JPS63276108A - 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」 この発明は入力電圧を安定な直流出力電圧に変換する電
力変換装置に関するものである。

「従来の技術」 従来の電圧変換装置の構成は第６図に示すように入力電
圧１１からの入力電圧は入力フィルタ１２を通じて電圧
変換回路１３へ入力される。電圧変換回路１３では例え
ばＤＣ−ＤＣコンバータの場合はパルスにより入力電圧
がスイッチング制御される。電圧変換回路１３の出力は
トランス１４を介して整流部１５へ供給され、その整流
出力は出力フィルタ１６で平滑されて出力電圧１７に直
流出力電圧を出力する。入力フィルタ１２より出力フィ
ルタ１６間は主回路１８を構成し、その主回路に帰還制
御系が付加される。すなわち出力電圧１７の出力電圧の
一部は帰還回路１９を通じてパルス幅変換回路２１（：
供給され、その電圧値に応じたパルス幅の信号に変換さ
れる。このパルス幅変換回路２１の出力パルスにより電
圧変換部１３で入力電圧がスイッチング制御される。こ
のようにして電圧変換部１３は出力フィルタ１６の出力
電圧を検出し、帰還回路１９に甚り出力電圧を一定に制
御する。

入力電圧に含まれるリプルが大きいと出力電圧に含まれ
るリプルが大きくなり、雑音電圧の規格の一つである評
価雑音の規格を満足することができなくなる。そこで入
力フィルタ１２の遮断周波数を低くして電圧変換部１３
０入力におけるリフ。

ルを小さく抑えたり、帰還回路１９の誤差増幅器の利得
を非常に高くして出力のりプルを抑制していた。しかし
人力フィルタ１２が非常に大きくなり装置が大形化した
り、誤差増幅器の利得を大きくしたため”装置が不安定
になるといった問題があった。

この発明は電力変換装置の出力電圧リプルを大幅に抑制
して安定な直流電圧を供給するとともに入力フィルタの
小形・軽量化を図り、かつ装置を安定に動作させること
を目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この発明によれば第１図に示すように従来の装置（二対
し、入力電圧リプルを検出して出力電圧を制御するフィ
ードフォワード回路２２と、入力電圧の直流分の変化に
よってフィードフォワード回路２２の利得を変える利得
補償回路２３とを付加する。このように入力電圧リプル
を検出するフィードフォワード回路を制御系に付θ口し
て等測的に交流利得を高め、電力変換装置の直流出力電
圧に含まれるリプルを小さく抑えるものである。帰還回
路１９の出力とフィードフォワード回路２２の出力とを
加算器２４で加算してパルス幅変換回路２１へ供給する
。

ここで主回路１８の入力電圧変動に対する出力電圧変動
の伝達関数をＧｆＴＳ）、主回路１８のデユーティ比変
動に対する出力電圧変動の伝達関数をＧｃ（Ｓ）で表わ
し、パルス幅変換回路２１の伝達関数なに、＋５１．帰
還回路１９の伝達関数をに、　＋３１、フィードフォワ
ード回路２２の伝達関数をに２（Ｓ）で表わすと、この
電力変換装置の入力電圧リプルΔＥｉ（Ｓ）に対する出
力電圧リプルΔＥ。（３１の関係は以下の（１）式フィ
ードフォワード回路２２を付加することにより（１）式
の分子の第２項が新たに加わるため、フィードフォワー
ド回路２２の伝達関数に２（Ｓｌを適切に選ぶことで分
子を零に近くすることができ、入力電圧リプルと出力電
圧リプルとの比（入出カリプル比）を大幅に小さくする
ことができる。

入力電圧の直流分が変化すると出力電圧を一定にするよ
うにデユーティ比が変化する。従って、Ｇ４（Ｓ）、　
Ｇｏ（Ｓ＞が変化して（１）式を零にできるフィードフ
ォワード回路２２の利得（最適利得）が第２図に示すよ
うに変わる。例えば入力電圧の直流分が大きくなると最
適利得は小さくなり、直流分が小さくなると最適利得は
大きくなる。そこで利得補償回路２３をフィードフォワ
ード回路２２に付加して入力電圧の直流分が高くなると
フィードフォワード回路２２の利得を下げ、直流分が低
くなるとフィードフォワード回路２２の利得を高くする
ようにして常にフィードフォワード回路２２の利得を最
適利得になるように制御する。

またフィードフォワード回路２２と利得補償回路２３と
は第１図に示すように負荷急変に関係する定電圧制御ル
ープ２５に関係していないため。

負荷急変等に対する安定性を損なうことがないこと、設
計を行う場合、入力フィルタ１２の前で入力電圧を検出
しているため電圧変換部１３で発生するスイッチングノ
イズによる影響をあまり考慮する必要がない。

「実施例」 この発明の要部である入力電圧リプルな検出するフィー
ドフォワード回路２２と、入力電圧の直流分の変化に応
じてフィードフォワード回路２２の利得を変化させる利
得補償回路２３との具体例を第３図に示す。フィードフ
ォワード回路２２はコンデンサ３１と分圧抵抗器３２．
３３とを直列に接続し、抵抗器３３に得られた電圧を検
出することによって入力電圧リプルのみを検出すること
ができる。

利得補償回路２３は分圧抵抗器３４．３５と。

抵抗器３５と並列のコンデンサ３６と（：よって入力電
圧の直流分を分圧し、その分圧直流分の変化でＭＯＳ−
ＦＥＴ３７のオン抵抗を変える。ＦＥＴ３７は抵抗器３
８を介して分圧抵抗器３３と並列に接続されている。従
ってＦＥＴ３７のオン抵抗の変化でフィードフォワード
回路２２の利得が変る。つまり入力電圧の直流分が小さ
い場合にはＭＯＳ−ＦＥＴ３７のオン抵抗が無限大番二
近い埴となり、利得はＲ２／　（Ｒｔ　＋　Ｒ２）で近
似される。

（Ｒ，、Ｒ２は抵抗器３２．３３の各抵抗値）。一方、
入力電圧の直流分が大きい場合にはＭＯＳ−ＦＥＴ３７
のオン抵抗が零になって抵抗器３３（二抵抗器３８が並
列に接続した状態となり、利得はＲ２／／Ｒ３／　（Ｒ
１＋　Ｒ２／／Ｒ３）で近似されて小さくなる（　Ｒ３
は抵抗器３８の抵抗値）。従ってＲ１＊　Ｒ２ｅＲ３を
適切（＝選ぶことにより、入力電圧の直流分が変化して
もフィードフォワード回路２２の利得を常に最適値に近
い値に保つことができる。加算器２４はフィードフォワ
ード回路２２の出力と電圧３９からの帰還回路１９の出
力を加え合わせてパルス幅変換回路２１に入力するもの
である。

第４図に前記のフィードフォワード回路２２をＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータに付加した場合のフィードフォワード回路
２２の利得と入出カリプル比の関係を示す。入出カリプ
ル比を最小にできるようにフィードフォワード回路２２
の利得を選ぶことで、フィードフォワード回路２２を付
加しない場合に比べてリプル比を３０ｄＢ以上改善する
ことができる。なお検討したりプルの周波数は５０Ｈｚ
三相交流を全波整流した時に現われる３　００　Ｈｚで
ある。

第５図に入力電圧の直流分の変化に対する人出カリプル
比の関係の一例を示す。直流分が一１０チ変化したとき
に、利得補償回路２３を付加することで入出カリプル比
改善効果の減少を約−１２ｄＢ抑制し、　−７４ｄＢ１
２を下に保つことができる。

「発明の効果」 以上示したようにこの発明は入力電圧リプルを検出する
フィードフォワード回路と、直流入力電圧の変化に応じ
てフィードフォワード回路の利得を変える利得補償回路
とを組合せること（二より、電圧変換装置の入出カリプ
ル比を３０ｄＢｌａ上改善することができ、負荷急変亀
二対しても安定な制御が可能である。この結果、従来の
ように安定性を犠牲にして誤差増幅器の利得を高くする
必要もなく、簡易な回路で出力電圧リプルを大幅に改善
できる。上述の実施例では入力電圧が直流の場合につい
て説明したが、入力電圧が三相交流の場合には電圧変換
部がＡＣ−ＤＣ変換となるため２フイ一ドフオワード回
路の入力電圧として三相全波整流波形を入力すれば良い
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電力変換装置の一例を示すブロック
図、第２図は入力電圧の直流分の変化に対するフィード
フォワード回路の最適利得の関係を示す図、第３図はこ
の発明の要部であるフィードフォワード回路２２と利得
補償回路２３との一実施例を示す接続図、第４図はフィ
ードフォワード回路の利得（二対する入出カリプル比の
関係を示す図、第５図は入力電圧の直流分の変化に対す
る入出カリプル比の関係を示す図、＠６図は従来の電力
変換装置を示すブロック図である。 特許出願人　　日木電信電話株式会社 代　　理　　人　　　草　　　野　　　　　卓才　２　
図 −１００今１０ 人力’Ｔ；ｔｒｉｏ豆流介○変化（’／、）フィードフ
ォワード ＋５図 ？ オ６図主回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力電圧を安定な直流出力電圧に変換する電力変
   換装置において、 前記入力電圧の変動分を検出して出力電圧を制御するフ
   ィードフォワード回路と、 そのフィードフォワード回路の利得を前記入力電圧の直
   流分の変化に応じて変える利得補償回路とを備えたこと
   を特徴とする電力変換装置。