JP2005192269A - Power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブリッジ整流回路を利用した整流方式を用い、装置、システム等に電力を供給する電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device that uses a rectification method using a bridge rectifier circuit to supply power to an apparatus, a system, or the like.
従来の電源装置としては、ブリッジ整流回路にリアクタと双方向スイッチとコンデンサを組み合わせたものがある（例えば特許文献１参照）。 As a conventional power supply device, there is a bridge rectifier circuit in which a reactor, a bidirectional switch, and a capacitor are combined (see, for example, Patent Document 1).
図６は、特許文献１に記載された従来の電源装置の構成を示すものである。図６において、４つのダイオード２〜５はブリッジ整流回路６を形成している。ブリッジ整流回路６の正の直流出力端６cと、負の直流出力端６dとの間には、平滑コンデンサ７が接続されており、全波整流回路を構成している。また、交流電源１とブリッジ整流回路６の交流入力端６aとの間にはリアクタ８が、ブリッジ整流回路６のもう一方の交流入力端６bと直流出力端６dとの間には、双方向スイッチ９を介してコンデンサ１０が接続されている。
FIG. 6 shows a configuration of a conventional power supply device described in
さらに、交流電源１の電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出手段１２からの信号に基づき、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３により駆動信号が生成され、双方向スイッチ駆動手段１４により、前記双方向スイッチ９を駆動させる。
Further, based on the signal from the zero cross detection means 12 for detecting the zero cross point of the voltage of the
以下、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて、図６に示した電源装置の動作について説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、交流入力電圧Ｖｉが正の半周期の間を示し、図５（ｃ）、（ｄ）は、負の半周期の間を示している。また、図３（ａ）、（ｂ）は図に示した電源装置についてＶｉを２００Ｖ、Ｌを１０ｍＨ、Ｃを３００μＦ、Ｃｏを１８００μＦとした場合の実施例の各波形を示したものである。 Hereinafter, the operation of the power supply apparatus shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B show the AC input voltage Vi during the positive half cycle, and FIGS. 5C and 5D show the negative half cycle. FIGS. 3A and 3B show the waveforms of the embodiment in the case where Vi is 200 V, L is 10 mH, C is 300 μF, and Co is 1800 μF for the power supply device shown in the figure.
図３（ａ）は、交流入力電圧Ｖｉ、リアクタ８を流れる電流（交流入力電流）ＩＬ、直流出力電圧Ｖｏ、および双方向スイッチ９の駆動信号Ｖｇの各波形を、図３（ｂ）は、交流入力電圧Ｖｉ、コンデンサ１０を流れる電流Ｉｃ、およびコンデンサ１０の両端間の電圧Ｖｃの各波形を示している。
3A shows the waveforms of the AC input voltage Vi, the current flowing through the reactor 8 (AC input current) IL, the DC output voltage Vo, and the drive signal Vg of the
以上の構成において、交流入力電圧Ｖｉの正の交流半周期のゼロクロス直後では双方向スイッチ９はオフされており、直流出力電圧Ｖｏが交流入力電圧Ｖｉより高く、ダイオード２、５が逆バイアスされているため入力電流は流れない。なお、この時コンデンサ１０は前周期で充電された結果、図示の極性で電圧Ｖｃ１を有する。交流入力電圧Ｖｉの負から正へのゼロクロス点から時間△ｄ後に双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は双方向スイッチ９のオン信号を生成し、双方向スイッチ駆動手段１４により双方向スイッチ９がオンされると、図６（ａ）の矢印に示すように電流が流れる。すなわち交流電源１から順に、リアクタ８、ダイオード２、平滑コンデンサ７、コンデンサ１０に電流が流れ、コンデンサ１０は放電してその電圧はＶｃ１より低下する。なお、この双方向スイッチ９のオン時点で交流入力電圧Ｖｉとコンデンサ１０の電圧Ｖｃ１の和が平滑コンデンサ７の電圧Ｖｏより大きくなるように△ｄを選ぶものとする。そして、双方向スイッチ９のオン時点から時間△ｔ後に双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は双方向スイッチ９のオフ信号を生成し、双方向スイッチ駆動手段１４により双方向スイッチ９がオフされると、コンデンサ１０はその時点の電圧Ｖｃ２を保持しながら、電流は図５ｂ）に示すように交流電源１からリアクタ８、ダイオード２、平滑コンデンサ７、ダイオード５の順に流れ、交流入力電圧Ｖｉの低下によりやがてゼロとなる。
In the above configuration, immediately after the zero crossing of the positive AC half cycle of the AC input voltage Vi, the
交流入力電圧Ｖｉの負の交流半周期のゼロクロス直後では双方向スイッチ９はオフされており、直流出力電圧Ｖｏが交流入力電圧Ｖｉより高く、ダイオード３、４が逆バイアスされているため入力電流は流れない。交流入力電圧Ｖｉの正から負へのゼロクロス点から△ｄ後に双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は双方向スイッチ９のオン信号を生成し、双方向スイッチ駆動手段１４により双方向スイッチ９がオンされると、図５（ｃ）の矢印に示すように電流が流れる。すなわち交流電源１から順に、コンデンサ１０、ダイオード３、リアクタ８と電流が流れ、コンデンサ１０は充電される。そして、双方向スイッチ９のオン時点から△ｔ後に双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は双方向スイッチ９のオフ信号を生成し、双方向スイッチ駆動手段１４により双方向スイッチ９がオフされると、コンデンサ１０は電圧Ｖｃ１まで充電された状態でその電圧を保持し、電流は図５（ｄ）に示すように交流電源１から、ダイオード４、平滑コンデンサ７、ダイオード３、リアクタ８の順に流れ、交流入力電圧Ｖｉの低下によりやがてゼロとなる。
Immediately after the zero cross of the negative AC half cycle of the AC input voltage Vi, the
以上のように、双方向スイッチ９のオン時間△ｔを増加することによりリアクタ８への磁気エネルギー蓄積量およびコンデンサ１０への充電量を増加させ、直流出力電圧Ｖｏを増加することができる、いわゆる昇圧作用を有している。
As described above, by increasing the on-time Δt of the
ここで、過電流検出手段２１による過電流検出タイムチャートを図７に示す。 Here, an overcurrent detection time chart by the overcurrent detection means 21 is shown in FIG.
過電流検出手段２１は、双方向スイッチ９を流れる電流を検出し、双方向スイッチ９の最大定格Ｉｐｍａｘ以下になるように双方向スイッチ９のオフ信号を出力するものであり、双方向スイッチ９の過電流破壊を防止するものである。
しかしながら、前記従来の構成では一般的に、過電流検出手段２１による検出遅れや、双方向スイッチ９のオフ時の遅れといった遅れ時間が存在する。つまり図８（ａ）、（ｂ）に示すように、過電流検出手段２１による過電流検出レベルと、双方向スイッチ９を流れる最大電流との間には、前記遅れ時間ｄによって差が生じることになる。
However, the conventional configuration generally has a delay time such as a detection delay by the overcurrent detection means 21 and a delay when the
一方、双方向スイッチ９を流れる電流の傾きは、リアクタ８とコンデンサ１０に依存しているので、リアクタ８がショートしている場合の電流の傾きは、図８（ｂ）のように急峻になり、前記遅れ時間ｄにより、双方向スイッチ９に流れる最大電流が、過電流検出レベルより大幅に高くなってしまい、双方向スイッチ９の過電流による破壊からの保護が難しいという課題を有していた。
On the other hand, since the slope of the current flowing through the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、リアクタショート時においても双方向スイッチ９を過電流による破壊から保護することを可能とした信頼性の高い電源装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a highly reliable power supply device that can protect the
前記従来の課題を解決するために、本発明の電源装置は、リアクタを流れる電流の変化に応じて、整流回路の直流出力端の電圧（以降、直流出力電圧）が所定の値以上の変化である場合のみ、双方向スイッチの駆動を許可するようにしたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the power supply device of the present invention is configured such that the voltage at the DC output terminal of the rectifier circuit (hereinafter referred to as DC output voltage) changes more than a predetermined value according to the change in the current flowing through the reactor. Only in some cases, the driving of the bidirectional switch is permitted.
これによって、双方向スイッチを駆動する前に、リアクタのショート検知を行うことができる。 Thereby, the short-circuit detection of the reactor can be performed before the bidirectional switch is driven.
本発明の電源装置は、リアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊を簡易な構成で防止することができる。 The power supply device of the present invention can prevent the overcurrent destruction of the bidirectional switch when the reactor is short-circuited with a simple configuration.
第１の発明は電流検出手段によりリアクタを流れる電流を検出し、異なる検出電流において、直流出力電圧検出手段により検出された直流出力電圧の変化量を判定するとともに、前記判定に基づいて双方向スイッチの駆動許可を行うことにより、リアクタショートの有無を検出することが可能になり、ひいてはリアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊を防止することができる。 According to a first aspect of the present invention, the current flowing through the reactor is detected by the current detecting means, the change amount of the DC output voltage detected by the DC output voltage detecting means is determined at different detection currents, and the bidirectional switch is based on the determination. It is possible to detect the presence / absence of a reactor short-circuit by permitting the driving of, and as a result, it is possible to prevent overcurrent breakdown of the bidirectional switch when the reactor is short-circuited.
第２の発明は、直流出力端に接続される負荷可変手段を備え、異なる負荷における直流出力端の電圧が、所定の値以上の変化である場合のみ、双方向スイッチの駆動を許可することにより、異なる負荷における直流出力電圧の変化量を検出することでリアクタショートを検出することが可能となり、リアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊を防止することができる。 The second invention is provided with load variable means connected to the DC output terminal, and permits the driving of the bidirectional switch only when the voltage at the DC output terminal at different loads is not less than a predetermined value. By detecting the amount of change in the DC output voltage at different loads, it becomes possible to detect a reactor short-circuit, and it is possible to prevent overcurrent breakdown of the bidirectional switch when the reactor is short-circuited.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電源装置の構成図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply device according to
図１において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 In FIG. 1, the same components as those in FIG.
１６は電流検出手段であり、交流電源１とリアクタ８との間に設けられ、検出された値は双方向スイッチ駆動信号生成手段１３に出力される。また、１５は直流出力電圧検出手段であり、整流回路６の直流出力端に接続され、検出された値は同様に双方向スイッチ駆動信号生成手段１３に出力される。
以上のように構成された電源装置において、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the power supply device configured as described above will be described below.
図４は本発明の電源装置における、双方向スイッチ９の駆動信号許可のタイムチャートを示している。
FIG. 4 shows a time chart of the drive signal permission of the
リアクタ８を電流が流れることで、電流値に応じた電圧降下が生じるため、直流出力電圧は図４の（ｂ）に示すように、傾きをもつことになる。
As a current flows through the
ここで、双方向スイッチ９を駆動する前、すなわち時間ｔ＝０では双方向スイッチ９の駆動は不許可となっており、その後、電流検出手段１６によりリアクタを流れる電流の変化量が所定の電流変化△Ｉを検出した時点ｔ１において、直流出力電圧検出手段１５により検出された直流出力電圧の変化量が所定の変化量△Ｖ以上である場合に、図４（ｄ）のように双方向スイッチ９の駆動信号を許可するようになる。
Here, before driving the
一方、リアクタショート時では、前述のようなリアクタによる電圧降下が生じないため、リアクタを流れる電流が変化しても、図４（ａ）に示すように変化せず、所定の変化量△Ｖが発生しないため、リアクタショートとみなして、図４（ｃ）のように双方向スイッチ９の駆動信号を不許可のままとする。
On the other hand, when the reactor is short-circuited, the voltage drop due to the reactor as described above does not occur. Therefore, even if the current flowing through the reactor changes, it does not change as shown in FIG. Since it does not occur, it is regarded as a reactor short, and the drive signal of the
以上のように、本実施の形態においては電流検出手段によるリアクタに流れる電流の検出と、直流出力電圧の検出手段を設け、それぞれの変化量によりリアクタショートを判断
することにより、リアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊を防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the detection of the current flowing through the reactor by the current detection means and the detection means of the DC output voltage are provided, and by judging the reactor short according to the amount of change of each, The overcurrent breakdown of the direction switch can be prevented.
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における電源装置の構成図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a power supply device according to
図２において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 In FIG. 2, the same components as those in FIG.
１７はインバータなどの負荷可変手段であり、整流回路６の直流出力端に接続される。ここで、負荷可変手段１７により負荷を可変させた場合の、直流出力電圧と双方向スイッチ９の駆動信号許可の関係を図４に示す。負荷を増大させた場合は、リアクタ８を流れる電流が増大するため、リアクタ８による電圧降下が生じ、直流出力電圧は低下するため、直流出力電圧は図４の（ｂ）に示すように、傾きをもつことになる。
Reference numeral 17 denotes load variable means such as an inverter, which is connected to the DC output terminal of the
ここで、双方向スイッチ９を駆動する前、すなわち時間ｔ＝０では双方向スイッチ９の駆動は不許可となっており、その後、負荷可変手段１７により所定の負荷変化△Ｌを可変させた時点において、直流出力電圧検出手段１５により検出された直流出力電圧の変化量が所定の変化量△Ｖ以上である場合に、図４（ｄ）のように双方向スイッチ９の駆動信号を許可するようになる。
Here, before the
一方、リアクタショート時では、前述のようなリアクタによる電圧降下が生じないため、負荷量が変化してリアクタを流れる電流が変化しても、図４（ａ）に示すように変化をせず、所定の変化量△Ｖが発生しないため、リアクタショートとみなして、図４（ｃ）のように双方向スイッチ９の駆動信号を不許可のままとする。
On the other hand, when the reactor is short-circuited, the voltage drop due to the reactor as described above does not occur, so even if the load amount changes and the current flowing through the reactor changes, the change does not change as shown in FIG. Since the predetermined change amount ΔV does not occur, it is regarded as a reactor short, and the drive signal for the
以上のように、本実施の形態においては負荷可変手段による任意の負荷変化時に、直流出力電圧の検出を行うことで、リアクタショートを判断することができ、ひいてはリアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊を防止することができる。 As described above, in the present embodiment, when an arbitrary load change is made by the load varying means, the DC output voltage is detected, so that a reactor short-circuit can be determined. Current breakdown can be prevented.
以上のように、本発明にかかる電源装置は、リアクタショート時における双方向スイッチの過電流破壊の防止が可能となるので、周囲環境条件が過酷でリアクタショートが起こりやすい例えば空気調和装置の室外機等の電源装置の用途にも適用できる。 As described above, the power supply apparatus according to the present invention can prevent the overcurrent destruction of the bidirectional switch when the reactor is short-circuited. It is applicable also to the use of the power supply device such as
１ 交流電源
２、３、４、５ ダイオード
６ ブリッジ整流回路
６ａ、６ｂ ブリッジ整流回路の交流入力端
６ｃ、６ｄ ブリッジ整流回路の直流出力端
７ 平滑コンデンサ
８ リアクタ
９ 双方向スイッチ
１０ コンデンサ
１１ 負荷
１２ ゼロクロス検出手段
１３ 双方向スイッチ駆動信号生成手段
１５ 直流出力電圧検出手段
１６ 電流検出手段
１７ 負荷可変手段
２１ 過電流検出手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003426820A JP2005192269A (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Power unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003426820A JP2005192269A (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Power unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005192269A true JP2005192269A (en) | 2005-07-14 |
Family
ID=34786247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003426820A Pending JP2005192269A (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Power unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005192269A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107769638A (en) * | 2016-08-17 | 2018-03-06 | 韩国达睦多媒体有限公司 | Method and apparatus for drive motor |
| US10581337B2 (en) | 2015-07-21 | 2020-03-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Power converter |
-
2003
- 2003-12-24 JP JP2003426820A patent/JP2005192269A/en active Pending
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