JPH03256520A

JPH03256520A - 直流電源装置

Info

Publication number: JPH03256520A
Application number: JP2053140A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kuroki; 一男黒木
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1991-11-15

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、ＵＰＳ（無停電電源装置）やスイッチング電
源等に使用される直流電源装置に関し、詳しくは、交流
電源から直流電圧源を作り出すための整流回路を備えた
直流電源装置に関する。

（従来の技術）第７図（ａ）、（ｂ）に最も代表的な直流電源装置の回
路構成と交流電源電圧ｅ及び電流波形ｊを示す。第７図
（ａ）において、交流電源１はダイオード２〜５により
構成された単相ブリッジ整流回路の交流入力側に接続さ
れ、また、平滑用のコンデンサ６は上記整流回路の直流
出力側に接続されていると共に、負荷７はコンデンサ６
と並列に接続されている。このような構成において、第
７図（ｂ）における交流電圧（電源電圧）ｅが正の期間
で、この値がコンデンサ６の直流電圧を越えるとダイオ
ード２及び５が導通し、また交流電圧ｅが負の期間で、
この値がコンデンサ６の直流電圧を越えるとダイオード
３及び４が導通し、交流電源１からは第７図（ｂ）に示
すような、幅が狭く、ピーク値の大きな電流ｉが整流回
路に流れ込み、整流されてコンデンサ６と負荷７との並
列回路に供給される。

次に、第８図（ａ）は第７図（ａ）における交流電源１
と整流回路の交流入力側との間に交流リアクトル１１を
接続してなる他の従来例を示している。

その動作は第７図と同様であるが、この従来例における
電源電流ｉの波形は、第８図（ｂ）に示すように、交流
リアクトル１１の作用によって第７図（ｂ）に比ベピー
ク値が小さくなっている。

また、第９図（ａ）は更に別の従来例であり、第７図（
ａ）の整流回路の直流出力側とコンデンサ６との間に平
滑用の直流リアクトル１２を接続したものである。その
動作は第７図の従来例と同様であるが、電源電流ｉの波
形は周知の如く図示のような方形波交流となる。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来例（第７図〜第９図）においては、電源電
流に多くの奇数次高調波が含まれることが知られている
１例えば、第９図の従来例において電源電流ｉに含まれ
る高調波は、基本波に対して第３調波が３３％、第５調
波が２０％、第７調波が１４％となっている。この結果
として電源ラインの電圧波形を歪ませることになり、同
じ電源ラインに接続されている他の機器を誤動作させた
り、高調波成分によって加熱させるなどの高調波障害を
引き起こす問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、交流入力電流の高調波成分を
低減して種々の高調波障害の発生を未然に防止するよう
にした直流電源装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、整流回路に、直
流電圧の一方の極性にかかる第１及び第２の直流出力端
子と、他方の極性にかがる第３の直流出力端子とを設け
、第１の直流出力端子を直流リアクトルの整流回路側端
子に接続し、かつ、第２の直流出力端子を前記直流リア
クトルの中間タップに接続すると共に、第３の直流出力
端子を前記コンデンサの非直流リアクトル側端子に接続
したものである。

（作用）本発明によれば、交流電源電圧がコンデンサの直流電圧
より高い時には、交流電源から整流回路。

直流リアクトルの中間タップを通してコンデンサと負荷
とに電流が流れる。一方、電源電圧がコンデンサの直流
電圧より低い時には、交流電源から整流回路及び直流リ
アクトル全体を通してコンデンサと負荷とに電流が流れ
る。この時、例えば直流リアクトルのインダクタンスの
１／２の点に中間タップを設けると、電源電圧がコンデ
ンサの直流電圧より高い時の電流と低い時の電流との比
率はほぼ１／２となり、電源電流が階段状の波形になっ
て高調波が低減される。

（実施例）以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図及び第２図は本発明の第１実施例であり、
交流電源が単相２線式である場合を示している。

第１図（、）において、交流電源ｌはダイオード２〜５
及び８，９から構成された整流回路の交流入力側に接続
されている。また、上記整流回路の第１及び第２の正極
出力端子Ｐ０．Ｐ２のうち第１の正極出力端子Ｐ□は中
間タップ付の直流リアクトル１０の一方の端子に接続さ
れていると共に、第２の正極出力端子Ｐ２はリアクトル
１０の中間タップに接続され、更に、整流回路の負極出
力端子Ｎは、リアクトル１０の他方の端子に一端が接続
された平滑用のコンデンサ６と負荷７との並列回路の他
端に接続されている。

このような構成において、交流電源１の電源電圧ｅが正
で、その電圧値がコンデンサ６の直流電圧値より高い時
は、交流電源１からダイオード８、端子Ｐ２．リアクト
ル１０の中間タップ、リアクトル１０のコンデンサ６側
の端子、コンデンサ６と負荷７との並列回路、端子Ｎ及
びダイオード５を通って第１図（ｂ）に示す電流■１が
流れ、また電源電圧ｅが正で、その電圧値がコンデンサ
６の直流電圧値より低い時は、交流電源１からダイオー
ド２、リアクトルｌＯの整流回路側端子すなわち端子Ｐ
１、リアクトルＩＯのコンデンサ６側端子、コンデンサ
６と負荷７との並列回路、端子Ｎ及びダイオード５を通
って第１図（ｂ）に示す電流工、が流れる。

この動作モードでの電流工、及び工、の値は、リアクト
ル１０の全巻数に対する中間タップとコンデンサ６側端
子間の巻数の比ｎ、つまりインダクタンスの比で決まり
、１．＝ｎＸ１．どなる。従って、この比を適当な値に
設定することにより、電源電流ｉの波形は、第１図（ｂ
）の正の半波期間に示すような階段状の波形となる。

交流電源１の電源電圧ｅが負の場合も同様であり、電源
電圧の絶対値がコンデンサ６の直流電圧より高い時は、
交流電源１からダイオード９、端子Ｐ２．リアクトル１
０の中間タップ、リアクトル１０のコンデンサ６側の端
子、コンデンサ６と負荷７との並列回路、端子Ｎ及びダ
イオード３を通って電流Ｉ、が流れ、また電源電圧の絶
対値がコンデンサ６の直流電圧より低い時は、交流電源
１からダイオード４、リアクトル１０の整流回路側端子
すなわち端子Ｐ１、リアクトル１０のコンデンサ６側端
子、コンデンサ６と負荷７との並列回路、端子Ｎ及びダ
イオード３を通って電流Ｉ２が流れる。

この動作モードでの電流１１及びＩ２の値も前記同様に
ｌ２＝ｎＸＩ、となり、電源電流ｉの波形は、第１図（
ｂ）の負の半波期間に示すような階段状の波形となる。

以上のようにこの実施例によれば、電源電流ｉの波形が
その正負にわたって階段状になるため、電源電流ｉに含
まれる奇数次高調波は少なくなる。

次いで、第２図は第１実施例の変形例であり、整流回路
に１つの正極出力端子Ｐと２つの負極出力端子Ｎ１．Ｎ
、とを設けた構成である。この動作は第１図の場合と同
様であるため、説明を省略する。

次に、第３図及び第４図は本発明の第２実施例であり、
この実施例は交流電源１が単相３線式の場合のものであ
る。すなわち、第３図は、ダイオード２，４，８．９か
らなる整流回路の出力を１つの負極出力端子Ｎと第１及
び第２の正極出力端子Ｐ工、Ｐ２とした時の構成であり
、また、第４図は整流回路の出力を１つの正極出力端子
Ｐと第１及び第２の負極出力端子Ｎ１．Ｎ、とした時の
構成である。なお、この実施例における動作は第１実施
例と同様に考えることができるため、詳述を省略する。

次いで、第５図は本発明の第３実施例であり、この実施
例は第１実施例にかかる第１図及び第２図の構成を組合
せたもので、交流電源１が単相２線式である倍電圧整流
回路により構成されている。

なお、図において８ａ、８ｂはダイオード、１０ａ。

１０ｂは中間タップ付の直流リアクトル、６ａ、６ｂは
コンデンサを示す。

この動作を説明すると、交流電源電圧が正で、その電圧
値がコンデンサ６ａの直流電圧値より高い時は、交流電
源１からダイオード８ａ、リアクトルｌｏｇの中間タッ
プ、リアクトル１０ａのコンデンサ６８側端子、コンデ
ンサ６ａ及び負荷７とコンデンサ６ｂとの直列回路を各
々通る経路で第１図（ｂ）に示した電流１□が流れ、ま
た交流電源電圧が正で、その電圧値がコンデンサ６ａの
直流電圧値より低い時は、交流電源１からダイオード２
、リアクトル１０ａの整流回路側端子、リアクトル１０
ａのコンデンサ６ａ側端子、コンデンサ６ａ及び負荷７
とコンデンサ６ｂとの直列回路を各々通る経路で第１図
（ｂ）に示した電流Ｉ２が流れる。

交流電源電圧が負の場合も同様であり、交流型ｇ電圧の
絶対値がコンデンサ６ｂの直流電圧値より高い時は、交
流電源１からコンデンサ６ｂ及びコンデンサ６ａと負荷
７との直列回路を各々通る経路を経て、リアクトルｌＯ
ｂのコンデンサ６ｂ側端子、リアクトル］、Ｏｂの中間
タップ及びダイオード８ｂを通る経路で電流工、が流れ
、また電ｇ電圧の絶対値がコンデンサ６ｂの直流電圧値
より低い時は、交流電源１からコンデンサ６ｂ及びコン
デンサ６ａと負荷７との直列回路を各々通る経路を経て
、リアクトルｌＯｂのコンデンサ６ｂ側端子、リアクト
ルＩＣ１ｂのダイオード３側端子及びダイオード３を通
る経路で電流■２が流れる。

この実施例においても、前記電流１．、Ｉ、の大きさは
りアクドルｌＯの中間タップの位置によって決まり、電
源電流ｉは正負にわたってその波形が階段状になるため
、奇数次高調波の含有率が少なくなる。

第６図は本発明の第４実施例を示しており、この実施例
は第２実施例にかかる第３図及び第４図の構成を組合わ
せたもので、交流電源１が単相３線式である倍電圧整流
回路を有する例である。なお、この実施例の動作は第３
実施例と同一であるため、説明を省略する。

上記第３及び第４実施例では、負荷７に加わる直流電圧
が第１及び第２実施例の２倍になるため、特に高電圧に
て駆動される負荷に対する直流電源装置として有益であ
る。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、整流回路と中間タップ付
の直流リアクトルとの接続構成を変更したことにより、
電源電流波形が階段状になるため、リアクトルの中間タ
ップの位置を適切に選択すれば、電源電流に含まれる高
調波が例えば第３調波では５％、第５ｔＡ波では５％、
第７調波では１５％となり、従来例に比べて高調波成分
を大幅に低減することができる。これにより、電源ライ
ンにおける電圧波形の歪を少なくして種々の高調波障害
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）は本発明の第１実施例を示す回路図。同（ｂ）はその動作を説明するための電源電圧及び電源
電流の波形図、第２図はこの実施例の変形例を示す回路
図、第３図は本発明の第２実施例を示す回路図、第４図
はこの実施例の変形例を示す回路図、第５図は本発明の
第３実施例を示す回路図、第６図は本発明の第４実施例
を示す回路図、第７図（ａ）、第８図（ａ）、第９図（
ａ）はそれぞれ従来例を示す回路図、第７図（ｂ）、第
８図（ｂ）、第９図（ｂ）は上記各従来例の動作をそれ
ぞれ説明するための電源電圧及び電源電流の波形図であ
る。１・・・交流電源２−５，８，８　ａ、８　ｂ、９，９　ａ、９ｂ−ダイ
オード６．６　ａ　、６　ｂ・・・コンデンサ　　７・
・・負荷１０．１０ａ　、１０ｂ・・・中間タップ付直
流すアクトルＰ、Ｐ工、Ｐ、、Ｎ、Ｎ□、Ｎ２・・・直
流出力端子第３図

Claims

【特許請求の範囲】交流電源と、その出力側に接続された整流回路と、この
整流回路の出力側に接続された直流リアクトル及びコン
デンサからなる平滑回路とを備え、前記コンデンサの両
端に接続された負荷に直流電圧を供給する直流電源装置
において、前記整流回路は直流電圧の一方の極性にかかる第１及び
第２の直流出力端子と、他方の極性にかかる第３の直流
出力端子とを備え、前記第１の直流出力端子を前記直流
リアクトルの整流回路側端子に接続し、かつ、前記第２
の直流出力端子を前記直流リアクトルの中間タップに接
続すると共に、前記第３の直流出力端子を前記コンデン
サの非直流リアクトル側端子に接続したことを特徴とす
る直流電源装置。