JPS5826267B2 - 直流電力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 直流高電圧から例えば直流１０Ｖ以下で１０ＯＡ以上の
電解装置やスポット溶接機等の直流低電圧、大電流負荷
に効率よく電力を供給するには、従来は直流高電圧を−
たん交流高電圧に変換し、この電圧を降圧用変圧器を用
いて負荷に適合する電圧まで下げ、再びこの電圧を制御
整流する方式が用いられていた。

本発明はこのような場合降圧変圧器を使用しないで、直
接高圧直流電源から効率よく低電圧、大電流負荷べ成力
を供給制御する回路方式を提供するものである。

第１図は本発明を実施した回路の一例を示し、第２図は
第１図に示す回路の各部の電圧電流の波形を示している
。

次にこれら図面について本発明の詳細な説明する。

先ず直流電源１からリアクトル２を通してコンデンサ４
を充電する。

サイリスタ３をターンオンサセることによりコンデンサ
４の電荷はサイリスタ３、第１リアクトル５、負荷８、
第２リアクトル７からなる閉ループで放電する。

コンデンサ４の電荷が放電されるにつれてコンデンサ４
の電圧は漸次降下する。

コンデンサ４の電圧が零になった時点では、コンデンサ
４の充電エネルギーのほとんどがリアクトル５に移って
いるため、負荷電流はりアクドル５を電源としてフライ
ホイル・ダイオード６と負荷８の閉ループで流れ続ける
。

第２図イ、口、ハ釦よび二にかいては時刻ｔ１において
サイリスタ３が作動し、負荷電流を流し初め、時刻ｔ２
においてコンデンサ４の端子電圧が零となり、負荷回路
の電流の一部がフライホイル・ダイオード６の回路に流
れ初めることを示している。

時刻ｔ２においては同時にリアクトル７を流れていた電
流によって、コンデンサ４が図示とは逆の方向に充電さ
れ初めるため時刻ｔ３〜ｔ４においてサイリスタ３は逆
バイアスされ、オフ状態に移行する。

サイリスタ′３がオンしている期間は、電源１、リアク
トル２、サイリスタ３、リアクトル５、抵抗８、リアク
トル７からなる閉ループで流れていた電流■は、サイリ
スタ３がオフすることにより時刻ｔ３以後コンデンサ４
を充電していく。

この充電電流■はリアクトル２の作用によりほぼ一定値
に保たれるためサイリスタ３の逆バイアス電圧はほぼ直
線的に減少する。

従ってサイリスタ３の逆バイアス期間は１ｃ＝１４−１
３で示さ１・ ｔＣ中ＶＲ°ｑ／Ｉとして求められる。

但し、Ｃはコンデンサ４の静電容量、ＶＲは逆方向の充
電々圧である。

ある設定時間後にサイリスタ３をターンオンさせると、
その間、リアクトル５、負荷８、フライホイル・ダイオ
ード６を通って流れ続けている電流値までは、リアクト
ル７のみで制限される増加率で電流は上昇し、その後は
りアクドル５、リアクトル１および負荷８の直列インピ
ーダンスで制限された電流が流れる。

その後サイリスタ３がオフ状態に移行して、コンデンサ
４は再び電源１からリアクトル２を通して図示の極性に
充電され、初期の状態にもどる。

このサイクルをある周期でくり返すことにより負荷電流
は増加してゆき、コンデンサ４の充電エネルギーと負荷
抵抗８の電力損失が等しくなる電流値で安定する。

今負荷８に流れる電流をＩＬ、負荷抵抗をＲとすると負
荷８に消費される電力ＰＲは、ＰＲ＝ＲＩ％となる。

またコンデンサ４の静電容量、充電電圧、および放電周
波数を夫々Ｃ２ＶＣ、ｆとすると、コンデンサ４の充電
電力ＰＣはＰＣ二％・Ｃ２ｙｃ２・ｆとなる。

ここでコンデンサ４の逆方向の充電ａ圧ＶＲがＶＣに比
べて十分小さいものとすれば前述の２式から負荷電流■
□は３ＡＣＶ２・ｆ中ＬＬ’となり■Ｌｆ：ｐ７・ＶＣ
となる。

この式から負荷電流Ｒ ＩＬはコンデンサの充電電圧に比例し、周波数の平方根
に比例することがわかる。

このように本発明になる回路ではサイリスタ３のトリガ
周波数を変えることにより出力電力を側抜することがで
きる。

また負荷抵抗が多少変化しても、供給電力は変わらない
という特長を有している。

本発明は、低インピーダンス負荷でも効率よ〈電力を供
給することができると共に、コンデンサ４の放電周期を
変えることによって直流電力制御が可能であり、しかも
回路方式が簡単な直流電力制御装置を提供するものであ
る。

第３図および第４図は本発明の他の実施例を示す。

第３図においては、電源１とコンデンサ４に直列に電流
制限体として抵抗１０を挿入した回路を示す。

コンデンサ４の充電電流による抵抗損失の発生と、コン
デンサ４の充電時間が長びく以外は、第１図に示す回路
の動作と同じである。

第４図においては電源１とコンデンサ４に直列に第２サ
イリスタ１１と抵抗１３を挿入した回路を示す。

サイリスタ３をオンサセる時にコンデンサ４は電源１か
らの充電が完了し第２サイリスタ１１がオフ状態となっ
ていることが必要である。

そのためにサイリスタ１１は、サイリスタ３よりも、必
要時間だけ早くオンさせるように制御するゲートパルス
発振回路１２が必要となる。

コンデンサ４の充電回路以外は、第１図に示す回路の動
作と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す回路図である。 第２図は第１図に示す回路の各部の電圧、電流の波形を
示す。 第３図および第４図はそれぞれ本発明の他の実施例を示
す。 図中１は直流電源、２はリアクトル、３はサイリスタ、
４はコンデンサ、５は第１リアクトル、６は整流ダイオ
ード、７は第２リアクトル、８は負荷、９はゲートパル
ス発振回路、１１は第２サイリスタ、１２は２回路のゲ
ートパルス発振回路、１０．１３はそれぞれ電流制限用
抵抗器である。 なお、これら図面において、同一番号は同−或は相当部
品を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流高電圧・小電流電源から電流制限体を経てコン
   デンサを充電する回路と、上記コンデンサに蓄積された
   電荷を静止形スイッチング素子、第１リアクトル、直流
   低電圧・大電流負荷釦よび第２リアクトルから戊る閉ル
   ープに放電する回路と、上記第１１７アクトルおよび上
   記直流低電圧・大電流負荷から成る直列回路と並列に接
   続されて上記第１リアクトルの蓄積エネルギーを放出す
   るためのダイオードとを備え、上記静止形スイッチング
   素子の導通な制御することによって上記直流高電圧・小
   電流電源から上記直流低電圧・大電流負荷に供給する電
   力を直接制御することを特徴とする直流電力制御装置。 ２ 電流制限体がりアクドルである特許請求の範囲第１
   項記載の直流電力制御装置。 ３ 電流制限体が抵抗である特許請求の範囲第１項記載
   の直流電力制御装置。 ４ 電流制限体が抵抗卦よび第２静止形スイツチング素
   子から成る直列回路である特許請求の範囲第１項記載の
   直流電力制御装置。