JPS6231374A

JPS6231374A - 電力供給装置

Info

Publication number: JPS6231374A
Application number: JP60168985A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Mori; 清巳守; Toshihiro Onodera; 小野寺　利浩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-10

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】〔発明の技術分野〕この発明は複数のスイッチを用いて電力制御を行なう電
力供給装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、上記のような電力供給装置として第６図に示すよ
うな構造のものが知られている。図において）１は直流
電源、２はチョッピング装置、３はフライホイールダイ
オード、４はサイリスタ５，６コンデンサ７、コイル８
．トランス９からなる電圧共振形インバータ回路、１０
は負荷である。

この装置はスイッチとしてサイリスタ５，６に周期パル
スを加えて交互にオンオフ制御することで、相手のサイ
リスタ５または６にコンデンサ７の逆電圧を加えて強制
転流させ、トランス９の一次側を流れる電流を変えて二
次側に交流出力を得るものである。

ところで、この装置に用いられる直流電源１は商用周波
数の交流電源を整流して、その出力の中に含まれている
交流分を平滑回路を用いて取り除くことが行なわれてい
る。この平滑回路には、一般的にチョークコイルが含ま
れているため、そのインダクタンスは非常に大きなもの
となり、回路始動から定常状態に至るまでの過渡時間が
長くなる欠点を有している。

また、インバータ回路４のコイル８に関してもスイッチ
ング開始時同様なことが言える。

この問題点を解決する方法として、予め、各所に適切な
電流（以・後、予備電流と呼ぶ）を流し、定常動作時に
必要な磁気エネルギーを蓄えておく方法がある。例えば
、インバータ回路４のスイッチング動作を開始する前に
サイリスタ５，６を両方ともオンにしておき、コイル８
に予備電流を流すことが行なわれている。

しかしながら、この方法によれば、高周波化に伴ないコ
イル８のインダクタンスが電源’Ｉ　Ｋ含まれているチ
ラークコイルに比べて十分に小さく設定されることから
、インバータ回路４のインピーダンスが非常に小さくな
り、チョッピング装置２に過大な予備電流が流れ破慣し
てしまう間：値が生じる。

一方、上述のチ舊ツビング姿同２は第７図に示すように
、電流をターンオフさせる主サイリスタ１１、これを転
流させるための消弧コンデンサ１２゜補助サイリスタ１
３からなる消弧回路と、主サイリスタ１１の導通期間中
にそれをターンオフさせるための必要な電圧を消弧コン
デンサ１２に充電するコイル１４．阻止ダイオード１５
からなる振動回路により構成されている。

このチョッピング装置の動作を第８図を用いて説明する
。まず、第８図（ａ）に示すように、時間ｔ＝ｔイ（ｔ
イ′）にて主サイリスタ１１がターンオンすると、電源
１から負荷１０に第８図（ａ）斜線（イ）、（イ′）で
示すようなｌｄｔ流が流れると同時に、消弧コンデンサ
１２．コイル１４．阻止ダイオード１５を介して主サイ
リスタ１１に第８図（ａ）に示す電流が流れて、消弧コ
ンデンサ１２には第８図（ｂ）に示すように・印を正と
する電圧が蓄、蹟される。

そして、ｔ＝：ｔａ（ｔＪで補助サイリスタ１３がター
ンオンすると、消弧コンデンサ１２の電位が主サイリス
タ１１に対して逆電位になるため、主サイリスタ１１は
ターンオフする。

このとき、補助サイリスタ１３には第８図（ｃ）に示す
ような電流が流れ、この電流によシ消弧コンデンサ１２
の電荷が負荷１０に抜けるのと同時に電源よシ第８図（
Ｃ）斜線（ロ）、（口′）で示すような電流が流れる。

これにより、消弧コンデンサ１２には・印を負とする電
圧が蓄積される。そして、１：＝１゜（ｔ−’）で補助
サイリスタ１３の両端が同電位になるため、補助サイリ
スタ１３はターンオフする。

しかして、このチョッピング装置のスイッチング導通時
間は、第８図（ｄ）に示されるように主サイリスタ１１
と補助サイリスタ１３がそれぞれオンの状態に維持され
ている時間の和で示される。

ところで、主サイリスタ１１でターンオフ可能表電流の
最大値は消弧コンデンサ１２の容量により決定される。

しかし、予備電流に比例して消弧コンデンサ１２の容量
を増大させようとすると、コンデンサ１２への充電時間
が長くなるとともに、誘電材の制約を受けるため最大タ
ーンオフ可能電流には自ずと限界がある。

このように、インバータ回路４と同時にチョッピング装
置２を始動させる際、予備電流がチョッピング装置２で
制御可能が最大電流値を上回ると、それがターンオフ不
可能となり、最終的には安定した電力制御が得られなく
なる問題が生じる。

〔発明の目的〕

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、動作開始時の過大電流による電力を制御する手段の破
損を防止するとともに、過渡時および定常時に安定した
出力制御が得られる電力供給装置を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

この発明は複数の主スイッチを用いた電圧共振形インバ
ータに、このインバータとほぼ同等の動作周波数で動作
し電力を制御する手段を抵抗を介して接続し、この抵抗
を電源投入から所定の時間経過後に短路させることを特
徴とするものである。

〔発明の効果〕この発明によれば、動作開始時に過大に流れる予備［１
流を抵抗で制限することができるので、過大電流を抑圧
して電力を制御する手段の破損を防ぐことができる。ま
た、過渡時および定常時に抵抗を短絡することで電力損
失がなくなるため、負荷回路に安定した電力を供給する
ことができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図において２１は商用電源を整流、平滑して得られ
る直流電源で、ある程度の商用周波数リップルが重畳し
ている。この電源２１に電源２１のリップル周波数より
も十分に高い周波数で動作するチョッピンク装置２２と
、抵抗２３にサイリスタ２４を並列接続させた切換え回
路２５を介して電圧共振形インバータ回路２６を接続す
る。このインバータ回路２６は定′は流供給用のコイル
２７゜トランス２８．サイリスタ２９，３０　、コンデ
ンサ３１で構成されており、その出力端であるトランス
２８の二次コイル２８ｂ側には負荷回路３２が接続され
る。図中３３はフライホイールダイオードである。

次に、この実施例の動作を第２図に示すタイミングチャ
ートを用いて説明する。

いま、１：＝１ｏでチョッピング装置２２がオンになる
と、サイリスタ２４はオフに、そしてサイリスク２９．
３０はオンになる。すると、電流は電源２１よりチョッ
ピング装置２２．抵抗２３．コイル２７を介してトラン
ス２８の一次コイル２８ａに流れる。

さらに、この電流は一次コイル２８ａの中点タップで分
流され、サイリスタ２９　、３０の両方に流れる■この
ように、−次コイル２８３の中点タップを堺にして上下
方向に電流が流れると、そこに発生する磁束は互いに打
ち消し合うため、二次コイル２８ｂに電圧が発生せず、
負荷回路３２へ電力の供給がなされなくなる。しかも、
このときコンデンサ３１の両端は同電位になるため、コ
ンデンサ３１ＫｉＩ流が流れ込まなくなる。

よって、インバータ回路２６のインピーダンスはコイル
２７だけとなり、その値は電源２１を構成して込るチョ
ークコイルに比べて十分に小さく設定されることから、
電流が急激だ増大することになる。

そこで、この実施例ではチ冒ツビング装置２２と電圧共
振形インバータ回路２６との間に抵抗２３を入れて、そ
の予備電流値をｔ源電圧と抵抗２３の値で制限すること
によシ、テ舊ツビング装置２２がターンオ７不能になる
のを防いでいる。

その後、１＝１．でインバータ回路２６のスイッチング
動作が開始される。このとき、予備電流の値を回路の立
ち上り動作に対して適当な値に設定しｅかないと、良好
な出力波形が得られ々くなる。

すなわち、第３図に示すように電源を投入したのちイン
バータ回路２６の動作を多大初期電流１ｏが流れる１ｏ
で開始すると、その出力波形は第４図（ａ）のようにな
る。これは、コイル２７に必要以上の磁気エネルギーが
供給されていることを示し、立ち上り時に出力電圧忙オ
ーバーシュートが生じることを意味している。

また、同時にインバータ回路２６の動作を過小初期電流
ｉｓ　が流れるｔ、で開始すると、第４図（Ｃ）に示す
出力波形となる。この場合は、コイル２７に供給してお
く磁気エネルギーが不足していることを示し、定常動作
に必要な磁気エネルギを蓄えるのに時間を要し、立ち上
りが遅くなることを意味している。

次に、インバータ回路２６の動作を適性初期電流が流れ
るｔｌで開始すると、第４図（ｂ）に示すような良好な
出力波形が得られる。このときの、予ｆＩｉ電流は入力
電圧（電源電圧）と抵抗２３によシ求めることができ、
その電流値（ｉ＝Ｅ／Ｒ）は定常状態時にコイ〃２７に
流れる電流値ｆ７に等しくなる。

この最適な電流値を得るには、切換回路２５の抵抗２３
の値と電源２１の出力電圧に対して適性初期電流ｉが得
られる時間を適確に選択すれば良いわけである。

そして、インバータ回路２６が定常状態になったならば
、切換回路２５のサイリスタ２４をオンにして抵抗２３
を短絡させ、定常時での・纜力摺失を防止する。

一方、チ買ツビング装置２２では出力のエンベロープに
電源２１のリップルが出るため、その変動分をフィード
バックしチ璽ツピングのデユーティ−比を変化させて伝
送電力を制御し前記リップルを平担化することが行なわ
れている。

したがって、このような構成によれば、スイッチングし
た高周波交流のエンベロープは第５図に示すように平担
化された出力波形となり、負荷回路３２に安定した交流
電力を供給することができる。また、動作開始時の予備
′Ｗ１流は抵抗２３で制限されるため、チヲッピング装
置２２がターンオ７不能になるのを防ぐことができると
ともに、チョッピング装置〃２２の破損を防止すること
ができる０なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
ないし第５図は同実施例の動作説明図、第６図は従来の
電力供給回路を示す回路構成図、第７図は間装［ｌに用
いられるチョッピング装置を示す回路構成図、第８図は
同装置の動作説明図である。２１・・・直流電源　　　２２・・・チョッピング装置
２３・・・抵抗　　　　２４，２９．３０　　・・・サ
イリスタ２５・・・切換え回路　　２６・・・インバー
タ回路２７・・・コイル　　　　２８・・トランス２８
ａ・・・−次コイル　　２８ｂ・・・二次コイル３１・
・・コンデンサ　　３２・・・負荷回路３３・・・フラ
イホイールダイオード第１図第２図第４図第５図第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

複数の主スイッチを用いた電圧共振形インバータと、こ
のインバータとほぼ同等の動作周波数で動作し電力を制
御する手段と、上記インバータと電力を制御する手段と
の間に設けた抵抗と、この抵抗を電源投入から所定の時
間経過後に短絡させる手段とを具備したことを特徴とす
る電力供給装置。