JPS62193566A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力変換装置に係り、特に計算機器の電源に
好適な小形、軽量、高性能化を図った無停ｔＷ源に関す
る。

〔従来の技術〕

計算機器は、停電のない安定した交流電力が必要とされ
、一般に電源として無停電電源が用いられている。無停
ｔｇ源については、定電圧定周波無停を電源装置の現水
と動向、に論じられている。

これ等の無停ｔｉ！源は、受電した交流電圧を整流し、
その直流′４力を交流電源の停電時に出力する為の蓄′
１１池に蓄わえると共にインバータに供給し、インバー
タで再び交流電圧に変換した後変圧器や波形改善用フィ
ルタを介し出力する構成である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、商用周波の変圧４を使用しており、
これ以上の小形、軽量化を図ることは困難であり、マイ
コン等を用いた機器の電源に適用するには、小形、軽量
、低コスト化等の面で１ｉｉＬｔがあった。

本発明の目的は、小形、軽量で低コストで、しかも入力
容量の低減を図った電力変換装置を提供することＫある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、入力制御機能と出力電圧を昇圧する機能を
兼ねそなえた整流回路とインバータを組合せた構成とし
、整流回路はインバータ入力電圧が所定値に一致するよ
うに正弦波状の入力電流の振幅を制御し、インバータは
交流の出力電圧が所定値に一致するように制御すること
により達成される。

〔作用〕

無停電電源の様な交流を直流に変換し、再び交流を形成
する電力変換装置では、電力変換装置内に昇圧契能を設
けないと、出力の交流電圧値は入力の交流電圧値よりも
大幅に低下する。

また、通常の整流回路では、入力力率が悪く、入力容量
が大きくなる。そこで、昇圧機能を設はインバータ入力
の直流電圧を上げる必要があり、直流電圧の昇圧を行う
と共Ｋ、交流入力の力率改善を図るため、上記回路構成
とし、交流入力を流が入力電圧と同位相の正弦波形とな
るようにスイッチング素子を制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
おいて、１は第１エネルギー蓄積部、２はエネルギー制
御部、３は第２エネルギー蓄積部、４はＤＣ／ＡＣｆ換
部、５はエネルギー蓄積制御回路、６ｔｌ′ｉＤＣ／Ａ
Ｃ変換制御回路、７は直流検出器である。第２図の動作
説明図を用い、本実施しリの動作説明を行う。入力には
商用の交流電圧ｅｉｎ　　を入力する。エネルギー蓄積
制御回路５は、ＤＣ／ＡＣ変換部の入力電圧Ｅｄを検出
し、Ｅｄがｅｉｎ　　を全波整流した直流電圧Ｅｄｏ　
よりも高い所定の値になるようにエネルギー制御部２を
制御するものである。なお、直流電圧Ｅｄｏは一般にｅ
ｉｎ　のピーク値から平均値の間である。このため、入
力端子、第１エネルギー蓄積部１、エネルギー制御部２
及び入力の他端となる回路を形成するように、２を動作
させ１にエネルギーを蓄積する。ｌに必要なエネルギー
を蓄積すると、２を制御して、入力端子、１．２、第２
エネルギー蓄積部、２及び入力の他端となる回路を形成
し、交流電源としより３にエネルギーを供給する。この
動作をくり返し行う。この時、交流からの入力電流目ｎ
をｅｉｎと同様な正弦波状の ｉ　ｉ　ｎ　＜　ｓｉｎ　Ｗｔ　　　　　　　　　−−
−（１）とするため、Ｅｄの基準値Ｅｄｐａｔを用いＩ
ＣｃＥｄｐａｔ−Ｅｄ・・・・・・・・・（２）と、交
流波形ｅｉｎを用いて １ｐａｔ　＝　ニー　ｅｉｎ　　　　　　　”−−（３
）を形成し、電流検出４７で検出した入力隠流自ｎがｔ
ｐａｔに一致するように、２により１のエネルギー蓄積
と放出を制御する。

ＤＣ／ＡＣ変換部４は、一般に知られているインバータ
を用い所望の交流電圧を形成し、出力する。出力電圧は
、ＤＣ／ＡＣ変換制御回路６により検出した出力電圧が
所定の値になるように、インバータ４を構成するスイッ
チング素子のオン、オフを制御して行う。

本実施例によれば昇圧用トランスが不要で装置が小形、
軽量で入力容量も少なく且つ安定した交流を出力できる
電力変換装置を得ることができる。

本発明の他の実施例を第３図に示す。図において、ｌＯ
はＡＣ／ＤＣ変換部であり、１１〜１４と１６はダイオ
ード、１５はトランジスタ、１７はリアクトル、１８は
コンデンサ、１９は電流検出器である。３０ｒｉＤＣ／
ＡＣ変換部であり、３１〜３４はトランジスタ、３５〜
３８はダイオード、３９はリアクトル、４０ｒｉコンデ
ンサである。５０は制御部であり、５１は指令回路、５
２は直流電圧制御回路、５３は基準′ｉＩＣ流形成回路
、５４は直流制御回路、５５はドライブ信号形成回路、
５６はドライブ回路、５７は交流出力電圧制御回路、５
８はドライブ信号形成回路、５９はドライブ回路である
。

第６図に第３図の制御部の具体的な回路図を示す。

指令回路５１は、ＳＷによりソフトスタートを１かけ、
Ｅｄｐ　％　Ｖｐａｔを設定詣で設定した値に余々に立
上げる。直流電圧制御回路５２は、ＥｄｐとＥｄを突き
制わせ、誤差増幅し工を形成する。

基準１を流形成回路５３は、乗Ｊ［により■・ｅｉｎの
入力交流パターンを形成する。直流制御回路５４は、Ｃ
ｏｍｐ　、によりＩ＊　ｅｉｎとｉｉｎを比較し″１”
、＠θ″の制御信号を形成する。

ドライブ信号形成回路５５は、Ｏ３Ｃ，Ｍ−Ｍ・により
固定周波のマスク信号（１５の最大ｄｕｔｙを与える信
号）を形成し、回路５４の出力との論理程により１５の
ドライブ信号を形成する。ドライブ回路５６は、５５出
力信号を増幅しトランジスタ１５をドライブする。交流
出力電圧制御回路５７は、Ｕｏｕｔｉ整流し、Ｕｐａｔ
と突き合わせ、誤差増幅をする。ドライブ信号形成回路
５８は、Ｏ２０の出力信号をカウンタで分周し、積分器
■により３０の出力周波よりも長い周波数の三角波を形
成する。＠、θにより３０の出力周波のギジ直法波を形
成し乗算器により回路５７の出力との積を求める。比較
器Ｃａｍｐによシ両者を比較しＰＷＭ波形を形成する。

カウンタからのθ出力の半周期長に相当する分配信号に
より、比較ｇｏｍｐ出力信号を分配し、分配信号と共に
回路５９に出力する。ドライブ回路５９は、５８から印
加される４種の信号を増幅し、３１〜３４をドライブす
る。

以下、第４図の動作説明図を用いて本実施列の動作を説
明する。指令回路５１からは、ＡＣ／ＤＣ変換部１０の
出力電圧の基準値ＥｄｐａｔとＤＣ／ＡＣ変換部３０の
出力電圧の基準値ＵＴ）ａｔを出力し、各々直流電圧制
御回路５２と交流出力電圧制御回路５７に与える。５２
は、Ｅｄｐａｔ　　とＡＣ／ＤＣ変換部１０の出力電圧
Ｅｄを比較し、誤差電圧に比例しｆｃ（２）式の４流基
準１１を形成し５３に与える。５３は、■と交流の入力
電圧ｅｉｎ　を用いｉ　ｐａｔ　＝　ｌ　ｓｉｎ　ｗｔ
　　　　　　−−・−”−・−（４）の基準を流を形成
し、５４に与える。５４は、１ｐ３ｔと゛磁流検出器１
９で演出した交流入力１流１ｉｎｆｔ比較し、誤差賦圧
に比例したｄ圧イｄ号を形成し５５に与える。５５ｒｉ
、ｆｉｎが１ｐ３ｔよりも小の時はトランジスタ１５を
オンし、ｆｉｎが１ｐ３ｔよりも大となると１５をオフ
する１５のドライブ信号を形成し、５６に与える。なお
、オン、オフを行う周期は不足周期でも可能であるが、
発振器を設はオン、オフを行う周期を固定にし、オンす
る期間全上記したｌｌｎ　　と１ｐＢｔの比較で決める
ことも出来る。５６は、５５から印加された信号を増幅
して１５をドライブする。ｅｉｎが正の期間では１５を
オンすると、入力端子、ダイオード１１、リアクトル１
７、トランジスタ１５、ダイオード１４、入力の曲端を
介した回路で電流が流れ、１７にエネルギーが蓄積され
る。１５をオフすると、交流電源、ｌ１１１７、ダイオ
ード１６、コンデンサ１８．１４を介して、交流電源と
１７から１８にエネルギーの供給を行う。１８にばｅｉ
ｎ　　の全波整流値よりも高い昇圧された直流４圧Ｅｄ
が形成される。Ｅｄは、５２から５５の回路動作により
基準値ＥｄｐａｔＫなるように制御される。

５７は出力直圧の基準；直ＶｐａｔとＤＣ／ＡＣ変換部
３０の出力電圧ｖｏｕｔを比較し、誤差電圧に比例した
電圧信号を５８に与える。５８は、５７より印加された
電圧信号に応じてトランジスタ３１〜３４をオン、オフ
する信号を形成し５９に与える。５９は、５８から印加
された１Ｂ号を増幅し３１〜３４をドライブする。なお
、５８は公知のパルス幅制御方式のドライブ信号形成方
法によるものであり、３１〜３４及びダイオード３５〜
３８によりパルス幅制御された交流出力波形を形成する
。交流のフィルタであるリアクトル３９、コンデンサ４
０を介し波形改ｌ！を図り所望の安定した交流電圧を出
力する。

本発明の池の実施例を第５図に示す。第５図は第３図の
実施例のＡＣ／ＤＣ変換部１０の構成を変更したもので
ある。直流側のリアクトル１７を交流側のリアクトル２
１１　トランジスタ１５とダイオード１６をトランジス
タ２２．２３に変更し丸ものである。回路動作的に１−
１ｊＪｃ３図の実施例と同様である。

第３図、第５図の実施列ではスイッチング素子はトラン
ジスタで説明したが、ＭＯＳ　　ＦＥＴや等の自己消弧
形素子を用いてもよいのは勿論である。また、第２エネ
ルギー蓄積部は、コンデンサで説明したが、蓄電池、コ
ンデンサと蓄電池を用いてもよいのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、昇圧トランスも不要で構成要素も少な
く、高力率運転できるので、小形、軽量、低コストの電
力変換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電力変換装置の一実施例、第２図
は第１図の動作説明図、第３図は本発明になる電力変換
装置の他の実施列を示す図、第４図は第３図の動作説明
図、第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は第
３図の制御部の具体的な回路図である。 １・・・第１エネルギー蓄積部、２・・・エネルギー制
御部、３・・・第２エネルギー蓄積部、４・・・ＤＣ／
ＡＣ変換部、５・・・エネルギー蓄積制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のエネルギー蓄積部とエネルギー蓄積放出手段
   を交流電源間に直列に接続し、該エネルギー蓄積放出手
   段のエネルギー放出動作時は交流電源と第１のエネルギ
   ー蓄積部と該エネルギー蓄積放出手段を通して第２のエ
   ネルギー蓄積部に直列に接続されるように構成した電力
   変換装置において、第２のエネルギー蓄積部の出力電圧
   を所定値になり、且つ、交流電源からの入力電流波形が
   正弦波状になるようにエネルギー蓄積放出手段を制御す
   るようにしたことを特徴とする電力変換装置。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、第１のエネルギー
   蓄積部をリアクトル、第２のエネルギー蓄積部をコンデ
   ンサ又はバッテリ又はコンデンサとバッテリとし、第２
   のエネルギー蓄積部の出力電圧を交流電圧と整流した時
   の電圧よりも高くするようにしたことを特徴とする電力
   変換装置。 ３、ダイオードを用いた全波整流回路の出力側にリアク
   トル、スイッチング素子の直列回路を接続した電圧制御
   回路を備え、該電圧制御回路のリアクトルとスイッチン
   グ素子の接続点とスイッチング素子の他端にダイオード
   とコンデンサ、又はバッテリ又はコンデンサとバッテリ
   の直列回路を接続し、コンデンサ又はバッテリ又はコン
   デンサとバッテリの両端に直流、交流変換を行うインバ
   ータ、インバータの出力端子間にリアクトルとコンデン
   サよりなるフィルタを接続し、フィルタのコンデンサの
   両端より出力するようにしたことを特徴とする電力変換
   装置。 ４、特許請求の範囲第３項に於いて、電圧制御回路は、
   全波整流回路の交流入力側にリアクトル、全波整流回路
   のダイオードの片極性側にダイオードと逆極性にスイッ
   チング素子を接続して構成したことを特徴とする電力変
   換装置。 ５、特許請求の範囲第３項に於いて、電力変換装置の電
   圧制御回路のスイッチング素子は、設定電圧と直流出力
   電圧関の誤差信号に比例した振幅の正弦波状の入力電流
   を得るようにスイッチング動作を行ない、インバータの
   交流出力電圧が設定電圧に一致するようにスイッチング
   動作を行うようにしたことを特徴とする電力変換装置。