JP2005253284A - 電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力電源1を直流電圧に変換して昇圧チョッパ回路3で負荷4の電圧を得る際、昇圧チョッパ回路3のスイッチング素子3cをスイッチングし、昇圧チョークコイル3aを介して短絡して力率を改善する。このとき、当該電源装置を制御する制御部13は入力電流検出部10による検出入力電流と正弦波状の入力電流基準信号との比較結果によりそのスイッチング素子3cをオン、オフする一方、交流電源半周期ごとに電源位相検出回路5によるゼロクロス検出から所定回数だけそのスイッチング素子3cをスイッチングし、それ以降そのスイッチングを禁止し、交流電源の半周期毎におけるスイッチング回数が変動しないようにする。
【選択図】 図1
Description
。
I2/Is2、I3/Is3、I4/Is4、‥、In/Isn、‥、I40/Is40となり、限度値に対する割合を示す値となる。
この中で、最大を示す値をYmaxとし、
Ymax=max(I2/Is2、I3/Is3、I4/Is4、‥、In/Isn、‥、I40/Is40)
と定義すると、Ymax>1のときに規格に対してNG、Ymax≦1のときに規格に対してOKと表すことができる。
実施例4は、本出願人の出願(特願2004−6982)に係る発明と、上記実施例3とを組み合わせたものである。以下に、本出願において、実施例4に特有の内容(特願2004−6982の内容)を中心に説明する。
以下に、図12ないし図17を参照して詳しく説明する。なお図12において、図1の構成要素と同一もしくは同一と見なされてよい部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
上記入力電流波形が入力電圧Viにも影響を及ぼすことから、上記A/D変換処理系を図17に示すルーチンで実行するようにしてもよい。この例2における電圧指令値Vo*(t)を得る方法は、比率値Aを乗算する出力電圧を無負荷時の出力電圧Vo(0)に有負荷時と無負荷時の入力電圧Viの比率Vi(t)/Vi(0)を乗算して得る(ステップST30,ST31)。
実施例5では、時間Tonの下限値(2.75)のみがTon下限値算出手段102に設定されている。実施例5では、パルスカウンタ13aの使用が省略される。
スイッチング回数を変更すると、時間Tonは増加する。例えば、図21に示すように、入力電流がI1である状態で、スイッチング回数をn回から(n+1)回に変更したとき、Tonは{T(n+1)−T(n)}だけ増加する。
Tonの下限値および上限値を図22に示す様に、T1およびT2とすると(T1は、Ymax<1の第1の閾値Tminである2.75よりも大きな値であり、T2は、Ymax<1の第2の閾値Tmaxである3.10よりも小さな値である。このT1とT2の幅は、上記Tonのスイッチング回数変更による増加分{T(n+1)−T(n)}より大きく設定しなければならない。
本コンバータ装置は、下限値=Tmin、上限値=Tmaxと設定してもよいが、下限値と上限値の範囲を広く設定した場合、この範囲内に、スイッチング回数がn回でも、(n+1)回でもよいような、スイッチング回数の複数条件を満たす状況が起こる。このとき、図14に示すように、Tminよりも大きな値にT1を設定し、Tmaxよりも小さな値にT2を設定し、かつ、最大力率を出力する値をT1、T2の値としてもよい。傾向として、Tonは、大きいほうが力率がよいため、T2=Tmax、T1=T2−ΔTonと設定してもよい。ここで、ΔTonは、スイッチング1回当たりのTon増加分である。この最大力率点は、入力電流値により変化する場合もあるので、上記T1およびT2を補正してもよい。
スイッチング回数を多くすると、スイッチング損失が増えることから、実施例8における最大力率点の代わりに最大効率点に基づいて、T1およびT2を設定してもよい。
なお、上記の実施例は、昇圧チョッパ型力率改善回路を用いているものであるから、図1に示した代表回路だけではなく、図20−1〜図20−4に示す様な、リアクタを介した電源短絡回路全てに応用可能である。
2 整流回路
3 昇圧チョッパ回路
3a 昇圧チョークコイル
3b 逆阻止ダイオード
3c スイッチング素子
3d 平滑コンデンサ
4 負荷
5 電源位相検出回路
6 電流センサ
7 駆動部
13 制御部
10 入力電流検出部
11 入力電圧検出部
12 出力電圧検出部
13a パルスカウンタ
Ii 入力電流
Vi 入力電圧
Vo 出力電圧
Claims (18)
- 交流電源を直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、
上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果により、上記スイッチング素子をオン、オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、上記交流電源のゼロクロスを検出し、該ゼロクロス検出をもとにして所定回数だけ上記スイッチング素子をスイッチングするようにしたことを特徴とする電源装置。 - 上記スイッチング素子のスイッチング開始時間は当該電源装置の負荷あるいは入力電流の大きさに応じて変えるようにした請求項1に記載の電源装置。
- 上記スイッチング素子のスイッチング回数は、上記交流電源の電源位相が90度以内となるように設定する請求項1または2に記載の電源装置。
- 上記スイッチング素子のスイッチング回数は、少なくとも当該電源装置の負荷や入力電流の大きさもしくは電源周波数をもとにして決定し、あるいはそれらを組み合わせて決定する請求項3に記載の電源装置。
- 上記スイッチング回数を設定する際、当該電源装置の負荷がインバータ手段を介したモータである場合、そのモータ回転数あるいはインバータ出力周波数をもとにして求めるようにした請求項2ないし4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記交流電源の電圧を検出する電圧検出手段を備え、該検出電圧により上記スイッチング素子のスイッチング回数を決めるようにした請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記ゼロクロス検出からの所定期間に上記スイッチング素子のスイッチング動作が完了するようにした請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記所定期間に上記スイッチング素子のスイッチング動作が完了するように上記スイッチング素子のスイッチング回数を調整するようにした請求項7に記載の電源装置。
- 上記所定時間以降に上記スイッチング素子のスイッチング動作が行われた場合、前回の上記スイッチング回数から所定の回数分だけ上記スイッチング回数を減じて上記スイッチング素子のスイッチング動作を行うようにした請求項8に記載の電源装置。
- 上記所定時間以前に上記スイッチング素子のスイッチング動作が完了した場合、前回の上記スイッチング回数から所定の回数分だけ上記スイッチング回数を増加させて上記スイッチング素子のスイッチング動作を行うようにした請求項8または9に記載の電源装置。
- 上記スイッチング素子のスイッチング回数を変更した結果、上記スイッチング素子のスイッチング動作が上記所定時間に完了しない場合、上記所定時間を補正する手段を設けた請求項8ないし10のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記スイッチング素子のスイッチング回数はカウンタ機能でカウントしており、上記カウント機能は上記ゼロクロス検出によりリセットされるようにした請求項1ないし11のいずれか1項に記載の電源装置。
- 交流電圧を直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果より、上記スイッチング素子をオン、オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、上記交流電源のゼロクロスを検出し、該ゼロクロス検出からの所定時間経過後、上記スイッチング素子の次のスイッチングオフ信号により上記スイッチング素子のスイッチング動作を完了することを特徴とした電源装置。
- 交流電圧を直流電圧に変換して負荷電圧とする際、上記交流電源をリアクタを介して短絡して力率を改善する電源装置において、上記リアクタを含む力率改善手段のスイッチング素子をスイッチングするとともに、入力電流と電源電圧波形の入力電流基準信号との比較結果より、上記スイッチング素子をオン、オフして上記力率改善手段の出力電圧を負荷電圧とする一方、上記交流電源のゼロクロスを検出し、該ゼロクロス検出からの所定時間後、強制的に上記スイッチング素子のスイッチング動作を終了することを特徴とした電源装置。
- 上記所定時間は、電源周波数、負荷の大きさ、または、負荷電圧の大きさによって変化させることを特徴とする請求項7〜11、13、及び14のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記所定時間は、入力電流、電源電圧、リアクタインダクタンス、電流ヒステリシス幅、又は、スイッチング回数をパラメータとしたときの、上記スイッチング素子のスイッチングが許可状態にあるときの時間と、高調波に関する評価指数との関係に基づいて、設定されることを特徴とする請求項7〜11、及び13〜15のいずれか1項に記載の電源装置。
- 無負荷時の出力電圧と有負荷時の出力電圧を検出し、上記無負荷時の出力電圧と上記有負荷時の出力電圧の比が所定値となるように電圧制御することを特徴とする請求項7ないし16のいずれか1項に記載の電源装置。
- 上記交流電源は、整流手段で直流電圧に変換されて上記負荷電圧とされ、
上記無負荷時の出力電圧と上記有負荷時の出力電圧に代えて、整流平均値または実効値を用いることを特徴とする請求項17記載の電源装置。
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