JP5171895B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
第1の方法は、ダイオードブリッジ回路と平滑コンデンサとを用いる。ダイオードブリッジ回路は、交流電源からの交流を全波整流する。平滑コンデンサは、全波整流後の直流を平滑する。
はじめに、第1の実施形態を、図1〜図4を用いて説明する。図1は、第1の実施形態の電力変換装置100を示す回路図である。
次に、第2の実施形態を、図5を用いて説明する。図5は、第2の実施形態の電力変換装置200を示す回路図である。なお、図1と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
次に、第3の実施形態を、図6を用いて説明する。図6は、第3の実施形態の電力変換装置300を示す回路図である。なお、図1及び図5と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
次に、第4の実施形態を、図7を用いて説明する。図7は、第4の実施形態の電力変換装置400を示す回路図である。なお、図5と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
次に、第5の実施形態を、図8〜図10を用いて説明する。図8は、第5の実施形態の電力変換装置500を示す回路図である。なお、図6と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
図9は、交流電圧Vaの極性が正のときの電力変換装置500の動作を示すタイミング図である。交流電圧Vaの極性が正のとき、パルス生成部502は、第1のパルス信号P1を周期的に出力する。第1のパルス信号P1がオンすると(図9の時点T31,T35)、第1の論理和ゲート505から出力されるパルス信号P11がオンし、第1の半導体スイッチQ1が導通する。
次に、第6の実施形態を、図11〜図13を用いて説明する。図11は、第6の実施形態の電力変換装置600を示す回路図である。なお、図5と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
次に、第7の実施形態を、図14〜図16を用いて説明する。図14は、第7の実施形態の電力変換装置700を示す回路図である。なお、図11と共通する部分には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
第1,第3及び第5の実施形態では、半導体スイッチQ1,Q2としてMOS型FETを使用したが、半導体スイッチQ1,Q2は、MOS型FETに限定されるものではない。例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等のボディダイオードを有する半導体素子を、半導体スイッチQ1,Q2として使用してもよい。
第4の実施形態では、交流電源101から出力端子102,103までの回路構成を第2の実施形態の電力変換装置200と同一としたが、第1の実施形態の電力変換装置100または第3の実施形態の電力変換装置300と同一としてもよい。また、第5の実施形態では、交流電源101から出力端子102,103までの回路構成を第3の実施形態の電力変換装置300と同一としたが、第1の実施形態の電力変換装置100または第2の実施形態の電力変換装置200と同一としてもよい。第6及び第7の実施形態についても同様であり、交流電源101から出力端子102,103までの回路構成がその実施形態のものに限定されるものではない。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲の請求項1に記載された発明を付記する。
[付記1]
交流電源の両端に、インダクタとキャパシタを直列に介して接続する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの両端に、平滑コンデンサを直列に介して接続する第2のスイッチと、
前記交流電源の電圧の極性が正のとき前記第1のスイッチを前記交流電圧の周期より高い周波数でパルス駆動するための第1のパルス信号を生成して前記第1のスイッチに出力し、前記交流電源の電圧の極性が負のとき前記第2のスイッチを前記交流電圧の周期より高い周波数でパルス駆動するための第2のパルス信号を生成して前記第2のスイッチに出力するパルス生成部と、
を具備したことを特徴とする電力変換装置。
Claims (10)
- インダクタとキャパシタとの直列回路と、
平滑コンデンサと、
交流電源の両端に、前記直列回路を直列に介して接続する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの一方の端子と前記直列回路との接続点と、前記第1のスイッチの他方の端子と前記交流電源との接続点との間に、前記平滑コンデンサを直列に介して接続する第2のスイッチと、
前記交流電源の電圧の極性が正のとき前記第1のスイッチを前記交流電圧の周期より高い周波数でパルス駆動するための第1のパルス信号を生成して前記第1のスイッチに出力し、前記交流電源の電圧の極性が負のとき前記第2のスイッチを前記交流電圧の周期より高い周波数でパルス駆動するための第2のパルス信号を生成して前記第2のスイッチに出力するパルス生成部と、
を具備したことを特徴とする電力変換装置。 - 前記第1及び第2のスイッチは、ボディダイオードを有する半導体スイッチであることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記第1及び第2のスイッチは、機械的スイッチまたはボディダイオードを有しない半導体スイッチであり、
前記第1及び第2のスイッチに対してそれぞれ並列にダイオードを外付けしたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記第1及び第2のスイッチは、ボディダイオードを有する半導体スイッチであり、
前記第1及び第2のスイッチに対してそれぞれ並列に前記ボディダイオードよりも順方向電圧の低いダイオードを外付けしたことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記交流電源に流れる回路電流を検出してその検出値を前記パルス生成部に出力する回路電流検出部、をさらに具備し、
前記パルス生成部は、前記交流電源の電圧の極性が正のとき、前記第1のパルス信号がオフしてから次にオンするまでの間の前記回路電流が流れている間に前記第2のスイッチを所定時間導通させるための第3のパルス信号を生成して前記第2のスイッチに出力し、前記交流電源の電圧の極性が負のとき、前記第2のパルス信号がオフしてから次にオンするまでの間の前記回路電流が流れている間に前記第1のスイッチを所定時間導通させるための第4のパルス信号を生成して前記第1のスイッチに出力することを特徴とする請求項3または4記載の電力変換装置。 - 前記平滑コンデンサの両端の電圧を検出してその検出値を前記パルス生成部に出力する出力電圧検出部、をさらに具備し、
前記パルス生成部は、前記出力電圧検出部で検出された電圧が所定の電圧より高ければ前記第1または第2のパルス信号のパルス幅を狭くし、前記所定の電圧より低ければ前記第1または第2のパルス信号のパルス幅を広くすることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1記載の電力変換装置。 - 前記交流電源に流れる回路電流を検出してその検出値を前記パルス生成部に出力する回路電流検出部と、
前記交流電源の電圧を検出する入力電圧検出部と、
前記平滑コンデンサの両端の電圧を検出してその検出値を前記パルス生成部に出力する出力電圧検出部と、
出力電圧検出部で検出される出力電圧と所定の設定電圧との差分値を算出する比較部と、
前記入力電圧検出部で検出される入力電圧と前記比較部で算出される電圧差分値との乗算値を電流のピーク値として算出するピーク電流決定部と、
セット端子に信号が入力されてからリセット端子に信号が入力されるのまでの間、前記パルス生成部に信号を出力するラッチ回路と、
前記回路電流検出部で検出される電流値がゼロになると前記ラッチ回路のセット端子に信号を出力する電流ゼロ判定部と、
前記回路電流検出部で検出される電流値が前記ピーク電流決定部で算出されたピーク値に達すると前記ラッチ回路のリセット端子に信号を出力する電流ピーク判定部とをさらに具備し、
前記パルス生成部は、前記第1または第2のパルス信号のパルス幅を、前記ラッチ回路の出力が入力されている期間に制御することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 - 前記第1及び第2のスイッチは、機械的スイッチまたはボディダイオードを有しない半導体スイッチであり、
前記第1及び第2のスイッチに対してそれぞれ並列にダイオードを外付けしたことを特徴とする請求項7記載の電力変換装置。 - 前記第1及び第2のスイッチは、ボディダイオードを有する半導体スイッチであり、
前記第1及び第2のスイッチに対してそれぞれ並列に前記ボディダイオードよりも順方向電圧の低いダイオードを外付けしたことを特徴とする請求項7記載の電力変換装置。 - 前記入力電圧検出部で検出される入力電圧と前記回路電流検出部で検出される回路電流と前記ラッチ回路から出力される信号とを入力し、前記入力電圧の極性が正のとき、前記ラッチ出力がリセット状態になり所定時間を経過してから前記回路電流がゼロとなる直前までの期間中、前記第2のスイッチをオンするための第2のサブパルス信号を前記第2のスイッチに対して出力し、前記入力電圧の極性が負のとき、前記ラッチ出力がリセット状態になり所定時間を経過してから前記回路電流がゼロとなる直前までの期間中、前記第1のスイッチをオンするための第1のサブパルス信号を前記第1のスイッチに対して出力するサブパルス生成部、
をさらに具備したことを特徴とする請求項8または9記載の電力変換装置。
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