JPS6258871A - チヨツパ装置の制御方法 - Google Patents

チヨツパ装置の制御方法

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JPS6258871A
JPS6258871A JP19574385A JP19574385A JPS6258871A JP S6258871 A JPS6258871 A JP S6258871A JP 19574385 A JP19574385 A JP 19574385A JP 19574385 A JP19574385 A JP 19574385A JP S6258871 A JPS6258871 A JP S6258871A
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current
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voltage
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Kiyoshi Ogawa
清 小川
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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】 [発明の技術分野] 本発明は、チョッパ装置に係り、特に並列接続してなる
複数台のチョッパ回路の電流バランスをとることができ
るチョッパ装置の制御方法に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] チョッパ装置は与えられた任意の直流電源を所定の直流
電圧あるいは直流電流C二変換できる変換装置である。
近年電子計算機用定電圧定周波電源装置にもチョッパ回
路とインバータ回路で構成することC二より、チョッパ
回路での出力定電圧制御を行い、インバータ回路(−使
用するスイッチング素子の電圧使用率を上げたり、イン
バータ回路での出力電圧制御を必要としないことから、
交流出力フィルタ回路の容量低減を行うことができる等
、チョッパ回路の応用は広がる一方である。ところがチ
ョッパ回路を使用する装置の出力容量が犬C二なるにつ
れて、チョッパ回路C二使用するスイッチング素子の数
が増えることから、素子自身の並列接続や、チョッパ回
路の並列接続した際の電流のバランスをとることが問題
となる。
ここでチョッパ回路の動作(二ついて簡単ζ二連べてお
く。第3図は従来の一相式昇圧チョッパの一例を示す回
路図で、第4図は第3図に示す回路の動作を説明するた
めのタイムチャートである。本発明の説明C二先立って
、第3図と第4図に従って、昇圧チョッパの基本動作を
説明する。第3図において、1は直流電源、4aは直流
リアクト、ル、5aはダイオード、6はコンデンサ、7
aはターンオフサイリスタ(以下GTOと記す)である
。10は昇圧チョッパの出力電圧を検出して絶縁及び制
御回路レベルC二変換し負の値で出力する直流電圧検出
回路、11は電圧基準、12は直流電圧検出回路10の
出力電圧と電圧基準11とを比較する比較器、13は比
較器I2で比較された差電圧を増幅する誤差増幅器、2
1aは誤差増幅器13の出力レベルC二応じて発振器[
4からのパルス信号の移相を動か丁移相器、22aは移
相器21aの出力パルスを絶縁及び増幅してGTO7a
のゲートに送るパルス増幅回路である。50aは前記直
流電圧検出回路10.比較器12.誤差増幅器13゜移
相器21a、パルス増幅回路22aから成る制御回路で
ある。第4図fユおいて、図示上のEar、Eaoは第
3図(二図示した電圧、IdI+ 工e++ 工d、 
Iaoは第3図に示した電流f二対応している。
定常状態では、第4図に示すようCGTO7aがONし
ている期間、直流リアクトル4aを流れる電流IdIは
分流することな(GTO7al二のみ流れ、従って負荷
電流IdOはコンデンサ6から供給されるだけで直流リ
アクトル4からは供給されない。一方、GTO7aがO
FF している期間、I、 = o 、 IdI=: 
Idでありダイオード5aを流れる電流Idはコンデン
サ6を充電する電流Icと負荷電流IdOとC部分流す
る。
尚、第3図に示すような昇圧チョッパ(ユおいてGT0
7aのON期間をTON 、 OFF期間をTOFF 
トT ルと、チョッパ入力電圧EaIとチョッパ出力電
圧B(10との間(ユは公知のとおり次の関係式が成立
する。
(1)式から明らかなよう(二、OFF期間TOFFを
短くすると、すなわちON期間を長くすると、チョッパ
出力電圧は高くなる。逆にOFF期間TOFFを長くす
ると、すなわちON期間を短くすると、チョッパ出力電
圧は低くなる。
次(二制御回路50aの動作を説明する。第3図におい
ては制御回路50aはチョッパ入力電圧ga・Iが変動
した場合C:、常にチョッパ出力電圧EdOを一定に保
つよう動作する。すなわち仮り(−チョッパ入力電圧g
dIが高くなったとすると、制御回路50aが動作する
普では、チョッパ入力電圧の変動に呼応してチョッパ出
力電圧gaoも高くなる。従って、直流電圧検出回路I
Oの出力電圧(負の値)が大きくなる。一方、電圧基準
(正の値)は一定なので、誤差増幅器13の出力は小さ
くなるよう動作する。その結果移相器21aはGTO7
a (7)ON期間TONを短くするよう動作するので
、チョッパ出力電圧は下げられる。このような自動制御
系では、電圧基準11は一定値なので、結局、チョッパ
入力電圧の変動C二対し、常に出力電圧が一定(二なる
よう制御さ幻る。このような電圧制御の方法は既C二公
知なのでこれ以上の説明は省略する。
ところで、以上説明した従来の昇圧チョッパには例えば
次のような欠点があった。即ち、第4図から明らかなよ
うζ−チョッパ入力電流I(11に含まれるリプル分が
大きいので、直流電源(%(ユ交流電源を整流した直流
電源の場合(−はその交流電源)に高調波(コよる波形
歪等の悪影響を及ぼす。
そこで、従来はチョッパ入力電流11.lI +二含ま
れるリプル分を小さくするために、第3図に示す昇圧チ
ョッパを複数台使用して各々の位相をずらして並列運転
を行うという方式がとられている。この例を第5図及び
第6図に示す。第5図は従来の二相式昇圧チョッパの一
例を示す回路図で、第6図は第5図に示す回路の動作を
説明するためのタイムチャートである。第5図g−おい
て、第3図と同一符号のものは同一機能を有するもので
あり説明を省略する。この第5図で第3図と異なる点は
、第3図では昇圧チョッパを構成する直流リアクトル、
ダイオード、 GTOが1組しかないのC二対し第5図
では2組設けられていると共(二、昇圧チョッパの各G
TOl−それぞれ移相器、パルス増幅回路が設けられて
いるので、第6図に示すよう(二〇TO7aとGTO7
bを個別(二制御できるという点である。
移相器21aと移相器21bはそれぞれ分周器15 C
より分周さhた位相差180度(電気角)のクロックパ
ルスで制御されるので、各部の電流波形は第6図(:示
すようになり、チョッパ入力電流のりプルは第4図のそ
れに比べ半分以下C二することができる。以上の説明か
ら明らかなよう(;チョツノ(をn台用いる場合は各チ
ョッパはそれぞれ分局器15+二より分局し 360’
(、気角)の位相差で運転させることC:よりチョッパ
入力電流のりプルを第4図のそれ(:比べ1.二するこ
とができる。
ところで以上説明した昇圧チョツノ(を複数台位相をず
らして並列運転を行うという方式の場合、各チョッパ間
の電流バランスをとるのが困難であるという問題があっ
た。というのは、前記(1)式から明らかなように、各
チョッパのGTOのスイッチング時間の差、すなわちO
FF期間の差があると、もし、各チョッパが並列接続さ
れていないとすれば各チョッパの出力電圧Haoが異な
ってしまうからである。さらC二詳しく述べると、実際
は各チョッパは並列接続されるので、各チョッパ出力点
は共通で同電位でなければならないから、そのためC二
はOFF期間TOFFの短い、すなわち出力電圧が高い
方のチョッパはOFF期間の長い、すなわち出力電圧が
低い方のチョッパに比べ多くの電流が流ね、チョッパ相
互間でチョッパの直流リアクトルとダイオードの合成電
圧降下に差が生じなけ4ばならない。すなわちOFF期
間TOFFの短い方のチョッパは内部殆、圧降下が犬と
なって自身の出力電圧を下げ、OFF期間TOFFの長
い方のチョッパの出力電圧ζニ一致する。
以上の説明から明らかなよう(ユ、従来は並列接続され
るチョッパ間の電流バランスをとる之めに、各チョッパ
のGTOのスイッチング時間をできる限り等しいものを
選んだり、直流リアクトルの抵抗値を大きくする必要が
あった。並列接続される各チョッパのGTOのスイッチ
ング時間をそろえることは、GTOの歩留りから考えて
容易なことではなく従って高価なものとなる。又、直流
リアクトルの抵抗値を大きくするということは、装置の
効率を著しく低下させると共に装置を大きくさせること
(ユなり得策とは言えない。結局、前述の対策を施した
としても各チョッパ間の電流バランスを十分(−とるこ
とは困難であるというのが、従来の実状であった。
「発明の目的」 本発明は上記欠点を除去するため(二なされtもので、
安価で、かつ簡単な回路構成で、容易(−並列接続さね
た複数台のチョッパ間の電流バランスをとることのでき
るチョッパ装置の制御方法を提供することを目的とする
「発明の概要」 本発明では、上記目的を達成Tるために、並列接続され
た複数台のチョッパの入力あるいは出力側より電流を取
り出して各々の電流偏差を検出した後、これらの偏差量
をチョッパ出力電圧制御系に割り込着せて前記複数台の
チョッパの電流がバランスするようチョッパの出力電圧
を制御するようC二したものである。
[発明の実施例] 本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
第1図において、第5図と同一の符号を付した部分の名
称とその動作機能は同一であり説明を省略する。
第1図1−おいて、8a、8bはチョッパ電流を検出す
る直流電流検出器、23a、23bはそれぞれ直流電流
検出器8a、8bの電流出力を所定レベルの電圧f二置
換する直流電流検出回路、24は直流電流検出回路23
a、 23b l二より電圧C二置換されたこれら電圧
の偏差を検出する電流偏差検出回路、25a、 25b
は電流偏差検出回路24の出力である電流偏差制御信号
、26a、 26bは誤差増幅器13の出力に各チョッ
パの電流偏差を割り込ませるための加算器である。
次に第1図を参照して、具体的(−前記チョッパ電流I
aHがIc1I9より大きくなった場合に制御回路50
Cが動作して前記チョッパ亀流工aH,I4Hがバラン
スされるようfユ制御される様子を説明する。
チョッパ電流の関係がIarx > Iaxz !−な
ったとするとGTO7aがGTO7bl−比較しON期
間が長くなったと考えられる。すなわち、前述の(1)
式から明らかなようにON期間が長い、言いかえればG
TO素子のデユーティ(周期(二対するON時間の比)
が大きいとその分チョッパ出力電圧が高くなる計算とな
るが2組のチョッパ回路の出力は並列に接続されるため
その分ON期間が長いチョッパは内部の電圧降下が犬と
なる様多くの電流を流す結果となる。すなわち第1図の
本発明では各チョッパの電流Idol、 I(!T2を
それぞれ直流電流検出器8a、 8b j二より検出し
、直流電流検出回路23a、 23bにより適当なレベ
ルfユ変換した後、これらの出力を電流偏差検出回路2
4で比較し、両室流の偏差を引き出して前記チョッパ出
力電圧制御系の誤差増幅器13の出力に各々異なる極性
で加算器26a、 26bに加算される。すなわち、電
流を多く流している側の加算器25a +−は誤差増幅
器13の出力極性とは異なる極性、又、電流負担の少な
い側の加算器25b [ユは誤差増幅器13の出力極性
と同一の極性で加算され、移相器21aにはGTO7a
 (7) ON期間が短かくなるよう又、移相器21b
 +−はGTO7bのO,N期間が長くなるよう作用す
ることC二よりチョッパ電流I(illが減少し、チョ
ッパ電流Id12が増加すること(ユより2組のチョッ
パ回路の電流バランスを行うものである。Id[(T、
d12の場合には電流偏差検出回路24の出力が上記と
は逆になり、GTO7aはON期間が広くなるよう、ま
念GTO7bはON期間が短くなるようζユ制御される
以上説明したよう(二本発明(二よれば、従来のように
各チョッパ間の電流バランスをとるために各チョッパの
スイッチング素子のスイッチング時間の等しいものを選
択する必要がないのでスイッチング素子を選ぶ制約条件
が大きく緩和される上、直流リアクトルもチョッパ電流
バランスのためf二抵抗値を大きくする必要もなくなる
ので装置の小形化、低コストが図れる上に装置の効率も
向上させることができる。
本実施例ではチョッパ装置として2組のチョッパ回路を
有する例を示し電圧制御を行う誤差増幅器I3を2組の
チョッパ回路(二共通C二有する場合を示したが、第2
図(二示すようにチョッパ回路釜々(ユ誤差増幅器13
a、 13bを有するチョッパ装置にも適用できる。第
2図の場合は又、電流偏差制御信号25a、 25bは
誤差増幅器13a、 13bの入力(ユあたる比較器1
3a、 13b I−加えても良い。又、2組のチョッ
パ回路を有するチョッパ装置ばかりでなく、3組以上の
チョッパ回路を有するチゴツノく装置にも適用でさ、2
m以上のチョツノ(装置の並列運転(−も適用できる。
また本実施例では、チョツノく回路のスイッチング素子
(−ターンオフサイリスタを使用したが、トランジスタ
、サイリスタ等スイッチ素子は何んでも良い。又、チョ
ツノく回路は昇圧チョッパの例を示したが降圧チョツノ
くでも適用できることは言うまでもない。
[発明の効果] 以上説明したよう(二本発明によれば、チョツノく回路
に使用する直流リアクトルのインピーダンス値を必要以
上に大きくする必要がなく使用するスイッチング特性も
特に限定する必要がなく、簡単な回路で複数のチョッパ
の電流バランスをとることができ、制約条件を大きく緩
和できるため、装置の低コスト化、小形化、効率の向上
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の他の実施例を示す回路図、第3図は従来の一相式昇
圧チョッパの一例を示す回路図、第4図は第3図(二示
す回路の動作を説明するためのタイムチャート、第5図
は従来の二相式昇圧チョッパの一例を示す回路図、第6
図は第5図に示す回路の動作を説明するためのタイムチ
ャートでおる。 1・・・直流電源   4a、 4b・・・直流リアク
トル5a、 5b・・・ダイオード 6・・・コンデン
サ7a、7b・・・ターンオアサイリスタf3a、 8
b・・・直流電流検出器 9・・・負荷10・・・直流
電圧検出回路 11・・・電圧基準12、 L2a、 
12b ・・・比較器!3.13a 、 13b −・
・誤差増幅器14・・・発根器     15・・・分
周器211.21b・・・移相器 22a、22b・・
・パルス増幅回路23a、23b・・・直流電流検出回
路24・・・電流偏差検出回路 25a、25b・・・電流偏差制御信号25a、 25
b ・−加算器50a 、 51)b 、 5(IC、
50d 、、、制御回路代理人 弁理士 則 近 憲 
佑 同  三俣弘文 第1図 5θa 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源と負荷との間に、複数のチョッパ回路を並列接
    続してなるチョッパ装置において、該チョッパ装置の出
    力電圧と基準電圧とを複数系統の制御回路系に共通に設
    けられた比較器で比較し、その差電圧で該複数系統の制
    御回路系の移相器を制御し、該チョッパ回路のパルス巾
    制御を行うとともに、該チョッパ回路の入力あるいは出
    力側より電流を取り出して、各々の電流偏差を検出した
    後、これらの偏差量をそれぞれ対応する前記移相器の補
    正信号として加え、該チョッパ回路の各々の電流がバラ
    ンスするよう該チョッパ装置の出力電圧を定電圧に制御
    するようにしたことを特徴とするチョッパ装置の制御方
    法。
JP19574385A 1984-12-17 1985-09-06 チヨツパ装置の制御方法 Pending JPS6258871A (ja)

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EP85309206A EP0185546B1 (en) 1984-12-17 1985-12-17 Control device for chopper apparatus
DE8585309206T DE3585508D1 (de) 1984-12-17 1985-12-17 Steuereinrichtung fuer zerhackervorrichtung.
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