JPS5855756B2 - 交流電源装置 - Google Patents

交流電源装置

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JPS5855756B2
JPS5855756B2 JP10225779A JP10225779A JPS5855756B2 JP S5855756 B2 JPS5855756 B2 JP S5855756B2 JP 10225779 A JP10225779 A JP 10225779A JP 10225779 A JP10225779 A JP 10225779A JP S5855756 B2 JPS5855756 B2 JP S5855756B2
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signal
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frequency power
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豊 鍬田
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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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02M5/297Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高周波電源回路出力を変調して、低周波の交
流電圧を得る交流電源装置に関するものである。
最近、交流電源装置の変換周波数を高くする目的で第1
図に示す回路が際案されている。
この交流電源装置は高周波電源回路10により第2図a
(こ示すような方形波出力電圧e1を得、コントロール
回路30によって高周波電源出力に同期してパルス幅制
御機能付極性切替回路20を動作させ、高周波電源回路
出力の半サイクル毎にパルス幅制御及び極性切替を行な
い、第2図すに示すようなパルス幅制御された低周波電
圧e2を発生し、この低周波電圧e2を波形整形用フィ
ルタ40で波形整形し、第2図C(こ示すような低周波
の正弦波電圧e3を得るように構成されている。
この場合、パルス幅制御機能付極性切替回路20の出力
はパルス幅変調されているので低次の高調波成分を除去
でき、波形整形用フィルタ40の責務が軽くなり、従っ
て装置を小形、軽量化できる。
しかしその反崩、上記の如く構成された交流電源装置で
は、高周波電源回路出力の半サイクル毎(こパルス幅制
御を行なうため、高周波電源回路10の周波数を高めた
場合にも精度良くパルス幅制御を行なうため(こはコン
トロール回路が非常に複雑lこなるという欠点があった
本発明はこれらの欠点を解決するため高周波電源回路出
力の極性を切替えるだけで低次の高周波を含まない低周
波電圧が得られ、高周波電源回路出力の周波数を容易に
高くすることを可能iこしたもので以下図面について本
発明の詳細な説明する。
本発明の実施例を示す前にまず本発明の詳細な説明する
第3図acこ示すような方形波の交流電圧を正方向また
は負方向に整流することにより第3図すまたはCのよう
な波形が得られる。
各波形の平均値は、明らかに第3図aは零、bは+E。
Cは−Eである。
従って、第3図dのようIこbとaを周期Tで繰り返し
て発生させ、bの期間をT。
とすると1サイクルの平均値はE−J□となり、Toま
たはTを変化させることlこより、平均電圧を零から±
Eまで連続的に制御することができる。
従って、このdの波形を1サイクル毎に極性反転させて
発生させると交流電圧を得ることができる。
その波形を第4図aに示す。
この図で周期Tの前の半サイクルの直流成分はz、ぢし
で、後め半TT サイクルの直流成分は−g−,−となり、この波形を低
域通過フィルタを通すこと(こより、第4図すの周期T
の正弦波電圧波形が得られる。
本発明はこの原理により、交流電圧を発生させ、かつ低
次の高調波を抑制するようにパルス幅制御を行なうこと
により波形整形用フィルタの責務を軽減できるよう(こ
したものである。
第5図は本発明の実施例であり、図において10は高周
波電源回路、200は前記の高周波電源回路10よりの
出力が与えられる極性切替回路、300は制御回路でパ
ルス幅変調信号発生回路310と論理回路320を包有
してなっている。
また40は前記の極性切替回路200よりの出力が与え
られる波形整形用フィルタである。
第6図に第5図の実施例の動作波形図を示し、これに基
づいて本実施例の動作を説明すると、高周波電源回路1
0は第6図a(こ示すような高周波交流電Ee1を発生
し、極性切替回路200の入力とする。
制御回路300は高周波電源回路10から出力Gこ同期
した信号を受け、パルス幅変調信号発生回路310を動
作させこれ(こよって所要低周波交流出力の周波数iこ
対応する信号Qa(第6図す参照)とパルス幅変調信号
Qb(第6図C参照)を発生し、さらにこれらの信号を
論理回路320)こ通して極性切替回路200を制御す
る信号群を発生する。
このパルス幅変調信号Qbは所俊交流半サイクルの間(
こ一定の位相間隔で一定のパルス幅比のパルス列である
論理回路320はパルス幅変調信号Qbが「L」レベル
のモードAでは高周波電源回路出力e1がそのまま通過
するよう(こ極性切替回路200を動作させる信号を発
生する。
また信号Qaおよびパルス幅変調信号Qbが共(こ「H
」レベルのモードBで高周波電源回路出力を正方向の極
性に切替える信号を発生し、信号Qaが「L」レベルで
パルスl1fk信号Q bがrHJレベルのモードCで
高周波電源回路出力を負方向の極性(こ切替える信号を
発生する。
モードAとモードBはパルス幅変調信号Q bItこ従
ってそれぞれのモードの発生時間を変えながら、信号Q
aがrI(Jレベルの期間、交互(こ繰返す。
また、モードCとモードAは引続いて、信号Qaが「L
」レベルの期間に、各モードの発生時間をパルス幅変調
信号Q bEこ従って変えながら、交互に繰返す。
このよう(こして発生された制御信号により極性切替回
路200は第6図dに示すような電圧e4を発生する。
この電圧e4を波形整形用フィルタ401こ通すことI
こより、所要の正弦波交流電圧e3が得られる。
電圧e4はパルス幅変調されているので、そこに含まれ
る高調波電圧成分は小さく抑制される。
パルス幅変調信号Qbの発生方法には、三角波と階段波
を比較して発生させる方法やディジタル回路(こよりパ
ルスを計数する方法等周知の通り種種の方法があるが、
いずれの方法でも本発明lこ適用できることは言うまで
もない。
このよう(こ、本発明では所要低周波交流電圧のパルス
幅変調を極性切替回路の切替機能を作用させるか否かに
よって行うので、パルス幅変調の効果は高周波交流電源
の周波数に関係なく発揮され、高周波電源の周波数を2
0KHz以上lこすることも゛容易である。
そのため、高周波電源回路に使われるトランスを小形、
軽量化できると共lこ、トランスの無騒音化がはかれる
また、パルス幅変調信号qbのパルス数を増加させるこ
とIこより、極性切替回路出力e4(こ含まれる高1調
波電圧を基本波の第19調波、第21調波といった高次
のものまでも減少することは容易であり、その分だけ波
形整形用フィルタ40も小形・軽量化できると共tこ、
装置の内部インピーダンスも小さくできる。
第7図は本発明の具体回路の一例である。
高周波電源回路101こは無制御または位相制御機能を
備えた周知のインバータ回路が使用できるのでここでは
省略しである。
極性切替回路200は4つの制御スイッチS1 、 S
1’、S 2. S 2’をブリッジに構成してなって
いる。
各々の制御スイッチS1 、 S1’、 S 2. S
2’はダイオードブリッジとトランジスタで構成して
いる。
なお制御スイツチS 1. S 1’、 S 2.S
2’としては両方向の制御が出来るものであればよく、
2つのトランジスタを逆並列に接続した回路でもさしつ
かえないが、ここではトランジスタを1個用いた回路を
示している。
またトランジスタの代り(こ他の半導体素子(例えばG
TO等)を用いることも可能である。
匍脚回路300のうちパルス幅変調信号回路310は前
lこも述べたように周知の回路が使用できるのでここで
は省略しである。
論理回路320の構成は第8図に示している。
第9図に第7図の具体回路lこよる各部の動作波形図を
示す。
次に第7図および第8図の具体回路の動作を説明する。
高周波電源回路10は第9図a K示すような一定周期
の高周波電圧e1を発生する。
パルス幅変調信号発生回路310では高周波電圧e1の
周波数に相当する信号QT(第9図e参照)を高周波電
源回路10から受け、第9図Cに示すような所要低周波
交流の周波数(こ相当する信号Qaと第9図dに示すよ
うな所要交流の半サイクル内に一定の位相間隔で構成さ
れたパルス列のパルス幅変調信号Qbを作っている。
論理回路320は高周波電源回路10からの信号QTと
パルス幅変調信号発生回路310の出力Qa、Qbを入
力とし、極性切替回路200を制御する信号Ql、Q2
(第9図e、f参照)を発生する。
信号Ql、Q2はそれぞれ増幅回路250で増幅・絶縁
された後、それぞれ対応した極性切替回路200の制御
スイッチS1. S1’とS 2. S2’のトラン
ジスタを信号が「H」レベルで導通状態、rLJ レベ
ルで遮断状態となるようGこ動作させる。
第8図(こ示す論理回路320はパルス幅変調信号Qb
がII、JレベルのモードAでは入力信号QTとQT(
QTの否定)のOR信号を信号Q。
とし、信号Q2には例も出力しない。
信号Qa。パルス幅’&Fj信号Q bが共に「H」レ
ベルのモードBでは入力信号QTを信号Q1とし、入力
信号QTの否定QTを信号Q2とする。
一方、信号Qaが「L」レベル、パルス幅変調信号Qb
が「H」7レベルのモードCでは入力信号QTを信号Q
2とし、信号QTの否定QTを信号Q1とする。
以上の動作によって第9図e、fに示すような信号Q1
.Q2が得られる。
信号Q1.Q2は極性切替回路200の制御スイッチを
制御し、極性切替回路の出力に第9図gに示すようにモ
ードBでは高周波電源回路出力e1の極性を正方向の極
性に、モードCでは負方向の極性になるように極性切替
された電圧、モードAでは高周波電源回路出力e1がそ
のまま出力された電圧波形を得る。
この極性切替回路200の出力e4を波形整形用フィル
タ40(こ通すことによって所要の低周波交流電圧e3
(第9図h)が得られる。
なお、高次の高調波成分が含まれていでも支障のない負
荷Iこ対しては波形整形用フィルタ40を設けなくても
よいことは言うまでもない。
以上説明したようQこ、本発明Oこよれば高周波電圧の
極性を切替えるモードと切替えないモードを発生時間に
変えながら繰返すこと(こよって容易に、パルス幅変調
された交流出力を得ることが可能なため、高周波電源回
路の変換周波数を非常に高くでき、トランスの小形・軽
量化が可能(こなると共fこ20KHz以上の可聴周波
数以上にすることfこより大きな騒音源であるトランス
からの騒音が発生しなくなるので装置の低騒音化も図れ
、騒音対策が容易となるなど従来装置に比べ大きな利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の交流電源装置のブロック図、第2図は第
1図の交流電源装置の各部波形、第3図および第4図は
本発明の原理を示す説明図、第5図は本発明装置の実施
例、第6図は第5図の本発明の実施例の各部波形を示す
動作説明図、第7図は本発明の具体回路の一実施例、第
8図は制御回路の論理回路の一構成例、第9図は第7図
の本発明の具体回路の各部波形である。 10・・・・・・高周波電源回路、200・・・・・・
極性切替回路、250・・・・・・増幅回路、300・
・・・・・制御回路、310・・・・・・パルス幅変調
信号発生回路、320・・・・・・論理回路・Sl 、
S1’ 、S2.S2’・・・・・ITJIJ御スイッ
チ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一定周期の交流電圧を発生する高周波電源回路と、
    前記高周波電源回路の出力が与えられ、かつ高周波電源
    回路出力の極性を切替える複数個の制御スイッチを含む
    極性切替回路及び前記極性切替回路を制御する制御回路
    とを備えてなる低周波交流電圧を発生する交流電源装置
    (こおいて、前記制御回路はパルス幅変調信号発生回路
    及び論理回路を包有し、かつ前記高周波電源回路出力を
    極性切替を行なわず(こ通過させる信号を発生するモー
    ドAと正方向の極性に切替える信号を発生するモードB
    とを前記各モードA、Bの継続時間を変えながら一定期
    間内Qこ予め定めた回数交互に繰り返し、引き続く前記
    一定期間内では前記高周波電源回路出力を負方向の極性
    (こ切替える信号を発生するモードCと前記極性切替を
    行なわずに通過させる信号を発生するモードAを前記各
    モードA、Cの継続時間を変えながら前記予め定めた回
    数交互に繰り返し、前記の順序で発生する前記モードA
    。 BおよびCに発生する信号lこより、前記極性切替回路
    の制御スイッチを動作し、低周波交流電圧を得ることを
    特徴とした交流電源装置。
JP10225779A 1979-08-13 1979-08-13 交流電源装置 Expired JPS5855756B2 (ja)

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