JPS63294263A - 高力率電源装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、力率改善のために入力電圧波形に基づき出力
電流を制御する回路を備えた高力率電源装置に関する。

（従来の技術） 従来、インバータ装置などの直流電源として用いられる
交直変換装置には、例えば昭和５８年度電気四学会北陸
支部連合大会での論文集に載せられた「チョッパによる
単相整流回路の力率改善」（池下亘、高橋勲）に見られ
るように、トランスを介して入力交流電圧と相似の正弦
波を取り出し、その正弦波を余波整流した脈流波形に出
力電流を追従制御することにより、高い力率が得られる
ようにしたものがある。

第４図は、この種の従来の交直変換装置（高力率電源装
置）の構成を示す。交流電源１に接続された主回路は、
ブリッジ全波整流器２、高調波除去用フィルタ３、直流
リアクトル４、スイッチング素子５、ダイオード６及び
平滑コンデンサ７を備えている。全波整流器２からの出
力電流■ｄは、スイッチング素子５をオン・オフするこ
とにより加減制御される。この出力電流Ｉｄを交流電源
１からの入力電圧■、の全波整流波形を有する基準値に
追従制御するようにすれば、入力電流■の波形を正弦波
として交直変換装置の力率をほぼ］とすることができる
。

この電流追従制御を行なうために、定電圧制御回路８お
よび電流追従回路９が設けられている。

その定電圧制御回路８の前段には波形検出回路１１が設
けられている。その波形検出回路１１は入力電圧Ｖ、の
波形を検出するためのトランス１２を有し、そのトラン
ス１２の１次側が交流電源１に接続され、２次側は中点
が設地されると共に全波整流器１３に接続されている。

その余波整流器］３の次段に設けた接地抵抗１４によっ
て全波整流信号Ｖ、をとり出し、その全波整流信号■、
を定電圧制御回路８の乗算器（可変増幅器）１６に加え
ている。一方、抵抗コアの両端に得られる出力電圧Ｖ　
Ｉ、と、予め定めた出力電圧基準Ｖ　＊とから減算器１
８て偏差信号を生成する。

その偏差信号を利得調節器］９を通すことにより偏差信
号■　を生成する。この偏差信号■。と前記整流信号■
、とを乗算器１６で乗算して、入力電圧■１の全波整流
波形と相似な脈流波形を持つ出力電流基準■　１を形成
する。さらに、電流追従回路ε１においては、前記出力
電流基準Ｉｄ＊と、電流検出器２１で検出した出力電流
Ｉｄとが減算器２２によって偏差信号を生成する。その
偏差信号を、ヒステリシスををするコンパレータ２３に
入力する。このコンパレータ２３の出力信号により７．
イツチング素子２５をオン・オフする。これにより、出
力電圧■Ｉ７は一定に制御されると共に、出力電流Ｉｄ
は前記脈流波形に制御され、装置の力率はほぼ１に保た
れる。

なお、この交直変換装置で出力電圧を変化させるには、
出力電圧基準Ｖ　＊を変化させればよく、この出力電圧
基準Ｖ　＊の変化により偏差信号ｌ。

■　は変化し、最終的な直流出力電圧は所望の値が得ら
れる。

そして従来装置においては、余波整流した信号■、と偏
差信号Ｖ。との乗算を行なう乗算器（可変増幅器）１６
として、第５図に示すようにフォトＣｄＳカプラ３０が
用いられている。

すなわち、定電圧制御回路８を示す第５図に基づいて説
明すると、出力電圧ＶＬを抵抗Ｒ１゜Ｒ２で分圧した電
圧と、ツェナーダイオード３１で定まる出力基準■　＊
との偏差をコンパレータ３２により求め、このコンパレ
ータ３２の出力である偏差信号Ｖ　をフォトＣｄＳカプ
ラ３０のフォトダイオード３０ａに供給する。

フォトダイオード３０ａは、Ｃｄ５３０ｂとでフォー−
Ｃｄ　Ｓカプラ３０を構成するものである。

そのため、偏差信号Ｖ　が増加すればＣｄＳ３０ｂの抵
抗値は減少し、逆に偏差信号Ｖ　が減少すれば、Ｃｄ５
３０ｂの抵抗値は増加する。

＝　５　− 一　　４　− このＣｄ５３０ｂの入力端には、交流電圧を全波整流し
た電圧信号Ｖ、が入力され、Ｃｄ５３０ｂの出力端は、
コンパレータ３３の負側入力端に接続されている。従っ
て、偏差信号Ｖ　が増加ずれば、Ｃｄ５３０ｂの抵抗値
は減少し、それによりコンパレータ３３の増巾率が大と
なり、コ＊ ンパレータ３３の出力である出力電圧基準工。

は増加する。逆に、偏差信号Ｖ　が減少すれば、コンパ
レータ３３の増ｌＪ率は小となり、出力電流基準■　＊
は減少する。

なお、出力電流基準Ｉ　＊の増加、減少はコンパレータ
３３の入力端の極性から明らかなように、負側（マイナ
スレベル）への増加、減少を言う。

この結果、装置の出力電圧Ｖ、は出力電圧基準Ｖ　＊に
応じた値に制御される。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の高力率電源装置には以下のような欠点があった。

即ち、上記スイッチング主回路における出力電流Ｉｄが
増大すると、そのピーク電流値が増す。そのため、直流
リアクトル４及びスイッチング素子５として電流容量の
大きなものが必要となる。

本発明の目的は、スイッチング主回路における入力電流
が所定値以上にならないようにして、直流リアクトル及
びスイッチング素子に所定以」二の電流容量を持たせる
必要のない高力率電源装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の高力率電源装置は、入力交流電源の電圧波形を
、可変増幅器によって、出力電圧と出力電圧基準との偏
差に応じた増幅率で増幅して出力電流基準を生成し、そ
の出力電流基準と出力電流とを比較器で比較することに
より偏差を求め、その偏差に基づいて、負荷に並列に接
続されるスイッチング素子をオン、オフ制御することに
より、前記出力電流を前記入力交流電源の電圧波形に追
随制御するようにした高力率電源装置において、前記可
変増幅器と前記比較器との間に接続された振幅制限器を
備えるものとして構成される。

（作　用） 可変増幅器からの出力は振幅制限器を介して比較器に伝
えられる。可変増幅器からの出力波形が、振幅制限器で
予め定めた制限値を越えるピーク値を備える場合には、
その出力波形のうち制限値を越えるピーク部分が切り取
られる。そのピーク部分の切り取られた形の出力波形が
出力電流基準として比較器に加えられる。これにより、
ピーク部分の切り取られた形の出力波形に基づいてスイ
ッチング素子がオン、オフ制御され、出力電流がピーク
部分の切り取られた形の出力波形に追随制御される。こ
れにより、回路を流れる出力電流はピーク値の抑えられ
たものとなり、スイッチング素子として電流容量が所定
値よりも大きなものを用いる必要がない。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例を示すもので、本発明の昇
圧型高力率電源装置の定電圧制御回路８を示す。この定
電圧制御回路８において、第５図に示す従来の定電圧制
御回路８と同等の部分には同一の符号を付している。そ
して、この第１図に示す定電圧制御回路８が第５図の定
電圧制御回路８と異なる点は、可変増幅器１６の次段に
振幅制限器４０を接続し、その振幅制限器４０から出力
電流基準■　＊を得るように構成した点にある。

そして、その振幅制限回路４０を抵抗４］とツェナーダ
イオード４２とから構成している。ツェナーダイオード
４２は、最大振幅値（制限値Ｌ）を定めるためのもので
ある。

」１記構成の第１図の定電圧制御回路８は以下のように
動作する。

可変増幅器］６からの出力電圧が制限値しよりも小さい
ときには、振幅制限回路４０は実質的に動作せず、それ
によりこの定電圧制御回路８は、第５図の定電圧制御回
路と同様の動作を行う。即ち、可変増幅器１６からの出
力電圧はそのまま出力電流基準■、＊とじて出力される
。これは、第２図（イ）に示される。

可変増幅器］６からの出力電圧が、第２図（ロ）に示す
ように、制限値りを越えるものである場合には、振幅制
限器４０が動作する。その動作により、出力電流基準Ｉ
　＊は、第２図（ロ）に示すように、制限値りを越える
破線部分が切り取られ、実線に示す波形の電圧信号とし
て出力される。

第３図は、第２図（ロ）の波形をさらに詳しく示すもの
である。この第３図において、鎖線で示す波形５１は可
変増幅器］６からの出力電圧を示す。この出力電圧波形
５］は、次段の振幅制限器４０によって、制限値りを越
える部分が抑えられる。このピーク値が抑えられた電圧
波形が出力電流基準■　＊となる。この出力電流基準■
　１にｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｄ応じた信号で第４図のスイッチング素子５が、
オン、オフ制御される。上記出力電流基準■、＊は、ピ
ーク値の抑えられた波形を有する。そのため、この出力
電流基準Ｉ　＊に応じた信号でスイッチング索子５がオ
ン、オフされると、出力電流Ｉ。

もピーク値の抑えられた波形の電流となる。このため、
スイッチング素子５に所定値以」−の電流容量を持たせ
る必要かない。また、直流リアクトル４にも所定値以」
−の電流容量及びリアクタ分をもたせる必要がない。

」−記出力電流基準■　＊は、本来は第３図に鎖線で示
す波形５］となるべきものが、制限値以上の部分かカッ
トされた形となっている。このように、一部がカットさ
れた波形を出力電流基準＊ ■　　として用い、その出力電流基準Ｉ　＊に応ｄ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｄ
じた信号でスイッチング素子５をオン、オフ制御した場
合には、第４図のコンデンサ７によって得られる出力電
圧ＶＩ７が所期の値に達しないものとなる。この出力電
圧ＶＬはフィードバック信号として定電圧制御回路８に
加えられている。これにより、回路全体としてのフィー
ドバック作用により、出力電流基＄Ｉ　＊は、波形５１
から波形５２１：瞬時に変化する。即ち、第３図に示す
カットされた部分５　］、　ａの積分値が、広げられた
部分５　’、’ｒ　ａ　、　　５２　ｂの積分値の和に
よって補償されるように、波形５２が選ばれる。これに
より、ピーク値を抑えつつも、全体として必要量の電流
が出力電流■６として得られる。つまり、力率は僅かに
低下するが、所望の電力を得ることができる。

−１１一 本発明は、」−記実施例に限定されるものではなく、昇
圧形スイッチング電源回路のすべてに適用可能であり、
その昇圧形スイッチング電源回路における制御方式には
関係かない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回路を流れる出力電流のピーク値を抑
えるようにしたので、スイッチング素子として電流容量
が所定値以上のものを用いる必要がなく、装置全体を小
形で安価なものとして得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の定電圧制御回路の回路図、
第２図（イ）、（ロ）はその定電圧制御回路からの出力
電圧を示す電圧波形図、第３図は第２図（ロ）の詳細を
示す電圧波形図、第４図は従来の高力率電源装置の全体
的回路図、第５図はその従来の定電圧制御回路の回路図
である。 １・・・交流電源、５・・・スイッチング素子、］６・
・・可変増幅器（乗算器）、１８・・・比較器（減算器
）、４０・・・振幅制限器、■　・・・出力電圧、■　
＊・・・出Ｌ　　　　　　　　　　　　　Ｌ 内型圧基準、■、・・・電圧波形、ｖｏ・・・偏差、−
１３＝ −１２＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力交流電源の電圧波形を、可変増幅器によって、出力
   電圧と出力電圧基準との偏差に応じた増幅率で増幅して
   出力電流基準を生成し、その出力電流基準と出力電流と
   を比較器で比較することにより偏差を求め、その偏差に
   基づいて、負荷に並列に接続されるスイッチング素子を
   オン、オフ制御することにより、前記出力電流を前記入
   力交流電源の電圧波形に追随制御するようにした高力率
   電源装置において、前記可変増幅器と前記比較器との間
   に接続された振幅制限器を備えることを特徴とする高力
   率電源装置。