JPH01291664A

JPH01291664A - コンバータ装置

Info

Publication number: JPH01291664A
Application number: JP11869388A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kobayashi; 功一小林; Kenzo Kojima; 賢三小島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-11-24
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH0626475B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はコンバータ装置に関するもので、詳しくは直流
入力電圧を２組のコンデンサで分圧し、それぞれのコン
デンサ電圧を入力とするフォワード形変換回路を設け、
これらの変換回路の出力側を並列に接続した時、各々の
フォワード形変換回路の入力電流の不平衡を補正する手
段を備えるコンバータ装置の構成に関するものである。

（従来技術及び発明が解決しようとする課題）従来コン
バータ装置において回路方式は出力電力の大きさによっ
て決められる。入力電圧が高圧の場合は使用するスイッ
チング素子の耐圧及び容量あるいはトランス、リアクト
ルの大きさ等により、直流入力電圧を２組のコンデンサ
で分圧し、それぞれのコンデンサ電圧を入力とするフォ
ワード形変換回路を設け、これらの変換回路の出力側を
並列に接続することにより、高圧入力電圧対応及び出力
容量の大容量化を計る方法が行われる。

第３図は従来例のコンバータ装置を示すブロック図であ
る０図において、１２．２２は等容量のコンデンサであ
り、直列に接続して入力電源１に接続され直流入力電圧
Ｖｉを１／２に分圧している。

この入力コンデンサ１２．２２に各々のフォワード形変
換回路が接続されている。２台のフォワード形変換回路
の出力は並列に接続されている。　１３．２３はスイッ
チング回路、１４．２４はトランス、１５．２５は整流
平滑出力回路である。スイッチング回路１３゜トランス
１４．整流平滑出力回路１５にて、１台のフォワード形
変換回路を構成している。入力１に直流入力電圧Ｖｉ　
を入力し、コンデンサ１２．２２にて１／２に分圧し、
スイッチング回路１３及び２３により高周波変換しトラ
ンス１４．２４にて絶縁及び電圧変換を行い、整流平滑
出力回路１５及び２５にて整流平滑し出力２に安定な直
流電圧Ｖｏを得る。

前記２台のフォワード形変換回路の各々の回路定数が等
しく、かつスイッチング回路１３及び２３のスイッチン
グ素子の動作がまったく同じであれば、２台のフォワー
ド形変換回路内の電圧、電流波形は同じくなる。ところ
が、実際のフォワード形変換回路では、それぞれの回路
定数やスイッチング素子の動作をまったく同一にするこ
とは不可能であるため、電圧、電流に不平衡を生じる。

例えばスイッチング素子のキャリア蓄積効果による蓄積
時間はスイッチング素子の個々の差によりばらつきを生
ずる。それ故コンバータ装置の動作周波数が高い場合あ
るいはスイッチング素子の通流率が小さい場合、特に出
力短絡状態においては、各スイッチング素子の蓄積時間
の差が導通時間に比べて無視できなくなるので、各々の
フォワード形変換回路内の１を流の不平衡は著しくなる
。２台のフォワード形変換回路の出力側が並列接続され
ているので、各々のフォワード形変換回路の出力電流の
和は負荷電流に等しく一定電流である。それ故、一方の
フォ・ワード形変換回路のスイッチング素子のスイッチ
ング電流が大となれば他方のスイッチング素子のスイッ
チング電流は必然的に小となり、スイッチング素子の蓄
積時間の差はさらに拡大されるので電流の不平衡はます
ます拡大される。この結果、２台のフォワード形変換回
路の負荷分担は（ずれ、入力電流が不平衡となり、コン
デンサ１２、２２の電圧分担が不平衡となる。これによ
り一方のコンデンサの電圧が高くなり、スイッチング素
子等の耐圧に対して危険な状態となる。

前記の動作は平衡状態で運転している時に比べて過大な
電流が流れることになるので、フォワード形変換回路の
中で特にスイッチング素子は大容量なものが必要となり
、さらに配線インダクタンスによるサージ電圧も上昇し
、図示されていないスナバ回路も大きなものが必要とな
る。このため従来はトランス１４．２４の出力電流をバ
ランスさせるバランス用リアクトル３を挿入する方法が
とられているが大容量のりアクドルを必要とし、効率の
低下をまねく欠点があり、装置の小形軽量化。

経済性、信鎖性の向上に制約を与えていた。

（発明の目的）本発明の目的、は上記の欠点を改善するために提案され
たもので、直流入力電圧を２組のコンデンサで分圧し、
それぞれのコンデンサ電圧を入力とするフォワード形変
換回路を設け、これらの変換回路の出力側を接続した時
、各々のフォワード形変換回路の入力電流の不平衡を補
正し、装置の大形化や、効率低下をまねくことなしに定
常運転時及び出力短絡時において、入力電流の平衡化を
行う直０接続コンバータ装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、直流入力電圧を
２組のコンデンサで分圧し、それぞれのコンデンサ電圧
を入力とするフォワード形変換回路を設け、これらの変
換回路の出力側を並列に接続して、直流入力電圧を制御
された直流電圧に変換し、かつ２台のフォワード形変換
回路の出力電流の２倍の出力電流を得るように構成して
なるコンバータ装置において、前記２台のフォワード形
変換回路の・各々の入力電流を検出しその検出値を電流
の基準と比較し、出力する検出比較手段と各々の直流入
力電圧の電圧差の大きさと方向を検出する差電圧検出手
段と、この出力により補償をかけるフォワード形変換回
路を判別し出力を送出する判別出力手段により一方の入
力電流の大きいか又は直流入力電圧が小さいフォワード
形変換回路のスイッチング回路の素子のオン時間を短縮
させ、他方の入力電流の小さいか又は直流入力電圧が大
きいフォワード形変換回路のスイッチング回路の素子の
オン時間を延長させる補正手段を備えて直列接続される
２台のフォワード形変換回路の電流を平衡させることを
特徴とするコンバータ装置を発明の要旨とするものであ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。なお、実施例
は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
１図において、主回路は第３図と同様に入力１に直流入
力電圧Ｖ！を入力し、コンデンサ１２、２２で分圧し、
スイッチング回路１３．２３により高周波変換し、トラ
ンス１４．２４で絶縁及び電圧変換を行い整流平滑出力
回路１５．２５にて整流平滑し、出力２に安定な直流電
圧ｖ０を得る。

本発明にあっては２台のフォワード形変換回路の各々の
入力電流を検出するために変流器１１．２１が設けられ
てこの検出電流は整流平滑部３１．３２により整流平滑
し、電流比較部３３．３４にて電流の基準と比較し、Ｐ
ＷＭ比較部３７．３８に出力され三角波発振部４０の三
角波信号と比較される信号を制御し、スイッチング回路
１３．２３のスイッチング素子へのスイッチングパルス
の導通幅を制御する。また、２台のフォワード形変換回
路の各々の入力電圧の電圧差の大きさと方向を差電圧検
出部３５にて検出し、この出力を判別出力部３６に入力
し、判別出力部にて、入力電圧が小さいフォワード形変
換回路を判別し、前記フォワード形変換回路にスイッチ
ング回路へのスイッチングパルスの導通幅を小さく制御
する信号を送出する。この時、入力電圧が低くなってい
るフォワード形コンバータ回路のスイッチング回路のス
イッチング電流の導通幅を小さくすると、該フォワード
形変換回路の負荷電流は減少しより軽負荷となるため、
該フォワード形変換回路の入力電圧は上昇する。入力電
圧が上昇するため、該フォワード形変換回路のスイッチ
ング電流のピーク電流値は上昇する。

前記の動作により２台のフォワード形変換回路の入力電
圧の値は等しくなる。前記の動作状態において、過負荷
又は短絡状態では各々のスイッチング電流のピーク電流
値は電流比較部の基準値で制限され、入力端子差を生じ
た時は前記と同様の動作により入力電圧の値は等しくな
る。電圧誤差増幅部３９はコンバータ装置の出力２より
出力電圧■。を帰還し、出力電圧の基準値との誤差増幅
を行い誤差出力信号をＰＷＭ比較部３７．３８に出力す
る。ＰＷＭ比較部３７．３８は電流比較部３３．３４、
判別出力部３６及び電圧誤差増幅部３９より信号をうけ
三角波発振部４０の三角波信号と比較し、２台のフォワ
ード形変換回路のスイッチング素子へＰＷＭ信号を送出
する。

第２図は第１図に示す実施例回路の各部の動作を表した
動作図であって、−例として、過負荷及び出力短絡状態
における動作波形を示している。

第２図において、（Ａ）及び（Ｂ）は各々のフォワード
形変換回路の入力電圧であるコンデンサ１２．２２の電
圧を示している。（Ｃ）はコンデンサ１２と２２の差電
圧であり、（Ｄ）は差電圧検出部よりの出力である。　
（Ｅ）、（Ｆ）は三角波発振部４０の三角波信号ｍと、
ＰＷＭ比較部３７．３８に入力される電圧誤差増幅部３
９、電流比較部３３．３４、判別出力部３６よりの信号
を示している。（Ｇ）と（Ｈ）はＰＷＭ比較部３７゜３
８より２台のフォワード形変換回路のスイッチング回路
に出力されるスイッチングパルス波形を示し、（Ｊ）　
、　（Ｋ）は２台のフォワード形変換回路の入力電流の
波形を示している。

第２図において、時刻【０以前は本発明による電流平衡
の動作をしない時、また時刻ｔｏ以降は電流平衡の動作
をさせた時の動作波形を示している。

ｔｏ以前について、スイッチング回路の部品のばらつき
およびスイッチング素子の動作時間のばらつきにより一
方のフォワード形変換回路の入力電流が増加すると、２
台のフォワード形変換回路の入力電流が不平衡となり各
々の直流入力電圧の電圧分担が不平衡となる。過負荷お
よび出力短絡の状態においてその傾向が著しくなる。

ＰＷＭ比較部３７．３８は電圧誤差増幅部３９、電流比
較部３３．３４及び判別出力部３６の出力信号により三
角波信号ｍと比較することにより出力パルスの導通幅を
制御しているが、過負荷および短絡状態では電圧誤差増
幅部よりの信号出力ｆは飽和しているため、電流比較部
３３．３４よりの出力信号ｅｌ＋ｅ□によって制御され
その波形は（Ｅ）　、　（Ｆ）となる。

入力電圧の高いフォワード形変換回路の出力パルスは電
流比較部よりの信号で制御されておりそのパルス幅は短
い（Ｇ）が入力端子のピーク値（Ｊ）は大きい、また、
入力電圧の低いフォワード形変換回路の出力パルスは電
圧誤差増幅部３９の出力信号が飽和しているため、その
パルス幅は長い（Ｈ）が入力電流のピーク値（Ｋ）は小
さい、この状態で入力コンデンサ１２．２２の充放電量
がつりあい、掻端な電圧のアンバランスのままとなって
、スイッチング素子等の耐圧が危険な状態となる。

いまｔｏ以降において差電圧検出部３５、判別出力部３
６を付加することにより、入力電圧が低いフォワード形
変換回路を判別し、ＰＷＭ比較部３７．３８に信号を送
出し、出力パルスの幅を短くするように動作させる。出
力パルスの幅を短くすることにより、該フォワード形変
換回路の負荷電流が減少し、軽負荷となるため入力電圧
が上昇し入力電流のピーク値は太き（なり、２台のフォ
ワード形変換回路の入力電流の値が等しくなるように動
作し、この結果、各々のフォワード形変換回路の入力端
子が等しくなるように制御される。

本発明は変流器１１．２１を各々のフォワード形変換回
路毎に設けた場合について述べてあり、スイッチング回
路１３．２３のスイッチング動作を同相とすることがで
きる。スイッチング回路１３．２３のスイッチング動作
が１８０度位相がずれている場合は変流器を１ケとして
共通入力部に設け、変流器の出力の１８０度位相のずれ
たものを得ることにより、変流器を共通化することがで
きる。

（発明の効果）叙上のように本発明によれば、直流入力電圧を２Ａｌｌ
のコンデンサで分圧し、それぞれのコンデンサ電圧を入
力とするフォワード形変換回路を設け、これらの変換回
路の出力側を並列に接続して、直流入力電圧を制御され
た直流電圧に変換し、かつ各々のフォワード形変換回路
の２倍の出力電流を得るように構成してなるコンバータ
装置において、２台のフォワード形変換回路の各々の入
力電流の検出及び各々の直流入力電圧の電位差の大きさ
と方向を検出し、前記検出電流及び検出差電圧の大きさ
対応して一方のフォワード形変換回路のスイッチング回
路の素子の導通時間を短縮させるようにし、一方のフォ
ワード形変換回路のスイッチング回路の素子の導通時間
を延長させるようにして、部品のバラツキやスイッチン
グ回路の素子の蓄積時間のバラツキに起因して生ずる直
列接続される２台のフォワード形変換回路の相互間の不
平衡電流を抑制する。結果として主回路に電流バランス
用リアクトルを挿入する必要がなく、大容量のスナバ回
路の追加を必要とせず、コンバータ装置の小形、軽量化
、経済性、信頌性の向上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第り図は本発明の実施例を示すコンバータ装置のブロッ
ク図、第２図は本発明の詳細な説明する動作図、第３図
は従来のコンバータ装置を示すブロック図である。１・・・・・入力２・・・・・出力１１、２１・・・変流器１２、２２・・・入力コンデンサ１３、２３・・・スイッチング回路１４、２４・・・トランス１５、２５・・・整流平滑出力回路３１、３２・・・整流平滑部３３、３４・・・電流比較部３５・・・・・差電圧検出部３６・・・・・判別出力部３７、３８・・・ＰＷＭ比較部３９・・・・・電圧誤差増幅部４０・・・・・三角波発振部第２図寛１言＋世相η隼

Claims

【特許請求の範囲】

直流入力電圧を２組のコンデンサで分圧し、それぞれの
コンデンサ電圧を入力とするフォワード形変換回路を設
け、これらの変換回路の出力側を並列に接続して、直流
入力電圧を制御された直流電圧に変換するコンバータ装
置において、前記２台のフォワード形変換回路の各々の
入力電流を検出し、その検出値を電流の基準と比較し、
出力する検出比較手段と、各々の入力電圧の電圧差の大
きさと方向を検出する差電圧検出手段と、この出力によ
り補償をかけるフォワード形変換回路を判別し出力を送
出する判別出力手段により、前記フォワード形変換回路
のスイッチング素子の導通幅を決める手段とを備えたこ
とを特徴とするコンバータ装置。