JP3232741B2 - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JP3232741B2 JP3232741B2 JP03377093A JP3377093A JP3232741B2 JP 3232741 B2 JP3232741 B2 JP 3232741B2 JP 03377093 A JP03377093 A JP 03377093A JP 3377093 A JP3377093 A JP 3377093A JP 3232741 B2 JP3232741 B2 JP 3232741B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電源に接続されたイン
バータ回路を動作させて、負荷へ安定した電力を供給す
る電源装置に関するものである。
バータ回路を動作させて、負荷へ安定した電力を供給す
る電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の電源装置の回路図である。
以下、その回路構成を説明する。交流電源Vsは全波整
流器D1 により全波整流され、コンデンサC1 により平
滑されて、直流電圧V1 に変換される。この直流電圧V
1 はインバータ1により高周波電力に変換されて、負荷
Zに印加される。コンデンサC1 には、双方向に電力変
換可能な双方向コンバータ2を介して2次電池Eが接続
されている。この従来例では、交流電源Vsを整流し
て、双方向に電力変換可能な双方向コンバータ2へ電力
を供給すると同時にインバータ1に電力を供給してお
り、交流電源Vsが停電すると、非常点灯のために、双
方向コンバータ2を介して2次電池Eからインバータ1
に電力が供給される。
以下、その回路構成を説明する。交流電源Vsは全波整
流器D1 により全波整流され、コンデンサC1 により平
滑されて、直流電圧V1 に変換される。この直流電圧V
1 はインバータ1により高周波電力に変換されて、負荷
Zに印加される。コンデンサC1 には、双方向に電力変
換可能な双方向コンバータ2を介して2次電池Eが接続
されている。この従来例では、交流電源Vsを整流し
て、双方向に電力変換可能な双方向コンバータ2へ電力
を供給すると同時にインバータ1に電力を供給してお
り、交流電源Vsが停電すると、非常点灯のために、双
方向コンバータ2を介して2次電池Eからインバータ1
に電力が供給される。
【0003】図5に示す回路において、コンデンサC1
が無ければ、インバータ1への入力電圧は、図6に示す
ような脈流波形となる。ところが、このような脈流波形
では、入力電圧が低下する区間では、インバータ1の共
振が不安定となり、異常共振となる場合がある。これを
解決するために、図5に示す回路では、交流電源Vsを
全波整流器D1 により全波整流した後、インバータ1の
入力端に平滑用コンデンサC1 を挿入することにより、
インバータ1の入力電圧を直流電圧とし、インバータ1
の動作を安定させている。
が無ければ、インバータ1への入力電圧は、図6に示す
ような脈流波形となる。ところが、このような脈流波形
では、入力電圧が低下する区間では、インバータ1の共
振が不安定となり、異常共振となる場合がある。これを
解決するために、図5に示す回路では、交流電源Vsを
全波整流器D1 により全波整流した後、インバータ1の
入力端に平滑用コンデンサC1 を挿入することにより、
インバータ1の入力電圧を直流電圧とし、インバータ1
の動作を安定させている。
【0004】次に、図7に示す回路は別の従来例であ
り、インバータ1の共振電圧をトランスT1 により入力
電圧へ帰還させて、入力電圧Vinの谷埋めを行うこと
により、インバータ1の動作を安定させている。インバ
ータ1が発振動作を行うと、その共振電圧がトランスT
1 により帰還され、ダイオードD3 を介してコンデンサ
C1 に充電される。このコンデンサC1 の充電電圧は、
全波整流器D1 の出力電圧のピーク値よりも低いが、入
力電圧が低下する区間では、コンデンサC1 からダイオ
ードD2 を介してインバータ1に電源電圧が供給される
ので、インバータ1の動作を安定させることができる。
り、インバータ1の共振電圧をトランスT1 により入力
電圧へ帰還させて、入力電圧Vinの谷埋めを行うこと
により、インバータ1の動作を安定させている。インバ
ータ1が発振動作を行うと、その共振電圧がトランスT
1 により帰還され、ダイオードD3 を介してコンデンサ
C1 に充電される。このコンデンサC1 の充電電圧は、
全波整流器D1 の出力電圧のピーク値よりも低いが、入
力電圧が低下する区間では、コンデンサC1 からダイオ
ードD2 を介してインバータ1に電源電圧が供給される
ので、インバータ1の動作を安定させることができる。
【0005】また、他の従来例として、インバータ1の
入力電圧が図6に示すような脈流波形であっても、イン
バータのスイッチング素子のオン・デューティや周波数
を入力電圧の変動に伴って変化させるように制御するこ
とにより、安定した共振状態を得る方式も提案されてい
る。
入力電圧が図6に示すような脈流波形であっても、イン
バータのスイッチング素子のオン・デューティや周波数
を入力電圧の変動に伴って変化させるように制御するこ
とにより、安定した共振状態を得る方式も提案されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では、様々の問題点がある。まず、図5に示すよ
うに、インバータ1の入力電圧をコンデンサC1 により
平滑する方法では、平滑用のコンデンサC1 として、大
容量・高耐圧のものが必要である。これにより、装置は
大型化し、装置の長寿命設計への障害となる。また、入
力電流の歪みの増加を招くこととなる。次に、図7に示
すように、インバータ1の共振電圧を電源へ帰還する方
法においても、谷埋め用のコンデンサC1 として、ある
程度大容量のコンデンサが必要となり、装置が大型化
し、装置の長寿命設計への障害となるという問題があっ
た。一方、インバータのスイッチング素子の制御により
動作を安定化させる方式では、スイッチング素子のオン
・デューティやスイッチング周波数を、図6に示すよう
な入力電圧のレベルに合わせて細く制御する必要があ
り、これは、制御回路の複雑化という問題を招いてい
た。また、図8に示すように、インバータの入力電圧を
昇圧チョッパー又は降圧チョッパー回路3により任意に
変化させる場合、回路が複雑となり、装置が大型化する
という問題があった。
従来例では、様々の問題点がある。まず、図5に示すよ
うに、インバータ1の入力電圧をコンデンサC1 により
平滑する方法では、平滑用のコンデンサC1 として、大
容量・高耐圧のものが必要である。これにより、装置は
大型化し、装置の長寿命設計への障害となる。また、入
力電流の歪みの増加を招くこととなる。次に、図7に示
すように、インバータ1の共振電圧を電源へ帰還する方
法においても、谷埋め用のコンデンサC1 として、ある
程度大容量のコンデンサが必要となり、装置が大型化
し、装置の長寿命設計への障害となるという問題があっ
た。一方、インバータのスイッチング素子の制御により
動作を安定化させる方式では、スイッチング素子のオン
・デューティやスイッチング周波数を、図6に示すよう
な入力電圧のレベルに合わせて細く制御する必要があ
り、これは、制御回路の複雑化という問題を招いてい
た。また、図8に示すように、インバータの入力電圧を
昇圧チョッパー又は降圧チョッパー回路3により任意に
変化させる場合、回路が複雑となり、装置が大型化する
という問題があった。
【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、インバータの電源
電圧が脈流電圧であっても、インバータの動作が安定す
るように、双方向に電力変換が可能な双方向コンバータ
を使ってインバータの動作の補助を行い、インバータの
制御回路の簡略化を図ると共に、入力電流の歪みを低減
することにある。
のであり、その目的とするところは、インバータの電源
電圧が脈流電圧であっても、インバータの動作が安定す
るように、双方向に電力変換が可能な双方向コンバータ
を使ってインバータの動作の補助を行い、インバータの
制御回路の簡略化を図ると共に、入力電流の歪みを低減
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置にあっ
ては、上記の課題を解決するために、図1に示すよう
に、第1の電源端子と第2の電源端子の間で双方向に電
力変換が可能な双方向コンバータ2と、双方向コンバー
タ2の第1の電源端子と所定の周期で脈動する主電源V
1 に電源入力端を接続されたインバータ1と、インバー
タ1の出力端に接続された負荷Zと、双方向コンバータ
2の第2の電源端子に接続された2次電池よりなる補助
電源Eとを備え、図2に示すように、主電源V 1 の非停
電時において主電源V1 からインバータ1に供給される
電力が不足する期間に補助電源Eから双方向コンバータ
2を介してインバータ1に電力を供給する放電動作と、
主電源V1 からインバータ1に供給される電力が不足し
ていない期間に主電源V1 から双方向コンバータ2を介
して補助電源Eに電力を供給する充電動作を主電源V1
の脈動周期に同期して切り替えるように構成されている
ことを特徴とするものである。
ては、上記の課題を解決するために、図1に示すよう
に、第1の電源端子と第2の電源端子の間で双方向に電
力変換が可能な双方向コンバータ2と、双方向コンバー
タ2の第1の電源端子と所定の周期で脈動する主電源V
1 に電源入力端を接続されたインバータ1と、インバー
タ1の出力端に接続された負荷Zと、双方向コンバータ
2の第2の電源端子に接続された2次電池よりなる補助
電源Eとを備え、図2に示すように、主電源V 1 の非停
電時において主電源V1 からインバータ1に供給される
電力が不足する期間に補助電源Eから双方向コンバータ
2を介してインバータ1に電力を供給する放電動作と、
主電源V1 からインバータ1に供給される電力が不足し
ていない期間に主電源V1 から双方向コンバータ2を介
して補助電源Eに電力を供給する充電動作を主電源V1
の脈動周期に同期して切り替えるように構成されている
ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明では、主電源V1 からインバータ1への
供給電力が不足していない期間には双方向コンバータ2
を介して補助電源Eに電力を供給し、主電源V 1 の非停
電時において主電源V1 からインバータ1への供給電力
が不足する期間では、補助電源Eから双方向コンバータ
2を介してインバータ1に電力を供給することにより、
インバータ1の動作を安定させることができる。また、
請求項3のように、インバータ1の入力端に平滑用のコ
ンデンサC1 を接続する場合には、主電源V 1 の非停電
時において主電源V1 からの供給電力が不足する期間に
双方向コンバータ2を介して補助電源Eに電力を供給す
ることにより、入力電流の休止期間を少なくすることが
でき、これにより、入力電流の歪みを低減することがで
きる。
供給電力が不足していない期間には双方向コンバータ2
を介して補助電源Eに電力を供給し、主電源V 1 の非停
電時において主電源V1 からインバータ1への供給電力
が不足する期間では、補助電源Eから双方向コンバータ
2を介してインバータ1に電力を供給することにより、
インバータ1の動作を安定させることができる。また、
請求項3のように、インバータ1の入力端に平滑用のコ
ンデンサC1 を接続する場合には、主電源V 1 の非停電
時において主電源V1 からの供給電力が不足する期間に
双方向コンバータ2を介して補助電源Eに電力を供給す
ることにより、入力電流の休止期間を少なくすることが
でき、これにより、入力電流の歪みを低減することがで
きる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図であり、図
2はその動作波形図である。図1の回路構成は、図5に
示す従来例に比べると、平滑用のコンデンサC1 を省略
している点が異なる。商用電源Vsが接続された状態で
のインバータ1の電源電圧V1 は図2(a)のように脈
流波形となる。いま、インバータ1が安定動作するため
の電源電圧の下限電圧をVaとすると、電源電圧V1 が
下限電圧Vaよりも高い区間では、双方向に電力変換可
能な双方向コンバータ2により、二次電池Eに充電を行
う。ここで、双方向に電力変換可能な双方向コンバータ
2は、少なくとも高周波トランスと高周波スイッチング
素子を備え、一方の電源入力端子から入力された直流電
圧を高周波電力に変換し、整流・平滑して他方の電源入
力端子から直流電力として出力すると共に、その逆変換
も可能としたDC−DCコンバータよりなる。電源電圧
V1 が下限電圧Va以下となる区間においては、二次電
池Eより放電し、双方向コンバータ2によって電力変換
され、インバータ1に対して電力を提供する。以上の動
作を脈流のサイクルに合わせて繰り返すことにより、結
果的には電源電圧V1 は図2(d)に示すような波形に
なる。電源電圧V 1 は必ず下限電圧Va以上である為、
インバータ1は安定発振を続け、負荷Zへ高周波電力が
安定して供給される。
2はその動作波形図である。図1の回路構成は、図5に
示す従来例に比べると、平滑用のコンデンサC1 を省略
している点が異なる。商用電源Vsが接続された状態で
のインバータ1の電源電圧V1 は図2(a)のように脈
流波形となる。いま、インバータ1が安定動作するため
の電源電圧の下限電圧をVaとすると、電源電圧V1 が
下限電圧Vaよりも高い区間では、双方向に電力変換可
能な双方向コンバータ2により、二次電池Eに充電を行
う。ここで、双方向に電力変換可能な双方向コンバータ
2は、少なくとも高周波トランスと高周波スイッチング
素子を備え、一方の電源入力端子から入力された直流電
圧を高周波電力に変換し、整流・平滑して他方の電源入
力端子から直流電力として出力すると共に、その逆変換
も可能としたDC−DCコンバータよりなる。電源電圧
V1 が下限電圧Va以下となる区間においては、二次電
池Eより放電し、双方向コンバータ2によって電力変換
され、インバータ1に対して電力を提供する。以上の動
作を脈流のサイクルに合わせて繰り返すことにより、結
果的には電源電圧V1 は図2(d)に示すような波形に
なる。電源電圧V 1 は必ず下限電圧Va以上である為、
インバータ1は安定発振を続け、負荷Zへ高周波電力が
安定して供給される。
【0011】図3は本発明の第2実施例の動作波形図で
ある。本実施例の回路図は図5に示す従来例と同様であ
り、平滑用のコンデンサC1 は備えている。いま、イン
バータ1が始動時等で一時的に高い入力電圧Vaが必要
であるとする。電源電圧VpとVaの関係は、Va>V
pとする。ここで、電源電圧Vpだけでは、インバータ
1は動作できないので、Va−Vpに相当する電圧をイ
ンバータ1に並列に接続された双方向に電力変換が可能
な双方向コンバータ2から供給するわけである。つま
り、始動時に必要な高い電圧Vaが必要である期間だ
け、2次電池Eより放電し、双方向コンバータ2を介し
てインバータ1へ電力を供給し、インバータ1が安定動
作へと移行すると、逆に交流電源Vsより双方向コンバ
ータ2を介して2次電池Eへ充電を行うわけである。
ある。本実施例の回路図は図5に示す従来例と同様であ
り、平滑用のコンデンサC1 は備えている。いま、イン
バータ1が始動時等で一時的に高い入力電圧Vaが必要
であるとする。電源電圧VpとVaの関係は、Va>V
pとする。ここで、電源電圧Vpだけでは、インバータ
1は動作できないので、Va−Vpに相当する電圧をイ
ンバータ1に並列に接続された双方向に電力変換が可能
な双方向コンバータ2から供給するわけである。つま
り、始動時に必要な高い電圧Vaが必要である期間だ
け、2次電池Eより放電し、双方向コンバータ2を介し
てインバータ1へ電力を供給し、インバータ1が安定動
作へと移行すると、逆に交流電源Vsより双方向コンバ
ータ2を介して2次電池Eへ充電を行うわけである。
【0012】図4は本発明の第3実施例の動作波形図で
ある。本実施例の回路図は図5に示す従来例と同様であ
り、区間Bでインバータ1に電力供給するための平滑用
のコンデンサC1 が必要である。図4(a)は、平滑用
のコンデンサC1 のみを用いた従来例での入力電流を示
しており、区間A及びCでは、インバータ1の電源入力
端に接続されたコンデンサC1 からインバータ1へ放電
を行うため、入力電流は流れない。一方、本実施例で
は、この区間A及びCにおいて、図4(b)に示すよう
に、双方向に電力変換が可能な双方向コンバータ2によ
り2次電池Eへ充電を行うので、図4(c)に示すよう
に、区間A及びCでも入力電流が流れる。次に、区間B
では、交流電源VsからコンデンサC1 へ充電するため
に、図4(a)に示すような入力電流が流れる。この
間、図4(b)に示すように、2次電池Eへの充電は停
止する。したがって、全体として入力電流は、図4
(c)に示すように正弦波に近づくため、入力電流歪み
が改善される。
ある。本実施例の回路図は図5に示す従来例と同様であ
り、区間Bでインバータ1に電力供給するための平滑用
のコンデンサC1 が必要である。図4(a)は、平滑用
のコンデンサC1 のみを用いた従来例での入力電流を示
しており、区間A及びCでは、インバータ1の電源入力
端に接続されたコンデンサC1 からインバータ1へ放電
を行うため、入力電流は流れない。一方、本実施例で
は、この区間A及びCにおいて、図4(b)に示すよう
に、双方向に電力変換が可能な双方向コンバータ2によ
り2次電池Eへ充電を行うので、図4(c)に示すよう
に、区間A及びCでも入力電流が流れる。次に、区間B
では、交流電源VsからコンデンサC1 へ充電するため
に、図4(a)に示すような入力電流が流れる。この
間、図4(b)に示すように、2次電池Eへの充電は停
止する。したがって、全体として入力電流は、図4
(c)に示すように正弦波に近づくため、入力電流歪み
が改善される。
【0013】
【発明の効果】本発明の電源装置によれば、主電源の非
停電時において主電源からインバータへの供給電力が不
足する期間では、補助電源から双方向コンバータを介し
てインバータに電力を供給することにより、インバータ
の動作を安定させることができ、インバータの内部回路
が簡略化され、装置全体として小型化が図れるという効
果がある。また、請求項3のように、インバータの電源
入力端に平滑コンデンサを接続した場合には、主電源の
非停電時にその供給電力が不足する期間において双方向
コンバータを介して補助電源に電力を供給することによ
り、入力電流の休止期間を少なくすることができ、入力
電流の歪みを低減できるという効果がある。
停電時において主電源からインバータへの供給電力が不
足する期間では、補助電源から双方向コンバータを介し
てインバータに電力を供給することにより、インバータ
の動作を安定させることができ、インバータの内部回路
が簡略化され、装置全体として小型化が図れるという効
果がある。また、請求項3のように、インバータの電源
入力端に平滑コンデンサを接続した場合には、主電源の
非停電時にその供給電力が不足する期間において双方向
コンバータを介して補助電源に電力を供給することによ
り、入力電流の休止期間を少なくすることができ、入力
電流の歪みを低減できるという効果がある。
【図1】本発明の第1実施例の回路図である。
【図2】本発明の第1実施例の動作波形図である。
【図3】本発明の第2実施例の動作波形図である。
【図4】本発明の第3実施例の動作波形図である。
【図5】従来例の回路図である。
【図6】従来例の動作波形図である。
【図7】他の従来例の回路図である。
【図8】別の従来例の回路図である。
1 インバータ 2 双方向コンバータ Z 負荷 E 補助電源 Vs 商用電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 3/00
Claims (3)
- 【請求項1】 第1の電源端子と第2の電源端子の間
で双方向に電力変換が可能な双方向コンバータと、双方
向コンバータの第1の電源端子と所定の周期で脈動する
主電源に電源入力端を接続されたインバータと、インバ
ータの出力端に接続された負荷と、双方向コンバータの
第2の電源端子に接続された2次電池よりなる補助電源
とを備え、主電源の非停電時において主電源からインバ
ータに供給される電力が不足する期間に補助電源から双
方向コンバータを介してインバータに電力を供給する放
電動作と、主電源からインバータに供給される電力が不
足していない期間に主電源から双方向コンバータを介し
て補助電源に電力を供給する充電動作を主電源の脈動周
期に同期して切り替えるように構成されていることを特
徴とする電源装置。 - 【請求項2】 第1の電源端子と第2の電源端子の間
で双方向に電力変換が可能な双方向コンバータと、双方
向コンバータの第1の電源端子と主電源に電源入力端を
接続されたインバータと、インバータの出力端に接続さ
れた負荷と、双方向コンバータの第2の電源端子に接続
された2次電池よりなる補助電源とを備え、主電源から
インバータに供給される電力が不足する始動期間にのみ
補助電源から双方向コンバータを介してインバータに電
力を供給する放電動作を行い、始動期間以外には主電源
から双方向コンバータを介して補助電源に電力を供給す
る充電動作を行うように構成されていることを特徴とす
る電源装置。 - 【請求項3】 第1の電源端子と第2の電源端子の間
で双方向に電力変換が可能な双方向コンバータと、双方
向コンバータの第1の電源端子と所定の周期で脈動する
主電源に電源入力端を接続されたインバータと、インバ
ータの電源入力端に接続された平滑用のコンデンサと、
インバータの出力端に接続された負荷と、双方向コンバ
ータの第2の電源端子に接続された2次電池よりなる補
助電源とを備え、主電源の非停電時において主電源から
平滑用のコンデンサに充電電流が流れていない期間に主
電源から双方向コンバータを介して補助電源に電力を供
給する充電動作を行うと共に主電源から平滑用のコンデ
ンサに充電電流が流れている期間は前記充電動作を停止
させるように構成されていることを特徴とする電源装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03377093A JP3232741B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03377093A JP3232741B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 電源装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06245543A JPH06245543A (ja) | 1994-09-02 |
JP3232741B2 true JP3232741B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=12395691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03377093A Expired - Fee Related JP3232741B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3232741B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023022456A1 (ko) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 충방전 전력 제어 장치, 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5050415B2 (ja) | 2006-06-15 | 2012-10-17 | ミツミ電機株式会社 | 2次電池の充放電回路および電池パック |
JP2010110056A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 配電システム |
EP2745387A1 (en) * | 2011-09-30 | 2014-06-25 | Koninklijke Philips N.V. | Active capacitor circuit |
JP5724939B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2015-05-27 | 株式会社デンソー | 電源安定化装置 |
JP2019115115A (ja) * | 2017-12-21 | 2019-07-11 | 国立大学法人東北大学 | 蓄電機能を有する電力システム |
-
1993
- 1993-02-23 JP JP03377093A patent/JP3232741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023022456A1 (ko) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 충방전 전력 제어 장치, 에너지 저장 시스템 및 에너지 저장 시스템의 동작 방법 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06245543A (ja) | 1994-09-02 |
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