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)
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JP2003426820A JP2005192269A (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Power unit |
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---|---|
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ID=34786247
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003426820A Pending JP2005192269A (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Power unit |
Country Status (1)
Country | Link |
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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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