
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