JP2008206261A - 直流電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流電源からの交流を直流に変換する直流電源装置100は、三相全波整流型整流器10と、整流器10の出力側と負荷回路Lo及び第1キャパシタCdとの間を接続する出力ライン12aに介挿される第1インダクタLdとを備え、交流電源の電圧実効値をVs[V]、交流電源の周波数をfs[Hz]、変換電力をPc[W]とすると、第1インダクタの値Ld[mH]は、Ld≧4.5×Vs2/(Pc×fs)の関係を満たすように設定されている。
【選択図】図2
Description
このように、k2 〜k4の各値を上記範囲に設定することで、前記変換電力Pc[W]以上において所望の力率(例えば90%)以上を得ることができると共に、所望の直流出力電圧を確保できることが導き出された。
本実施形態では、単相交流電源−端子直後でライン11U’とライン11V’が接続されているが、単相力率改善用回路内でも接続可能である。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
系統電源PS1の電圧実効値 :200[V]
系統電源PS1の周波数 :50[Hz]/60[Hz]
変換電力 :1.4[kW]
図3に示すように、第1インダクタLdの値が0[mH]、即ち、第1インダクタLdがない場合には周波数fsが50[Hz]及び60[Hz]双方で力率は75%程度になってしまうが、図4に示すように、周波数fsが50[Hz]で第1インダクタLdが約2.5[mH]以上、周波数fsが60[Hz]で第1インダクタLdが約2.0[mH]以上の場合に、力率が90%以上になっている。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
系統電源PS1の電圧実効値 :200[V]
系統電源PS1の周波数 :50[Hz]
第1インダクタLd :3.0[mH]
図5に示すように、力率は、変換電力Pcが約1.2[kW]以上の場合に、90%以上になっている。これは、製造バラツキを見込んで第1インダクタLdの値を3.0[mH]とし、前記式1「4.5×Vs2/(Pc×fs)」にVs=200V、fs=50Hz、Pc=1.4kWを代入した場合の算出値約2.5[mH]に対して余裕をもたせているためである。従って、力率は、変換電力Pcが1.4[kW]以上で、約91%以上になっている。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
系統電源PS2の電圧実効値 :200[V]
系統電源PS2の周波数 :50[Hz]
変換電力 :1.4[kW]
第1インダクタLd :3.0[mH]
第2インダクタLu :6.0[mH]
第3インダクタLv :3.0[mH]
図6に示すように、第2キャパシタCuの値は、約90[μF]〜約154[μF]の場合に、力率が90%以上になっている。さらに、所望の直流出力電圧、例えば、変換電力Pcが1.4[kW]の場合、従来の直流電源装置の直流出力電圧245V(図9参照)を少なくとも確保するという観点から、図6に示すように、第2キャパシタCuの値は、約119[μF]以上の場合に、出力電圧が約245V以上になっている。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
系統電源PS2の電圧実効値 :200[V]
系統電源PS2の周波数 :50[Hz]
変換電力 :1.4[kW]
第1インダクタLd :3.0[mH]
第2インダクタLu :6.0[mH]
第2キャパシタCu :150[μF]
図7に示すように、第3インダクタLvの値は、約2.8[mH]以上の場合に、力率が90%以上になっている。さらに、所望の直流出力電圧(例えば245V)を少なくとも確保するという観点から、図7に示すように、第3インダクタLvの値は、約12.8[mH]以下の場合に、出力電圧が約245V以上になっている。
シミュレーション条件は以下のとおりである。
系統電源PS2の電圧実効値 :200[V]
系統電源PS2の周波数 :50[Hz]
第1インダクタLd :3.0[mH]
第2インダクタLu :6.0[mH]
第2キャパシタCu :150[μF]
第3インダクタLv :3.0[mH]
図8に示すように、力率は、変換電力Pcが約1.4[kW]以上の場合に、90%以上になっている。また、直流出力電圧は、約240V〜約260Vの間を維持しており、変換電力Pcが約1.4[kW]で約250V程度となっている。
10a〜10c ダイオード直列回路
11U’ 第1入力ライン
11V’ 第2入力ライン
20 Cu−Lu回路
30 Lv回路
100 直流電源装置
12a 出力ライン
Cd 第1キャパシタ
Cu 第2キャパシタ
D1〜D6 ダイオード
Ld 第1インダクタ
Lu 第2インダクタ
Lv 第3インダクタ
PB1 整流器を搭載した基板
PS1,PS2 交流電源
Claims (4)
- 前記第1インダクタは、前記整流器を搭載した基板外に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。
- 第2キャパシタ及び第2インダクタを直列に接続してなるCu−Lu回路と、第3インダクタからなるLv回路とを備え、
前記Cu−Lu回路は、前記整流器における前記3対のダイオード直列回路のうち、1対の回路における2つのダイオード間と前記交流電源との間を接続する第1入力ラインに介挿され、
前記Lv回路は、前記整流器における前記3対のダイオード直列回路のうち、他の1対の回路における2つのダイオード間と前記交流電源との間を接続する第2入力ラインに介挿され、
前記第2キャパシタの値Cu[μF]、前記第2インダクタの値Lu[mH]及び前記第3インダクタの値Lv[mH]は、それぞれ、
- 前記Cu−Lu回路及び前記Lv回路は、前記整流器を搭載した基板外に配置されることを特徴とする請求項3に記載の直流電源装置。
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