KR20000069420A

KR20000069420A - 전원장치

Info

Publication number: KR20000069420A
Application number: KR1019997005198A
Authority: KR
Inventors: 하마오카고지; 엔도가쓰미; 구리모토가즈노리
Original assignee: 구보다 다다시; 마쓰시타 레키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 2000-11-25
Also published as: AU5138898A; AU718570B2; KR100310608B1; EP0945969A4; EP0945969A1; NZ336206A; US6157554A; TW421906B; CN1240063A; WO1998026497A1

Abstract

본 발명은 교류전원을 직류전압으로 변환하는 콘덴서 입력형 정류회로를 갖는 전원장치에 관한 것으로, 특히 인버어터 제어된 냉장고의 전원장치에 관한 것이다.

본 발명은 부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치로서, 교류전원(1)과, 이 교류전원(1)을 입력으로 하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와, 이 브리지 정류회로(2)의 출력에 병렬로 접속된 보조콘덴서(3)와, 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력과 부하(7)와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된 반응기(4)와 다이오우드(5)와의 직렬회로와, 부하(7)에 병렬로 접속된 평활콘덴서(6)등으로 구성되었음을 특징으로 한다. 또한, 반응기(4)를 제1반응기(42)와 제2반응기(43)로 구성하여, 제1반응기(42)에 흐르는 전류의 변화나, 제1반응기(42)의 사용환경등의 변화에 따라서, 전환수단(44)에 의하여 제2반응기(43)의 제1반응기(42)에의 병렬접속을 제어하여 반응기의 용량을 가변하는 것을 특징으로 한다.

Description

전원장치{POWER UNIT}

근년에 와서, 냉장고나 에어컨 등의 냉동시스템에 있어서의 인버어터나, 스위칭 전원 등에 있어서, 교류를 직류로 변환하기 위하여 콘덴서 입력형 정류회로가 널리 사용되고 있다. 그러나, 콘덴서 입력형 정류회로에 있어서, 전류파형이 사인파가 아닌 고조파(higher harmonic wave)(특히 기본파 성형의 홀수차 고조파성분)가 많이 포함되어 있기 때문에, 여러 가지 장해가 발생한다. 그래서 이 고조파 전류를 적게 하는 기술로서 현재 열렬하게 개발이 진행되고 있다. 그중 하나의 기술로서 수동필터가 있다. 이것은 일반적으로는 반응기를 사용하여 전류파형을 둔화시켜, 고조파를 억제한다. 그러나, 반응기만으로 충분한 고조파 억제효과를 얻으려면, 대단히 대용량의 반응기가 필요하다. 그래서, 보조수단을 사용하여 고조파를 억제하는 방법에 대하여 제안이 되고 있다. 예컨대, 일본국 특개평 7-274515호 공보 등에 고조파를 효과적으로 억제하는 방법에 대하여 기재하고 있다.

본 발명의 특징을 이해하기 위하여, 종래의 고조파를 억제하는 방법을 사용한 전원장치에 대하여, 도 19 및 도 20을 참조하면서 설명한다. 도 19는 종래의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 도 19에 있어서, 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 도 19에 있어서, 전원장치(100)는 예컨대 일반가정에 있어서의 100V 50Hz의 상용전원인 교류전원(101), 이 교류전원(101)을 정류하는 브리지 정류회로 (102), 제1반응기(103), 다이오우드(104), 제2반응기(105), 콘덴서(106) 및 평활콘덴서(107)로 구성되어 있다. 브리지 정류회로(102)는 4개의 다이오우드(D101, D102, D103, D104)가 브리지 접속되어서 형성되어 있다.

제1반응기(103)는 일단이 브리지 정류회로(102)의 +출력에 접속되었고, 타단은 다이오우드(104)의 마이너스극(anode)에 접속되어 있다. 제2반응기(105)는, 일단이 브리지 정류회로(102)의 +출력에 접속되었고, 타단은 콘덴서(106)의 일단에 접속되어 있다. 다이오우드(104)의 플러스극(cathode)과, 콘덴서(106)의 타단과는 접속되었고, 평활콘덴서(107)의 일단에 접속되어 있다. 평활콘덴서(107)의 타단은 브리지 정류회로(102)의 -출력에 접속되었고, 평활콘덴서(107)의 양단에 전원장치(100)의 부하(108)가 접속되어 있다.

다음에, 이 전원장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 도 20은 도 19에서 도시한 전원장치(100)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이다. 먼저, 교류전원 (101)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 20에 도해한 바와 같이 사인파이다. 또, 제1반응기(103)를 흐르는 전류(I01)는 평활콘덴서(107)에의 충전전류가 제1반응기 (103)에서 둔화된 파형으로 된다. 또, 제2반응기(105)를 흐르는 전류(I102)는 제2반응기(105)와 콘덴서(106)와의 공진주파수로 진동하는 파형으로 된다. 따라서, 입력전류(Iin)는 I101과 I102와의 합으로 되어, 도 20에 도시한 바와 같은 파형으로 된다. 이와 같이, 입력전원파형이 더욱 둔화되어, 전류 피이크값도 낮아지므로, 고조파를 억제할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 구성에서는 다음과 같은 과제가 있었다. 앞에서 설명한 바와 같이 종래예의 경우, 제2반응기(105)와 콘덴서(106)와의 공진(共振)을 사용하여 고조파를 보완하는 전류를 흐르게 하므로, 그 공진주파수는 전원주파수의 약 3배로 설정할 필요가 있었다. 즉, 전원의 주파수가 50Hz일 경우, 공진주파수는 약 150Hz로 할 필요가 있었다. 예컨대, 콘덴서(106)의 용량을 100μF이라 하면, 제2반응기(105)는 약 10mH로 할 필요가 있었다. 이와 같이, 종래예에 있어서는, 고조파를 억제하기 위하여 대단히 큰 용량의 제2반응기(105)와 콘덴서(106)가 필요하며, 또한 제1반응기(103)는 고부하시의 커다란 전류에 대응할 수 있는 전류용량의 큰 것을 사용하지 않으면 아니되고, 전원장치가 대단히 커지며, 그 위에 코스트도 크게 상승한다고 하는 과제를 갖고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하는 것으로, 보다 소형의 부품을 사용하여, 충분한 고조파 억제효과를 얻을 수 있으며, 그 위에 소형이고 코스트가 염가인 전원장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 교류전원을 직류전압으로 변환하는 콘덴서 입력형 정류회로를 갖는 전원장치에 관한 것으로, 특히 인버어터 제어된 냉장고등의 전원장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 2는 도 1에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

도 3은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 4는 도 3에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

도 5는 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 6은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 7은 도 6에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

도 8은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 9는 도 8에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

도 10은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 11은 도 10에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

도 12는 도 10의 전원장치 및 그 주변부분의 동작을 도시한 순서도.

도 13은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 14는 도 13의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예를 도시한 순차도.

도 15는 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 16은 도 15의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예를 도시한 순서도.

도 17은 본 발명의 한 실시형태로 구성한 전원장치의 회로도.

도 18은 도 17의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예를 도시한 순서도.

도 19는 종래의 전원장치를 도시한 회로도.

도 20은 도 19에서 도시한 전원장치에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도.

본 발명의 전원장치는 부하에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원과, 이 교류전원을 입력으로 하여, 다이오우드를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로와, 이 브리지 정류회로의 출력에 병렬로 접속된 보조콘덴서와, 브리지 정류회로의 한편의 출력과 부하와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된 반응기와 다이오우드와의 직렬회로와, 부하에 병렬로 접속된 평활콘덴서등으로 구성된다. 이와 같이 브리지 정류회로의 출력에 작은 용량의 보조콘덴서를 설치하여, 평활콘덴서로의 충전이 개시하기 전에 보조콘덴서에의 충전전류가 흐름으로 해서, 이 보조콘덴서에 흐르는 충전전류를 보완전류로서 흐르게 하였다.

또, 본 발명의 전원장치는 부하에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원과, 이 교류전원을 입력으로 하여, 다이오우드를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로와, 이 브리지 정류회로의 한편의 출력에 일단이 접속된 보조반응기와, 이 보조반응기의 타단과 브리지 정류회로의 다른 편의 출력에 접속된 보조콘덴서와, 보조반응기의 타단과 부하와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된 반응기 및 다이오우드의 직렬회로와 부하에 병렬로 접속된 평활콘덴서등으로 구성되었다. 이와 같이, 브리지 정류회로와 보조콘덴서와의 사이에 작은 용량의 보조반응기를 접속하여, 보조콘덴서에의 충전상승구간을 보조반응기로 둔화되게 하였다.

또, 본 발명의 전원장치는 부하에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원과, 이 교류전원을 입력으로 하고, 다이오우드를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로와, 이 브리지 정류회로의 한편의 출력에 일단이 접속된 중간 탭(tap)붙임의 반응기와 이 반응기의 중간 탭과 상기 브리지 정류회로의 다른 편의 출력에 접속된 보조콘덴서와, 반응기의 타단과 부하와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된 다이오우드와, 부하에 병렬로 접속된 평활콘덴서로 구성된다. 이와 같이, 반응기를 중간 붙임 반응기로 함으로서, 고조파 억제효과는 유지한 그대로의 상태에서 부품점수의 삭감을 한다.

또, 본 발명의 전원장치는 부하에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원과, 이 교류전원을 입력으로 하고, 다이오우드를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로와, 이 브리지 정류회로의 한편의 출력과 부하 등을 순방향으로 접속하는 제1다이오우드와, 브리지 정류회로의 한편의 출력에 일단이 접속된 반응기와, 이 반응기의 타단과 부하를 순방향으로 접속하는 제2다이오우드와, 반응기의 타단과 브리지 정류회로의 다른 편의 출력에 접속한 평활콘덴서등으로 구성된다. 이와 같이 브리지 정류회로로부터의 출력을 평활콘덴서의 충전과, 직접 부하에 공급하는 2계통의 회로로 구성하여, 입력전원 전압의 피이크시에는 평활콘덴서를 개재하지 않고 직접 제1다이오우드에서 전원 공급한다.

또, 본 발명의 전원장치는 부하에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원과, 이 교류전원을 입력으로 하여, 다이오우드를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로와, 이 브리지 정류회로의 한편의 출력과 부하를 접속하는 반응기와, 이 반응기의 부하측에 일단이 접속되었고, 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된, 전압강하수단과 제1다이오우드와의 직렬회로와, 이 직렬회로의 출력과 부하를 순방향으로 접속하는 제2다이오우드와 직렬회로의 출력과 브리지 정류회로의 다른 편의 출력에 접속된 평활콘덴서등으로 구성된다. 이와 같이, 브리지 정류회로로부터의 출력을 평활콘덴서의 충전과 직접부하에 공급하는 2계통의 회로와, 또한 평활콘덴서에의 충전전압을 낮추는 전압강하수단등으로 구성하였고, 전원전압이 피이크값 부근에 있어서는 평활콘덴서를 개재하지 않고, 반응기로부터의 출력을 직접 부하에 공급할 수 있으며, 평활콘덴서의 충전에 있어서의 고조파를 억제한다.

또, 구체적으로는 상기 반응기는 용량가변의 반응기이며, 이 반응기의 용량의 가변제어를 하는 용량제어수단을 새로이 구비한다. 이와 같이, 반응기에 흐르는 전류의 변화나, 반응기의 사용환경등의 변화에 따라서 반응기의 용량을 바꾸도록 한다.

나아가서, 구체적으로는 상기 반응기는 부하전류가 흐르는 제1반응기와, 이 제1반응기에 병렬로 접속하여 부하전류를 바이패스하는 제2반응기등으로 되었고, 상기 용량제어수단은 이 제2반응기의 제1반응기에의 병렬접속을 제어하는 전환수단과, 이 전환수단의 스위칭 제어를 하는 스위칭 제어수단등으로 되어 있다. 이와 같이 제2반응기의 제1반응기에의 병렬접속을 제어하여, 제1반응기의 온도가 소정의 온도미만이 되도록 한다.

구체적으로는, 상기 스위칭 제어수단은 외기 온도를 검출하는 외기 온도 검출수단을 구비하여, 이 외기 온도 검출수단으로 검출한 외기 온도가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하도록 전환수단의 스위칭 제어를 한다. 이와 같이, 외기 온도가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하여, 반응기의 전류용량을 증가시킨다. 또, 외기 온도가 소정값 미만인 경우 제2반응기의 제1반응기에의 접속을 단절하여 반응기의 전류용량을 감소시킨다.

구체적으로는 상기 스위칭 제어수단은 부하전류를 검출하는 부하전류 검출수단을 구비하여, 이 부하전류 검출수단으로 검출한 부하전류가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하도록 전환수단의 스위칭 제어를 한다. 이와 같이, 부하전류가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하여 반응기의 전류용량을 증가시킨다. 또, 부하전류가 소정값 미만인 경우, 제2반응기의 제1반응기에의 접속을 단절하여, 반응기의 전류용량을 감소시킨다.

구체적으로는 상기 스위칭 제어수단은, 제1반응기의 온도를 검출하는 반응기 온도검출수단을 구비하여, 이 반응기 온도검출수단으로 검출한 제1반응기의 온도가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하도록 전환수단의 스위칭 제어를 한다. 이와 같이, 제1반응기의 온도가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하여, 반응기의 전류용량을 증가시킨다. 또, 제1반응기의 온도가 소정값 미만인 경우, 제2반응기의 제1반응기에의 접속을 단절하여, 반응기의 전류용량을 감소시킨다.

예컨대, 상기 부하는 인버어터 및 이 인버어터에 의하여 회전수 제어를 할 수 있는 모우터이며, 상기 스위칭 제어수단은 이 인버어터의 제어를 하여 모우터의 회전수 제어를 하여, 이 모우터의 회전수가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하도록 전환수단의 스위칭 제어를 한다. 이와 같이, 모우터의 회전수가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하여, 반응기의 전류용량을 증가시킨다. 또, 모우터의 회전수가 소정값 미만으로 되면, 제2반응기의 제1반응기에의 접속을 단절하여, 반응기의 전류용량을 감소시킨다.

예컨대, 상기 모우터는 전기냉장고의 압축기이며, 상기 스위칭 제어수단은 전기냉장고의 고내의 온도를 검출하는 고내온도 검출수단과, 전기냉장고의 고내온도를 설정하는 고내온도 설정수단등을 구비하여, 고내온도 검출수단으로 검출한 고내온도와 고내온도 설정수단으로 설정한 설정온도등의 온도차에 따라서 인버어터를 개재하여 압축기의 회전수 제어를 하고, 압축기의 회전수가 소정치 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하도록 전환수단의 스위칭 제어를 한다. 이와 같이, 전기냉장고에 있어서의 압축기의 회전수가 소정값 이상으로 되면, 제1반응기에 제2반응기를 병렬로 접속하여, 반응기의 전류용량을 증가시킨다. 또, 전기냉장고에 있어서의 압축기의 회전수가 소정치 미만으로 되면 제2반응기의 제1반응기에의 접속을 단절하고 반응기의 전류용량을 감소시킨다.

이하에, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 있어서의 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 1에 있어서, 전원장치(9)는 예컨대 일반가정에 있어서의 100V 50Hz의 상용전원인 교류전원(1), 이 교류전원(1)을 정류하는 브리지(bridge) 정류회로(2), 보조콘덴서(3), 반응기(reactle)(4), 다이오우드(5) 및 평활콘덴서(6)로 구성되어 있다. 브리지 정류회로(2)는 4개의 다이오우드(D1, D2, D3, D4)가 브리지 접속되어 형성되어 있다. 보조콘덴서(3)는 일단이 브리지 정류회로(2)의 +출력에 타단이 -출력에 접속되어 있다. 반응기(4)는 일단이 브리지 정류회로(2)의 +출력에 접속되었고, 타단은 다이오우드(5)의 마이너스극(anode)에 접속되어 있다. 평활콘덴서(6)는 일단이 다이오우드(5)의 플러스극(cathode)에 타단이 브리지 정류회로(2)의 -단자에 접속되었고, 부하(7)는 평활콘덴서(6)의 양단에 접속되어 있다.

이와 같이 구성된 전원장치(9)에 대하여, 이하 그 동작을 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 도 1에서 도시한 전원장치(9)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이다. 먼저, 교류전원(1)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 2에 도시한 바와 같이, 사인파이다. 또, 반응기(4)를 흐르는 전류(I1)는 평활콘덴서(6)에의 충전전류가 반응기(4)에 의하여 둔화된 파형으로 되어 있다. 보조콘덴서(3)를 흐르는 전류(I2)는 입력전압(Vin)이 보조콘덴서(3)의 양단전압보다 높아졌을 때에 충전을 개시하여, 반응기(4)에 의하여 평활콘덴서(6)를 충전을 할 때는, 보조콘덴서(3)에 충전된 전하가 끌려가게 된다. 즉, 전류(I1)가 흘러버린 다음, 보조콘덴서(3)의 양단전압은 충분히 낮은 전압으로 된다. 따라서, 다음의 사이클에 있어서의 전류의 흐름의 시작은 통상의 충전에 비하여, 충분히 빨리 시작하게 된다. 따라서, 입력전류(Iin)는 I1과 I12의 합으로 되어, 도 2에 도시한 바와 같은 파형으로 된다.

이와 같이 입력전류(Iin)파형의 폭이 통상시에 비하여 넓어지고, 전류피이크값도 낮아지므로, 고조파는 억제할 수 있게 된다.

고조파의 차수(次數)로 설명하면, 통상의 파형에 비하여 3차와 5차의 성분이 감소하여, 전류의 상승이 가파르게 되므로, 9차 이후의 고조파 성분은 약간 증가한다. 그러나, 가장 고조파의 영향이 큰 3차와 5차의 성분에 현저한 감소를 볼 수 있으므로, 고조파 전류의 억제에 유효하게 된다. 또, 이 각 차수의 고조파 성분은 보조콘덴서(3)의 용량값에 의하여, 미조정이 가능하다. 예컨대, 보조콘덴서(3)의 용량을 크게 하면 3차, 5차의 성분이 더욱 감소하지만, 9차 이후의 고조파 성분은 더욱 증가한다. 이러한 사실에 따라, 보조콘덴서(3)의 용량값의 조정에 의하여 가장 적합한 고조파 억제를 할 수 있다.

또, 보조콘덴서(3)의 용량값은 평활콘덴서(6)(통상, 수 100μF에서 수 1000μF 정도)에 비하여, 1/100정도(수 μF 정도)라고 하는 충분히 작은 것으로 좋으며, 실제의 실험에 있어서도 평활콘덴서(6)의 용량이 390μF에 대하여 보조콘덴서(3)의 용량은 1μF로 충분한 고조파 억제효과를 얻을 수 있었다(높은 차수에 대하여도 문제없다).

그 위에, 본 제1실시형태에 있어서, 반응기(4)와 다이오우드(5)를 바꿔놓아서도 좋고, 이와 같이 하였을 경우, 브리지 정류회로(2)의 +출력에 다이오우드(5)의 마이너스극(anode)을 접속하여, 다이오우드(5)의 플러스극 (cathode)과 부하(7)의 일단과의 사이에 반응기(4)를 접속한다.

이와 같이, 본 제1실시형태에 있어서의 전원장치는 브리지 정류회로(2)의 출력에 작은 용량의 보조콘덴서(3)를 설치하여, 이 보조콘덴서(3)에 흐르는 충전전류를 보완전류로서 흐르도록 구성하였다. 이러한 사실로부터, 통상의 수동필터에 의한 고조파 억제방법(반응기만)을 사용한 전원장치에 비하여, 보조콘덴서(3)와 다이오우드(5)라고 하는 소형이고 값싼 부품의 추가만에 의하여, 유효한 고조파 억제를 실현할 수 있음과 동시에 부품의 소형화 및 저코스트화를 할 수 있으며, 소형이고 염가인 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 2)

도 3은 본 발명의 제2실시형태에 있어서의 전원장치를 도시한 회로도이다. 그 위에 도 3에서는 도 1과 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하였고, 여기서는 그 설명을 생략함과 동시에, 도 1과의 상위점만 설명한다. 도 3에 있어서의 도 1과의 상위점은 도 1의 브리지 정류회로(2)의 +출력과, 보조콘덴서(3) 및 반응기(4)와의 접속부와의 사이에 보조반응기(10)를 추가한 점에 있으며, 이에 따라서, 도 1의 전원장치(9)를 전원장치(12)로 하였음에 있다.

도 3에 있어서, 전원장치(12)는 교류전원(1), 브리지 정류회로(2), 보조콘덴서(3), 반응기(4), 다이오우드(5), 평활콘덴서(6) 및 보조반응기(10)로 구성되어 있다. 보조반응기(10)는 브리지 정류회로(2)의 +출력과, 보조콘덴서(3) 및 반응기(4)의 접속부와의 사이에 접속된다.

상기와 같이 구성된 전원장치(12)에 대하여, 이하 그 동작을 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는 도 3에서 도시한 전원장치(12)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이다. 먼저, 교류전원(1)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 4에 도시한 바와 같이 사인파이다. 또, 반응기(4)를 흐르는 전류(I3)는 평활콘덴서(6)에의 충전전류가 반응기(4)에서 둔화된 파형으로 된다. 또, 보조콘덴서(3)를 흐르는 전류(I4)는 입력전압(Vin)이 보조콘덴서(3)의 양단전압보다 높아졌을 때에 충전을 개시하지만, 보조반응기(10)에서 그 상승이 둔화된다. 그 밖의 동작은 기본적으로 제1실시형태와 같으며, 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 입력전류(Iin)는 I3과 I4의 합으로 되었고, 도 4에 도시한 바와 같은 파형으로 된다. 도 4에 있어서, 특히 보조콘덴서(3)를 흐르는 전류(I4)의 상승에 있어서의 파형이 보조반응기(10)에서 둔화시킬 수 있으므로, 제1실시형태의 전원장치에 있어서 증가한 9차 이후의 고조파 성분을 감소시킬 수 있다. 보조반응기(10)의 용량은 반응기(4)의 용량의 1/10 정도로 좋으며, 예컨대, 반응기 (4)의 용량이 40mH인 때는, 보조반응기(10)의 용량은 2mH 정도에서 충분한 효과를 얻을 수 있다.

그 위에, 본 제2실시형태에 있어서, 반응기(4)와 다이오우드(5)를 바꿔놓아도 좋고, 이와 같이 하였을 경우, 보조반응기(10)와 보조콘덴서(3)와의 접속부에 다이오우드(5)의 마이너스극을 접속하고, 다이오우드(5)의 플러스극과 부하(7)의 일단과의 사이에 반응기(4)를 접속한다.

이와 같이, 본 제2실시형태에 있어서의 전원장치는 브리지 정류회로(2)와 보조콘덴서(3)와의 사이에 작은 용량의 보조반응기(10)를 접속하도록 구성하였다. 이러한 사실에 따라, 작은 용량의 보조반응기(10)라고 하는 소형이고 염가의 부품을 추가함으로서, 고조파 억제효과가 더욱 높아지게 되어, 소형이고 염가인 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 3)

도 5는 본 발명의 제3실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에, 도 5에서는 도 1과 동일 구성의 것은 같은 부호를 부여하였고, 여기서는 그 설명을 생략함과 동시에 도 1과의 상위점만 설명한다. 도 5에 있어서의 도 1과의 상위점은 도 1의 반응기(4)를 중간 탭붙임 반응기(15)로 바꿔놓고, 보조콘덴서(3)를 중간 탭붙임 반응기(15)의 중간 탭과 브리지 정류회로(2)의 -출력과의 사이에 접속하였음에 있으며, 이와 같은 사실로부터 도 1의 전원장치(1)를 전원장치(17)로 하였음을 있다.

도 5에 있어서, 전원장치(17)는 교류전원(1), 브리지 정류회로(2), 보조콘덴서(3), 다이오우드(5), 평활콘덴서(6) 및 중간 탭붙임 반응기(15)로 구성되어 있다. 중간 탭붙임 반응기(15)는 일단이 브리지 정류회로(2)의 +단자에 접속되었고, 타단이 다이오우드(5)의 마이너스극에 접속되어 있다. 또한, 중간 탭붙임 반응기(15)는 중간 탭이 보조콘덴서(3)의 일단에 접속되어 있다. 여기서, 중간 탭붙임 반응기(15)에 있어서의 중간 탭의 위치는 중간 탭에서 브리지 정류회로(2)측의 단자에 대하 리액턴스(reactance)가, 중간 탭에서 다이오우드(5)측의 단자에 대한 리액턴스에 비하여 충분히 작아지도록 설정되어 있다.

상기와 같이 구성된 전원장치(17)에 있어서의 동작은 제2실시형태의 전원장치(12)의 동작과 같으므로, 그 설명을 생략한다.

이와 같이, 본 제3실시형태에 있어서의 전원장치는 반응기를 중간 탭붙임 반응기(15)로 구성함으로써, 고조파 전류에 대하여는 제2실시형태와 마찬가지로 높은 억제효과를 지닌 상태 그대로 보조반응기(10)를 삭감할 수 있으며, 또한, 소형이고 염가인 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 4)

도 6은 본 발명의 제4실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에 도 6에서는 도 1과 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하였고, 여기서는 그 설명을 생략하였다.

도 6에 있어서, 전원장치(25)는 교류전원(1), 브리지 정류회로(2), 반응기 (4), 평활콘덴서(6), 제1다이오우드(20) 및 제2다이오우드(21)로 구성되어 있다. 반응기(4)는 브리지 정류회로(2)의 +출력과, 평활콘덴서(6)의 일단과의 사이에 접속되었고, 평활콘덴서(6)의 타단은 브리지 정류회로(2)의 -출력에 접속되어 있다. 제1다이오우드(20)는 마이너스극이 브리지 정류회로(2)의 +출력에 접속되었고, 플러스극이 제2다이오우드(21)의 플러스극 및 부하(7)의 일단에 접속되어 있다. 제2다이오우드(21)는 마이너스극이 반응기(4)와 평활콘덴서(6)와의 접속부에 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 전원장치(25)에 대하여, 이하 그 동작을 도 6 및 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7은 도 6에서 도시한 전원장치(25)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이다. 먼저, 교류전원(1)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 7에 도시하 바와 같이, 사인파이다. 또, 반응기(4)를 흐르는 전류(I5)는 평활콘덴서(6)에의 충전전류가 반응기(4)에서 둔화된 파형으로 된다. 또, 제1다이오우드(20)를 흐르는 전류(I6)는 입력전압(Vin)이 평활콘덴서(6)의 양단전압보다 높아졌을 때, 평활콘덴서(6)에서 부하(7)에 전력 공급하는 것이 아니고, 직접 제1다이오우드(20)를 개재하여 부하(7)에 공급된다. 또, 입력전압(Vin)이 평활콘덴서(6)의 양단전압보다 낮아지면, 평활콘덴서(6)에서 제2다이오우드(21)를 개재하여, 부하(7)에 전력을 공급한다.

따라서, 입력전류(Iin)는 I5와 I6의 합으로 되었고, 도 7에 도시한 바와 같은 파형으로 된다. 도 7에 있어서, 입력전압(Vin)의 높은 구간에 있어서는 평활콘덴서(6)를 통하지 않고 직접부하(7)에 전력을 공급하도록 하였으므로, 평활콘덴서 (6)에의 충전전압은 저하하고, 충전전류를 도통구간이 넓어져서 피이크 전류도 저하하므로, 고조파 억제효과가 높아진다.

이와 같이, 본 제4실시형태에 있어서의 전원장치는 제1다이오우드(20) 및 제2다이오우드(21)의 2개의 다이오우드를 추가하여, 브리지 정류회로(2)로부터의 출력을 평활콘덴서(6)의 충전과 직접 부하(7)에 공급하는 2계통의 회로로 구성함으로서, 고주파 억제효과가 높아지게 되어, 소형으로 염가인 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 5)

도 8은 본 발명의 제5실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에, 도 8에서는 도 1과 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하였고, 여기서는 그 설명을 생략하였다.

도 8에 있어서, 전원장치(35)는 교류전원(1), 브리지 정류회로(31) 및 제2다이오우드(21)로 구성되어 있다. 전압강하수단(30)은 예컨대, 저항기라도 좋고, 또 다이오우드를 직렬접속하는 등, 전압을 강하시키는 것이라면 좋다. 반응기(4)는 일단이 브리지 정류회로(2)의 +출력에 접속되었고, 타단이 전압강하수단(30)의 일단과 부하(7)의 일단에 접속되어 있다. 전압강하수단(30)의 타단은 제1다이오우드 (31)의 마이너스극에 접속되었고, 제1다이오우드(31)의 플러스극은 평활콘덴서(6)의 일단 및 제2다이오우드(21)의 마이너스극에 접속되어 있다. 제2다이오우드(21)의 플러스극은 반응기(4)와 부하(7)와의 접속부에 접속되어 있다. 평활콘덴서(6)의 타단은 브리지 정류회로(2)의 -출력에 접속되어 있다.

상기와 같이 구성된 전원장치(35)에 대하여, 이하 그 동작을 도 8 및 도 9를 사용하여 설명한다. 도 9는 도 8에 도시한 전원장치(35)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이다. 먼저, 교류전원(1)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 9에 도시한 바와 같이, 사인파이다. 또, 전압강하수단(30)을 흐르는 전류(17)는 평활콘덴서(6)에의 충전전류가 반응기(4) 및 전압강하수단(30)에 의하여 둔화된 파형으로 된다. 또, 바이패스된 전류(18)는 입력전압(Vin)이 평활콘덴서(6)의 양단전압보다 높아졌을 때, 평활콘데서(6)로부터 전력 공급함이 아니고, 직접 반응기(4)로부터 바이패스되어 전력을 공급한다. 입력전압(Vin)이 평활콘덴서(6)의 양단전압보다 낮아지면, 평활콘덴서(6)에서 제2다이오우드(21)를 통하여, 부하(7)에 전력을 공급한다.

따라서, 입력전류(Iin)는 (17)과 (18)의 합으로 되어, 도 9에 도시한 바와 같은 파형으로 된다. 도 9에 있어서, 입력전압(Vin)의 높은 구간에 있어서는 평활콘덴서(6)를 통하지 않고 직접 부하(7)에 전력을 공급하도록 하였으므로, 평활콘덴서(6)에의 충전전압은 저하하여, 충전전류는 도통구간이 넓어져서 피이크 전류도 저하하므로, 고주파 억제효과가 높아진다.

이와 같이, 본 제5실시형태에 있어서의 전원장치는 전압강하수단(30) 및 제1다이오우드(31)를 추가하여, 브리지 정류회로(2)로부터의 출력을 평활콘덴서(6)의 충전과, 부하(7)에 직접 공급하는 2계통의 회로와, 나아가서 평활콘덴서(6)에의 충전 전압을 낮추는 전압강하수단(30)으로 구성하였다. 이러한 사실에 의하여, 전원전압의 피이크값 부근에 있어서는 평활콘덴서(6)를 개재하지 않고 직접 전력을 공급할 수 있어, 평활콘덴서(6)의 충전에 있어서의 고조파를 억제할 수 있으므로, 고조파 억제효과가 높아지게 되어, 소형으로 값싼 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 6)

상기 제1실시형태에서 제5실시형태에서는 반응기의 용량을 일정하게 하였기 때문에, 부하(7)의 상태에 따라서는 부하전류가 증가하고, 반응기의 온도가 상승하므로, 전류용량이 큰 반응기를 사용할 필요가 있었다. 그리하여, 부하(7)의 상태에 순응하여 반응기의 용량을 바꾸어, 반응기의 전류용량을 바꾸도록 하여도 좋고, 이와 같이 한 것을 본 발명의 제6실시형태로 한다. 그 위에 본 제6실시형태에서는 제1실시형태에 있어서의 전원장치의 구성을 예로 하여 설명하고, 제2실시형태에서 제5실시형태에 있어서의 각 전원장치의 구성의 경우에 있어서도 같으므로 그 설명을 생략한다. 또, 제6실시형태에서는 부하(7)가 인버어터 및 이 인버어터에 의하여 회전수가 제어되는 모우터, 예컨대 전기냉장고의 압축기인 경우를 예로서 설명한다.

도 10은 본 발명의 제6실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 개략의 회로도이다. 그 위에 도 10에서는 도 1과 동일 구성의 것은 같은 부호를 부여하였고, 여기서는 그 설명을 생략하였다. 도 10에 있어서, 전원장치(40)는 교류전원(1), 브리지 정류회로(2), 보조콘덴서(3), 반응기회로(41), 다이오우드(5) 및 평활콘덴서(6)로 구성되어 있다. 반응기회로(41)는 부하전류가 흐르는 제1반응기(42)와, 제1반응기(42)에 병렬로 접속되어 부하전류를 바이패스하는 제2반응기(43)와, 제2반응기(43)의 제1반응기(42)에의 병렬접속을 하는 전환수단 (44)등으로 형성되어 있다. 또, 인버어터(45) 및 인버어터(45)에 의하여 회전수가 제어되는 압축기(46)가 도 1의 부하(7)를 이루고 있으며, 인버어터(45)는 제어수단 (47)으로부터 입력되는 압축기(46)의 회전수를 지령하는 제어신호에 따라서 압축기(46)의 회전수의 제어를 한다.

보조콘덴서(3)는 일단이 브리지 정류회로(2)의 +출력에 타단이 -출력에 접속되었고, 다이오우드(5)의 마이너스극은 브리지 정류회로(2)의 +출력에 접속되어 있다. 반응기회로(41)에 있어서, 제1반응기(42)의 일단과 전환수단(44)의 일단이 접속되었고, 이 접속부에 다이오우드(5)의 플러스극이 접속되어 있다. 전환수단(44)의 타단은 제2반응기(43)의 일단에 접속되었고, 제1반응기(42)의 타단과 제2반응기 (43)의 타단은 접속되었으며, 이 접속부는 평활콘덴서(6)의 일단에 접속되어 있다. 평활콘덴서(6)의 타단은 브리지 정류회로(2)의 -출력에 접속되었고, 평활콘덴서(6)의 양단에 인버어터(45)가 접속되어 있다. 인버어터(45)는 압축기(46)에 접속됨과 동시에, 제어수단(47)에 접속되었고, 제어수단(47)에는 또한, 전기냉장고(이하, 냉장고이라고 일컫는다)의 고내온도를 검출하는 고내온도 검출수단(48) 및 고내온도의 설정을 하는 고내온도 설정수단(49)이 각기 접속되어 있다. 또, 제어수단(47)은 전환수단(44)에 있어서의 스위칭 동작의 제어를 함으로써, 엄밀하게 말하면, 전원장치(40)는 제어수단(47)을 포함한다.

상기와 같은 구성에 있어서, 전환수단(44)이 온하면, 제2반응기(43)는 제1반응기(42)에 병렬로 접속되었고, 전환수단(44)이 오프하면, 제2반응기(43)는 회로에서 이탈되어, 반응기회로(41)는 제1반응기(42)만으로 된다. 이러한 사실로부터 전환수단(44)이 온일 때, 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)은 제1반응기(42)의 인덕턴스값을 La, 제2반응기(43)의 인덕턴스값을 L1이라 하면, 하기 (1)식과 같이 된다.

L = La × Lb/(La + Lb) … (1)

여기서, 예컨대 La를 20mH, Lb를 10mH이라 하면, L은 6.7mH으로 되고, 전환수단(44)이 오프하여 반응기회로(41)가 제1반응기(42)만으로 되었을 때 보다도 인덕턴스값이 감소한다.

한편, 전환수단(44)이 온일 때는, 반응기회로(41)의 전류용량(Imax)은 제1반응기(42)의 전류용량을 Iamax, 제2반응기(43)의 전류용량을 Ibmax이라 하면, 하기 (2)식과 같이 되다.

Imax = Iamax + Ibmax … (2)

이와 같이, 전환수단(44)이 온일 때는 반응기회로(41)의 전류용량 Imax는 제1반응기(42)의 전류용량 Iamax와 제2반응기(43)의 전류용량 Ibmax를 가한 값으로 된다. 그 결과, 전환수단(44)이 온일 때는, 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)이 감소하여, 전류용량(Imax)은 증가하고, 전환수단(44)이 오프인때는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)은 증가하여, 반응기회로(41)의 전류용량(Imax)은 감소하게 된다.

또, 제어수단(47)은 냉장고의 고내온도를 검출하는 고내온도 검출수단(48)으로 검출된 고내온도와, 고내온도의 설정을 하는 고내온도 설정수단(49)으로 설정된 설정온도와의 온도차에 따라서 인버어터(45)에 대하여 압축기(46)의 회전수를 지령한다. 예컨대, 고내온도와 설정온도의 차가 5℃인 때는 3600r/m, 0∼5℃인 때는 3000r/m, -2∼0℃인 때는 2400r/m, -2℃ 이하일 때는 0r/m에서 압축기(46)를 동작시키도록, 제어수단(47)은 회전수지령이 3600r/m이면, 전환수단(44)을 온하며, 그 이외의 전환수단(44)을 오프한다.

이상과 같이 구성된 냉장고의 전원장치에 대하여, 이하, 그 동작을 도 10∼도 12를 사용하여 조금 더 상세히 설명한다. 도 11은 도 10에서 도시한 전원장치 (40)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도이며, 도 12는 도 10에서 도시한 전원장치 및 그 주변 부분의 동작예를 나타낸 순서도이다.

먼저, 교류전원(1)으로부터의 입력전압(Vin)은 도 11에 도시한 바와 같이, 사인파이다. 또, 반응기회로(41)를 흐르는 전류(I1)는 평활콘덴서(6)에의 충전전류가 반응기회로(41)에서 둔화된 파형으로 된다. 또, 보조콘덴서(3)를 흐르는 전류(I2)는, 입력전압(Vin)이 보조콘덴서(3)의 양단전압보다 높아졌을 때에 충전을 개시하여, 반응기회로(41)에 의하여 평활콘덴서(6)에 충전을 할 때는, 보조콘덴서 (3)에 충전된 전하가 끌려가게 된다. 즉, 전류(I1)가 흐름이 끝나고 나서, 보조콘덴서(3)의 양단 전압은 충분히 낮은 전압으로 된다. 따라서, 다음의 사이클에 있어서의 전류의 흐름의 시초는 통상의 충전에 비하여, 충분히 빨리 시작하게 된다. 따라서, 입력전류(Iin)는 전류(I1)와 전류(I2)와의 합으로 되어, 도 1에 도시한 바와 같은 파형으로 된다.

또, 냉장고의 압축기(46)를 고회전으로 운전할 때는, 고내온도가 높을 때이므로 냉각부하가 크고, 압축기(46)에 흐르는 전류가 커지고 전류(I1)도 커진다. 또, 고조파 성분의 비율은 전류(I1)가 커질수록 작아지며, 실험에서는 반응기회로 (41)의 인덕턴스값(L)이 10mH에서 전류(I1)가 1암페어일 때, 고조파 성분의 비율은 72%이고, 전류(I1)가 2암페어일 때에 57%였다.

다음에 도 12를 사용하여 도 10의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예에 대하여 설명한다.

도 12에 있어서, 제어수단(47)은 스텝(S1)에서 냉장고내 온도설정수단(49)으로부터 설정온도를 입력하고, 스텝(S2)에서 냉장고내 온도검출수단(48)으로부터 검출된 냉장고내 온도를 입력하다. 다음에 제어수단(47)은 스텝(S3)에서 입력된 설정온도와 냉장고내 온도와의 온도차를 계산하고, 스텝(S4)에서 압축기(46)를 운전하는 회전수를 결정하여, 스텝(S5)에서 인버어터(45)에 결정한 회전수를 회전수 지령으로서 송출한다. 다음에, 제어수단(47)은 스텝(S6)에서 결정한 회전수가 3600r/m인지를 판단하여, 3600r/m이면(yes), 스텝(S7)에서 전환수단(44)을 온으로 하여 스텝(S1)에 귀환한다. 또, 제어수단(47)은 스텝(S6)에서 3600r/m 미만이면(no), 스텝(S8)에서 전환수단(44)을 오프하여 스텝(S1)에 귀환한다.

여기서 예컨대 제1반응기(42)의 인덕턴스값(La)을 10mH, 전류용량(Iamax)을 1암페어이라 하고, 제2반응기(43)의 인덕턴스값(Ib)을 10mH, 전류용량(Ibamx)을 IA이라 하면, 전류(I1)가 커져서 고주파 성분이 적어지는 고부하시에는 반응기회로 (41)의 인덕턴스값(L)은 5mH, 전류용량(Imax)은 2암페어로 되어, 전류(I1)가 작아져서 고조파 성분이 많아지는 저부하시에는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)은 10mH, 전류용량(Imax)은 1암페어로 된다. 또, 전류(I1)가 2암페어 일 때의 고조파 성분의 비율을 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)을 5mH이라 하여도 69% 정도이며, 인덕턴스값(L)이 10mH에서 전류(I1)가 1암페어일 때의 고조파 성분의 비율 72%와 같이 거의 변하지 않으며, 전류(I1)가 커지면 반응기회로(41)의 인덕턴스값을 저하시켜도 지장은 없다.

이와 같이, 본 제6실시형태에 있어서의 전원장치는 입력전류(Iin) 파형의 폭이 통상시에 비하여 넓어지고, 전류 피이크값도 낮아지므로 고조파는 억제할 수 있으며, 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 감소하는 압축기(46)의 고회전시에는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)을 작게 하여, 전류용량(Imax)을 증가시키므로 전류용량과 인덕턴스값이 큰 반응기를 사용할 필요 없고, 반응기회로(41)의 직류저항도 감소하므로, 압축기(46)의 고회전시에 있어서의 전류(I1)가 클 때의 반응기회로(41)에서의 손실을 저감할 수 있다. 이러한 사실로부터, 통상의 수동필터에 의한 고조파 억제방법(반응기만)을 사용한 전원장치에 비하여, 보조콘덴서(3), 다이오우드(5), 용량가변의 반응기회로(41) 및 압축기(46)의 설정회전수에 따라서 반응기회로(41)의 용량을 전환하는 제어수단(47)에 의하여, 유효한 고조파 억제를 실현할 수 있어, 구성하는 부품자체는 대단히 소형이고 염가이므로, 소형, 저코스트로 손실이 적은 전원장치를 제공할 수 있다.

(실시형태 7)

제6실시형태에서는 제어수단(47)은 압축기(46)의 설정회전수에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하였으나, 냉장고의 외기 온도에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하여도 좋으며, 이와 같이 한 것을 본 발명의 제7실시형태이라 한다.

도 13은 본 발명의 제7실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에 도 13에서는 도 10과 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하였으며, 여기서는 그 설명을 생략함과 동시에 도 10과의 상위점만 설명한다. 또, 제7실시형태에서는 제6실시형태와 마찬가지로 제1실시형태에 있어서의 전원장치의 구성을 예로 하여 설명하고, 제2실시형태에서 제5실시형태의 있어서의 각 전원장치의 구성의 경우에 있어서도 같으므로 설명을 생략한다. 또한, 제7실시형태에 있어서, 제6실시형태와 마찬가지로, 제1실시형태에 있어서의 부하(7)가 인버어터 및 이 인버어터에 의하여 회전수가 제어되는 모우터, 예컨대 전기냉장고의 압축기인 경우를 예로서 설명한다.

도 13에 있어서의 도 10과의 상위점은 냉장고의 외기 온도를 검출하는 외기 온도 검출수단(51)을 추가하였고, 제어수단(47)은 외기 온도 검출수단(51)으로 검출된 외기 온도에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하는 것으로부터 도 10의 제어수단(47)을 제어수단(52)으로 하였음에 있다.

도 13에 있어서, 외기 온도 검출수단(51)은 제어수단(52)에 접속되었고, 제어수단(52)은 외기 온도 검출수단(51)에서 검출된 외기 온도가 높다. 예컨대 30℃ 이상이라면, 전환수단(44)을 온시키며, 30℃ 미만이라면 전환수단(44)을 오프하게 한다. 이것은 냉장고가 높은 외기 온도에서 운전할 때는, 낮은 외기 온도에서 운전할 때보다 큰 냉각능력이 필요하며, 압축기(46)에 흐르는 전류도 커지고, 전류(I1)도 커지기 때문이다. 또, 고조파 성분의 비율은 전류(I1)가 커질수록 작아지며, 실험에서는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)이 10mH이고 전류(I1)가 1암페어일 때, 고주파 성분의 비율은 72%이고, 전류(I1)가 2암페어 일 때에 57%였다. 이와 같이, 제어수단(52)은 전환수단(44)에 있어서의 스위칭 동작의 제어를 하기 때문에, 엄밀히 말하면, 전원장치(40)는 제어수단(52)을 포함한다.

다음에 도 14는 도 13의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예를 도시한 순서도이며, 도 14를 사용하여 도 13의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예에 대하여 설명한다.

도 14에 있어서, 제어수단(52)은 스텝(S11)에서, 냉장고내 온도설정수단(49)으로부터 설정온도를 입력하고, 스텝(S12)에서, 냉장고내 온도검출수단(48)으로부터 검출된 냉장고내 온도를 입력한다. 다음에, 제어수단(52)은 스텝(S13)에서 입력된 설정온도와 냉장고내 온도와의 온도차를 계산하고, 스텝(S14)에서, 압축기(46)를 운전하는 회전수를 결정하며, 스텝(S15)에서 인버어터(45)에 결정한 회전수를 회전수 지령으로서 송출한다. 다음에 제어수단(52)은 스텝(S16)에서 외기 온도 검출수단(51)으로부터 검출된 외기 온도를 입력하고, 스텝(S17)에서 입력된 외기 온도가 30℃ 이상이지를 판단하여, 30℃ 이상이라면(yes), 스텝(S18)에서 전환수단 (44)을 온하여 스텝(S11)에 귀환한다. 또, 제어수단(52)은 스텝(S17)에서 30℃ 미만이라면(no), 스텝(S19)에서 전환수단(44)을 오프하여 스텝(S11)에 귀환한다.

여기서, 제6실시형태의 경우와 마찬가지로 반응기회로(41)는 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 적어지는 고부하시에는 인덕턴스값(L)이 작아져서 전류용량 (Imax)이 커지며, 전류(I1)가 작아져서 고조파 성분이 많아지는 저부하시에는 인덕턴스값(L)이 커져서 전류용량(Imax)이 작아진다. 또한, 제6실시형태의 경우와 마찬가지로 전류(I1)가 커지면 반응기회로(41)의 인덕턴스값을 저하시켜서도 지장은 없다. 그 위에 도 13에서 도시한 전원장치(40)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도는 도 11과 같으므로 생략하였다.

이와 같이 본 제7실시형태에 있어서의 전원장치는 입력전류(Iin) 파형의 폭이 통상시에 비하여 넓어지고, 전류피이크값도 낮아지므로, 고조파는 억제할 수 있으며, 전류(I1)가 커지고 고조파 성분이 감소하는 외기 온도가 높을 때는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)을 작게 하여, 전류용량(Imax)을 증가시키므로 전류용량과 인덕턴스값이 큰 반응기를 사용할 필요가 없고, 반응기회로(41)의 직류저항도 감소하므로, 외기 온도가 높을 때에 있어서의 전류(I1)가 클 때의 반응기회로(41)에서의 손실을 저감할 수 있다. 이러한 사실로부터, 통상의 수동필터에 의한 고조파 억제방법(반응기만)을 사용한 전원장치에 비하여, 보조콘덴서(3), 다이오우드(5), 용량가변의 반응기회로(41) 및 외기 온도에 상응한 반응기회로(41)의 용량을 전환하는 제어수단(52)에 의하여, 유효한 고조파 억제를 실현할 수 있으며, 구성하는 부품자체는 대단히 소형이고 염가이므로, 소형, 저코스트로 손실이 적은 전원장치를 제공할 수 있다.

그 위에, 본 제7실시형태에 있어서, 제어수단(52)은 외기 온도에 더하여, 상기 제6실시형태의 제어수단(47)과 마찬가지로 하여 압축기(46)의 설정회전수에 따라서 반응기(41)의 용량을 전환하도록 하여도 좋다.

(실시형태 8)

제6실시형태에서는 제어수단(47)은 압축기(46)의 설정회로수에 상응하여 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하였으나, 압축기(46)를 동작시키는 모우터에 흐르는 전류에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하여도 좋고, 이와 같이 한 것을 본 발명의 제8실시형태라 한다.

도 15는 본 발명의 제8실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에 도 15에서는 도 10가 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하고, 여기서는 그 설명을 생략함과 동시에, 도 10과의 상위점만 설명한다. 또, 제8실시형태에서는 제6실시형태와 마찬가지로, 제1실시형태에 있어서의 전원장치의 구성을 예로 하여 설명하고, 제2실시형태로부터 제5실시형태에 있어서의 각 전원장치의 구성의 경우에 있어서도 같으므로 그 설명을 생략하였다. 또한, 제8실시형태에 있어서, 제6실시형태와 마찬가지로, 제1실시형태에 있어서의 부하(7)가, 인버어터 및 이 인버어터에 의하여 회전수가 제어되는 모우터, 예컨대 전기냉장고의 압축기일 경우를 예로하여 설명한다.

도 15에 있어서의 도 10과의 상위점은 압축기(46)를 동작시키는 모우터(도해없음)에 흐르는 전류를 검출하는 모우터 전류검출수단(61)을 추가하고, 제어수단(47)은 모우터 전류검출수단(61)에서 검출된 모우터 전류에 따라서, 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함으로써, 도 10의 제어수단(47)을 제어수단(62)으로 하였음에 있다.

도 15에 있어서, 모우터 전류검출수단(61)은 제어수단(62)에 접속되었고, 제어수단(62)은 모우터 전류검출수단(61)에서 검출된 모우터 전류가 크다. 예컨대 1.5암페어 이상이면 전환수단(44)을 온시키며, 1.5임페어 미만이면 전환수단(44)을 오프시킨다. 이것은 압축기(46)에 흐르는 전류가 커지면, 전류(I1)도 커지게 되기 때문이다. 또, 고조파 성분의 비율을 전류(I1)가 커질수록 작아지며, 실험에서는 반응기회로(42)의 인덕턴스값(L)이 10mH이고 전류(I1)가 1A일 때, 고조파 성분의 비율은 72%이고, 전류(I1)가 2A일 때에 57%였다. 이와 같이, 제어수단(62)은 전환수단(44)에 있어서의 스위칭 동작의 제어를 함으로써, 엄밀하게 말하면, 전원장치(40)는 제어수단(62)을 포함한다.

다음으로, 도 16은 도 15의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예를 도시한 순서도이며, 도 16을 사용하여 도 15의 전원장치 및 그 주변부분의 동작예에 대하여 설명한다.

도 16에 있어서, 제어수단(62)은 스텝(S21)에서 냉장고내 온도설정수단(49)으로부터 설정온도를 입력하며, 스텝(S22)에서 냉장고내 온도검출수단(48)으로부터 냉장고내 온도를 입력한다. 다음으로, 제어수단(62)은 스텝(S23)에서 입력된 설정온도와 냉장고내 온도와의 온도차를 계산하고, 스텝(S24)에서 압축기(46)를 운전하는 회전수를 결정하고, 스텝(S25)에서 인버어터(45)에 결정한 회전수를 회전수 지령으로서 송출한다. 뒤이어, 제어수단(62)은 스텝(S26)에서 모우터 전류검출수단 (61)으로부터 검출된 모우터 전류를 입력하고, 스텝(S27)에서 입력된 모우터 전류가 1.5A 이상인지를 판단하여, 1.5A 이상이라면(yes), 스텝(S28)에서 전환수단(44)을 온하여 스텝(S21)에 귀환한다. 또, 제어수단(62)은 스텝(S27)에서 1.5A 미만이라면(no), 스텝(S29)에서 전환수단(44)을 오프하여 스텝(S21)에 귀환한다.

여기서, 제6실시형태의 경우와 마찬가지로, 반응기회로(41)는 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 적어지는 고부하시에는 인덕턴스값(L)이 작아져서 전류용량 (Imax)이 커지며, 전류(I1)가 작아져서 고조파 성분이 많아지는 저부하시에는 인덕턴스값(L)이 커져서 전류용량(Imax)이 작아진다. 또한, 제6실시형태인 경우와 마찬가지로 전류(I1)가 커지면 반응기회로(41)의 인덕턴스값을 저하시켜도 지장은 없다. 그 위에 도 15에서 도시한 전원장치(40)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도는 도 11과 같으므로 생략하였다.

이와 같이, 본 제8실시형태에 있어서의 전원장치는 입력전류(Iin) 파형의 폭이 통상시에 비하여 넓어지고, 전류피이크값도 낮아지므로, 고조파는 억제할 수 있고, 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 감소하는 모우터 전류의 클 때에는 반응기회로(41)의 인덕스턴스값(L)을 작게 하여, 전류용량(Imax)을 증가시키므로 전류용량과 인덕턴스값이 큰 반응기를 사용할 필요가 없고, 반응기회로(41)의 직류저항도 감소하므로, 모우터 전류가 커져서 전류(I1)가 커졌을 때의 반응기회로(41)에서의 손실을 저감할 수 있다. 이러한 사실로부터, 통상의 수동필터에 의한 고조파 억제방법(반응기만)을 사용한 전원장치에 비하여, 보조콘덴서(3), 다이오우드(5), 용량가변의 반응기회로(41) 및 모우터 전류에 따라서 반응기회로(41)의 용량을 전환할 수 있는 제어수단(62)에 의하여 유효한 고조파 억제를 실현할 수 있으며, 구성하는 부품자체는 대단히 소형이고 염가이므로, 소형, 저코스트이며 손실이 적은 전원장치를 제공할 수 있다.

그 위에, 본 제8실시형태에 있어서, 제어수단(62)은 모우터 전류에 더하여, 상기 제6실시형태의 제어수단(47)과 마찬가지로서 압축기(46)의 설정회로수에 따라서 반응기(41)의 용량을 전환하도록 하여도 좋다.

(실시형태 9)

제6실시형태에서는 제어수단(47)은 압축기(46)의 설정회전수에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하여도 좋으며, 이와 같이 한 것을 본 발명의 제9실시의 형태로 한다.

도 17은 본 발명의 제9실시형태에 있어서의 전원장치의 예를 도시한 회로도이다. 그 위에, 도 17에서는 도 10과 동일구성의 것은 같은 부호를 부여하고, 여기서는 그 설명을 생략함과 동시에, 도 10과의 상위점만 설명한다. 또, 제9실시형태에서는 제6의 실시형태와 마찬가지로, 제1실시형태에 있어서의 전원장치의 구성을 예로 하여 설명하였고, 제2실시형태로부터 제5실시형태에 있어서의 각 전원장치의 경우에 있어서도 같으므로 그 설명을 생략하였다. 또한, 제9실시형태에 있어서의 부하(7)가 인버어터 및 이 인버어터에 의하여 회전수가 제어되는 모우터, 예컨대 전기냉장고의 압축기일 경우를 예로 하여 설명한다.

도 17에 있어서의 도 10과의 상이점은 반응기회로(41)에 있어서의 제1반응기(42)의 온도를 검출하는 반응기 온도검출수단(71)을 추가하였고, 제어수단(47)은 반응기 온도검출수단(71)으로 검출된 제1반응기(42)의 온도에 따라서 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함으로써, 도 10의 제어수단(47)을 제어수단(72)으로 하였음에 있다.

도 17에 있어서, 반응기 온도검출수단(71)은 제어수단(72)에 접속되었고, 제어수단(72)은 제1반응기(42)의 온도가 높은 예컨대 80℃ 이상이라면 전환수단(44)을 온하게 하며, 80℃ 미만이라면 전환수단(44)을 오프하게 한다. 이것은 제1반응기(42)의 온도가 높으면 전류(I1)가 커지기 때문이다. 또, 고조파 성분의 비율은 전류(I1)가 커질수록 작아지며, 실험에서는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)이 10mH에서 전류(I1)가 1A일 때, 고조파 성분의 비율은 72%이고, 전류(I1)가 2암페어일 때 57%였다. 이와 같이, 제어수단(72)은 전환수단(44)에 있어서의 스위칭 동작의 제어를 함으로써, 엄밀하게 말하면, 전원장치(40)는 제어수단(72)을 포함한다.

뒤이어, 도 18은 도 17의 전원장치 및 그 주변부분의 동작 예를 도시한 순서도이며, 도 18을 사용하여 도 17의 전원장치 및 그 주변 부분의 동작예에 대하여 설명한다.

도 18에 있어서, 제어수단(72)은 스텝(S31)에서 냉장고내 온도설정수단(49)으로부터 설정온도를 입력하고, 스텝(S32)에서 냉장고내 온도검출수단(48)으로부터 냉장고내 온도를 입력한다. 뒤이어, 제어수단(72)은 스텝(S33)에서 입력된 설정온도와 냉장고내 온도와의 온도차를 계산하고, 스텝(S34)에서 압축기(46)를 운전하는 회전수를 결정하고, 스텝(S35)에서 인버어터(45)에 결정한 회전수를 회전수 지령으로서 송출한다. 뒤이어, 제어수단(72)은 스텝(S36)에서 반응기 온도검출수단(71)으로부터 검출된 제1반응기(42)의 온도를 입력하고, 스텝(S37)에서 제1반응기(42)의온도가 80℃ 이상인지를 판단하여, 80℃ 이상이라면(yes), 스텝(S38)에서 전환수단 (44)을 온하여, 스텝(S31)에 귀환한다. 또, 제어수단(72)은 스텝(S37)에서 80℃ 미만이라면(no), 스텝(S39)에서 전환수단(44)을 오프하여 스텝(S31)에 귀환한다.

여기서, 제6실시형태의 경우와 마찬가지로 반응기회로(41)는 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 적어지는 고부하시에는 인덕턴스값(L)이 작아져서 전류용량 (Imax)이 커지며, 전류값(I1)이 작아져서 전류용량(Imax)이 커지고, 전류(I1)가 작아져서 고조파 성분이 많아지는 저부하시에는 인덕턴스값(L)이 커져서 전류용량(Imax)이 작아진다. 또한, 제6실시형태인 경우와 마찬가지로 전류(I1)가 커지면 반응기회로(41)의 인덕턴스값을 저하시켜도 지장은 없다. 그 위에 도 17에서 도시한 전원장치(40)에 있어서의 전원반주기의 각부의 파형도는 도 11과 같으므로 생략하였다.

이와 같이, 본 제9실시형태에 있어서의 전원장치는 입력전류(Iin) 파형의 폭이 통상시에 비하여 넓어지고, 전류피이크값도 낮아지므로, 고조파는 억제할 수 있고, 전류(I1)가 커져서 고조파 성분이 감소하는 제1반응기(42)의 온도가 높을 때에는 반응기회로(41)의 인덕턴스값(L)을 작게 하여, 전류용량(Imax)을 증가시키므로 전류용량과 인덕턴스값이 큰 반응기를 사용할 필요가 없어, 반응기회로(41)의 직류저항도 감소하므로, 제1반응기(42)의 온도가 높고 전류(I1)가 클 때의 반응기회로(41)에서의 손실을 저감할 수 있다. 이러한 사실로부터, 통상의 수동필터에 의한 고조파 억제방법(반응기만)을 사용한 전원장치에 비하여, 보조콘덴서 (3), 다이오우드(5), 용량가변의 반응기회로(41), 및 제1반응기(42)의 온도에 따라서 반응기회로(41)의 용량을 전환하는 제어수단(72)에 의하여, 유효한 고조파 억제를 실현할 수 있으며, 구성하는 부품자체는 대단히 소형이고 염가이므로, 소형, 저코스트로서 손실이 적은 전원장치를 제공할 수 있다.

그 위에, 본 제9실시형태에 있어서, 제어수단(72)은 제1반응기(42)의 온도에 더하여, 상기 제6실시형태에 제어수단(47)과 마찬가지로 하여 압축기(36)의 설정회전수에 따라서 반응기(41)의 용량을 전환하도록 하여도 좋다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 보다 소형의 부품을 사용하여, 충분한 고조파 억제효과를 얻을 수 있었으며, 그 위에 소형이고 코스트가 싼 전원장치를 제공할 수 있다.

Claims

부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서, 교류전원(1)과,

이 교류전원(1)을 입력으로 하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와,

이 브리지 정류회로(2)의 출력에 병렬로 접속된 보조콘덴서(3)와,

상기 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력과 부하(7)와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된, 반응기(4)와 다이오우드(5)와의 직렬회로와,

상기 부하(7)에 병렬로 접속된 평활콘덴서(6)등으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 전원장치.
부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서,

교류전원(1)과,

이 교류전원(1)을 입력으로 하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와,

이 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력에 일단이 접속된 보조반응기(10)와,

이 보조반응기(10)의 타단과 부하(7)과의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된, 반응기(4) 및 다이오우드(5)의 직렬회로와,

상기 부하(7)에 병렬로 접속된 평활콘덴서(6)등으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 전원장치.
부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서,

교류전원(1)과,

이 교류전원(1)을 입력하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와,

이 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력에 일단이 접속된, 중간 탭붙임의 반응기(15)와,

이 반응기(15)의 중간 탭과 상기 브리지 정류회로(2)의 다른편의 출력에 접속된 보조콘덴서(3)와,

상기 반응기(15)의 타단과 부하(7)와의 사이에 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된 다이오우드(5)와,

상기 부하(7)에 병렬로 접속된 평활콘덴서(6)등으로 구성되었음을 특징으로 하는 전원장치.
부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서,

교류전원(1)과,

이 교류전원(1)을 입력으로 하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와,

이 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력과 부하(7)를 순방향으로 접속하는 제1다이오우드(20)와,

상기 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력에 일단이 접속된 반응기(4)와,

이 반응기(4)의 타단과 부하등을 순방향으로 접속하는 제2다이오우드(21)와,

상기 반응기(4)의 타단과 브리지 정류회로(2)의 다른편의 출력에 접속한 평활콘덴서(6)등으로 구성되었음을 특징으로 하는 전원장치.
부하(7)에 전원의 공급을 하는 전원장치에 있어서,

교류전원(1)과,

이 교류전원(1)을 입력으로 하고, 다이오우드(D1, D2, D3, D4)를 브리지 접속하여 형성된 브리지 정류회로(2)와,

이 브리지 정류회로(2)의 한편의 출력과 부하(7)등을 접속하는 반응기(4)와,

이 반응기(4)의 부하측에 일단이 접속되었고, 부하전류가 순방향으로 흐르도록 접속된, 전압강하수단(30)과, 제1다이오우드(31)와의 직렬회로와,

이 직렬회로의 출력과 부하(7)를 순방향으로 접속하는 제2다이오우드(21)와,

상기 직렬회로의 출력과 상기 브리지 정류회로(2)의 다른편의 출력에 접속된 평활콘덴서(6)등으로 구성되었음을 특징으로 하는 전원장치.
제1∼5항중의 어느 항에 있어서, 상기 반응기(4, 15)는 용량가변의 반응기이며, 이 반응기 용량의 가변제어를 하는 용량제어수단을 새로이 구비하였음을 특징으로 하는 전원장치.
제6항에 있어서, 상기 반응기(4, 15)는,

부하전류가 흐르는 제1반응기(42)와,

제1반응기(42)에 병렬로 접속하여 부하전류를 바이패스하는 제2반응기(43)등으로 되었으며,

상기 용량 제어수단은,

이 제2반응기(43)의 제1반응기(42)에의 병렬접속을 제어하는 전환수단(44)과,

이 전환수단(44)의 스위칭 제어를 하는 스위칭 제어수단등으로 되었음을 특징으로 하는 전원장치.
제7항에 있어서, 상기 스위칭 제어수단(52)은, 외기 온도를 검출하는 외기 온도 검출수단(51)을 구비하고, 이 외기 온도 검출수단(51)에서 검출한 외기 온도가 소정값 이상으로 되면, 상기 제1반응기(42)에 제2반응기(43)을 병렬로 접속하도록 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함을 특징으로 하는 전원장치.
제7항에 있어서, 상기 스위칭 제어수단(62)은 부하전류를 검출하는 부하전류 검출수단(61)을 구비하고, 이 부하전류 검출수단(61)에서 검출한 부하전류가 소정치 이상으로 되면, 상기 제1반응기(42)에 제2반응기(43)를 병렬로 접속하도록 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함을 특징으로 하는 전원장치.
제7항에 있어서, 상기 스위칭 제어수단(72)은 제1반응기의 온도를 검출하는 반응기 온도검출수단(71)을 구비하고, 이 반응기 온도검출수단(71)에서 검출한 제1반응기(42)의 온도가 소정치 이상으로 되면, 상기 제1반응기(42)에 제2반응기(43)를 병렬로 접속하도록 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함을 특징으로 하는 전원장치.
제7∼10항중의 어느 항에 있어서, 상기 부하(7)는 인버어터(45) 및 이 인버어터(45)에 의하여 회전수 제어를 할 수 있는 모우터(46)이며, 상기 스위칭 제어수단(47)은 이 인버어터(45)의 제어를 하여 모우터(46)의 회전수 제어를 하여, 이 모우터(46)의 회전수가 소정치 이상으로 되면, 상기 제1반응기(42)에 제2반응기(43)를 병렬로 접속하도록 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함을 특징으로 하는 전원장치.
제11항에 있어서, 상기 모우터는 전기냉장고의 압축기(46)이며, 상기 스위칭 제어수단(47)은 전기냉장고의 고내의 온도를 검출하는 고내온도 검출수단(48)과, 전기냉장고의 고내온도를 설정하는 고내온도 설정수단(49)등을 구비하고, 냉장고내 온도검출수단(48)에서 검출한 고내온도와 고내온도 설정수단(49)에서 설정한 설정온도와의 온도차에 따라서 상기 인버어터(45)를 개재하여 압축기(46)의 회전수 제어를 하여, 압축기(46)의 회전수가 소정치 이상으로 되면, 상기 제1반응기(42)에 제2반응기(43)를 병렬로 접속하도록 전환수단(44)의 스위칭 제어를 함을 특징으로 하는 전원장치.