JP2000324843A - 電源装置とその電源装置を備えた空気調和機 - Google Patents
電源装置とその電源装置を備えた空気調和機Info
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- JP2000324843A JP2000324843A JP11135296A JP13529699A JP2000324843A JP 2000324843 A JP2000324843 A JP 2000324843A JP 11135296 A JP11135296 A JP 11135296A JP 13529699 A JP13529699 A JP 13529699A JP 2000324843 A JP2000324843 A JP 2000324843A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率でかつ入力電流の導通角を広げて力率
を改善させ、入力電流の高調波成分を低減させる。 【解決手段】 交流電源1を整流して脈流電圧を出力す
る整流回路2および平滑コンデンサ4、整流回路の入力
側に接続したリアクトル3からなる主回路Aと、前記リ
アクトルを介して交流電源に接続し脈流電圧を出力する
補助整流回路6、この補助整流回路の出力間に直列接続
した複数のコンデンサ8a、8b、このコンデンサとそ
れぞれ並列に接続した複数のスイッチング手段7a、7
b、この各スイッチング手段がオン状態の時にそれぞれ
のコンデンサに充電された電荷が前記各スイッチング手
段に逆流するのを防止する整流素子9a、9bからなる
補助回路Bを備え、前記主回路の出力と前記補助回路の
出力を電気的に接続して、負荷電流の多くを主回路に流
し、整流素子での損失を大幅に低減し、かつ電源高調波
成分も抑制する。
を改善させ、入力電流の高調波成分を低減させる。 【解決手段】 交流電源1を整流して脈流電圧を出力す
る整流回路2および平滑コンデンサ4、整流回路の入力
側に接続したリアクトル3からなる主回路Aと、前記リ
アクトルを介して交流電源に接続し脈流電圧を出力する
補助整流回路6、この補助整流回路の出力間に直列接続
した複数のコンデンサ8a、8b、このコンデンサとそ
れぞれ並列に接続した複数のスイッチング手段7a、7
b、この各スイッチング手段がオン状態の時にそれぞれ
のコンデンサに充電された電荷が前記各スイッチング手
段に逆流するのを防止する整流素子9a、9bからなる
補助回路Bを備え、前記主回路の出力と前記補助回路の
出力を電気的に接続して、負荷電流の多くを主回路に流
し、整流素子での損失を大幅に低減し、かつ電源高調波
成分も抑制する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用や民生用の
電子機器に交流を直流に変換して電源を供給する電源装
置とその電源装置を備えた空気調和機に関するものであ
る。
電子機器に交流を直流に変換して電源を供給する電源装
置とその電源装置を備えた空気調和機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より交流−直流変換回路として交流
電圧をダイオ−ド整流回路に入力して脈流電圧を得て、
これをコンデンサにより平滑して直流電圧を得るコンデ
ンサインプット型整流回路が様々な分野で用いられてい
る。そして、この整流回路の入力電流は電流導通角が狭
くなり力率が悪く、無効電力が多いため電力の有効利用
が出来ない上に多くの高調波成分を含んでおり同一電源
系統に接続された機器への障害が問題となっている。
電圧をダイオ−ド整流回路に入力して脈流電圧を得て、
これをコンデンサにより平滑して直流電圧を得るコンデ
ンサインプット型整流回路が様々な分野で用いられてい
る。そして、この整流回路の入力電流は電流導通角が狭
くなり力率が悪く、無効電力が多いため電力の有効利用
が出来ない上に多くの高調波成分を含んでおり同一電源
系統に接続された機器への障害が問題となっている。
【0003】そこで、前記力率を改善して高調波成分を
低減する技術として従来より図4に示す回路構成の電源
装置が用いられている。図4において、101は交流電
源、102は入力電流の急竣な変化を抑制するリアクト
ル、103は交流電圧から脈流電圧を得る整流回路、1
04は整流回路103の脈流電圧を平滑して略直流の電
圧を得るコンデンサ、105はコンデンサ104間に接
続して、この電源装置から直流電源を供給される負荷で
ある。
低減する技術として従来より図4に示す回路構成の電源
装置が用いられている。図4において、101は交流電
源、102は入力電流の急竣な変化を抑制するリアクト
ル、103は交流電圧から脈流電圧を得る整流回路、1
04は整流回路103の脈流電圧を平滑して略直流の電
圧を得るコンデンサ、105はコンデンサ104間に接
続して、この電源装置から直流電源を供給される負荷で
ある。
【0004】この電源装置では、交流電源101から入
力した交流電圧を整流回路103により脈流電圧に変換
する際にリアクトル102を挿入しているので、入力電
流の突入を緩和させることができ、結果として電流導通
角を広げて力率を改善して入力電流に含まれる高調波成
分を減少させることができる。このように図4に示す電
源装置は、簡単な構成の受動部品であるリアクトルを設
けることで力率を改善することができるため様々な機器
に利用されている。
力した交流電圧を整流回路103により脈流電圧に変換
する際にリアクトル102を挿入しているので、入力電
流の突入を緩和させることができ、結果として電流導通
角を広げて力率を改善して入力電流に含まれる高調波成
分を減少させることができる。このように図4に示す電
源装置は、簡単な構成の受動部品であるリアクトルを設
けることで力率を改善することができるため様々な機器
に利用されている。
【0005】また、従来の電源装置として図5に示すよ
うな回路構成のものもある。図5において、交流電源1
01を整流する整流回路103と、この整流回路103
の脈流電圧の出力側に接続されたリアクトル102と、
入力電流の電流経路をオン、オフさせる複数のスイッチ
ング手段106a、106bと、複数のコンデンサ10
7a、107bと、このコンデンサ107a、107b
に充電された電荷がスイッチング手段106a、106
bに逆流するのを防止する複数の整流素子108a、1
08bから構成される力率改善回路と、この力率改善回
路の出力電圧を平滑して略直流電圧を得る平滑コンデン
サ104と、交流電源101のゼロクロスを検出するゼ
ロクロス検出回路111からの同期信号に基づいて力率
改善回路のスイッチング手段106a、106bをオ
ン、オフさせるパルス信号を生成して出力するパルス信
号制御手段109と、パルス信号を受けてスイッチング
手段106a、106bを駆動させる駆動回路110と
を具備している。そして、パルス信号制御手段109は
交流電源電圧の半周期において複数のスイッチング手段
106a、106bのうち、少なくとも一つを所定時間
オンさせるパルス信号を出力するようにしたものであ
る。
うな回路構成のものもある。図5において、交流電源1
01を整流する整流回路103と、この整流回路103
の脈流電圧の出力側に接続されたリアクトル102と、
入力電流の電流経路をオン、オフさせる複数のスイッチ
ング手段106a、106bと、複数のコンデンサ10
7a、107bと、このコンデンサ107a、107b
に充電された電荷がスイッチング手段106a、106
bに逆流するのを防止する複数の整流素子108a、1
08bから構成される力率改善回路と、この力率改善回
路の出力電圧を平滑して略直流電圧を得る平滑コンデン
サ104と、交流電源101のゼロクロスを検出するゼ
ロクロス検出回路111からの同期信号に基づいて力率
改善回路のスイッチング手段106a、106bをオ
ン、オフさせるパルス信号を生成して出力するパルス信
号制御手段109と、パルス信号を受けてスイッチング
手段106a、106bを駆動させる駆動回路110と
を具備している。そして、パルス信号制御手段109は
交流電源電圧の半周期において複数のスイッチング手段
106a、106bのうち、少なくとも一つを所定時間
オンさせるパルス信号を出力するようにしたものであ
る。
【0006】この図5の構成によって、平滑コンデンサ
104における略直流電圧よりも交流電源101の瞬時
電圧が低く、交流電源101の電流導通の無い期間にお
いても、スイッチング手段106a、106bおよびコ
ンデンサ107a、107bおよび整流素子108a、
108bを介して電流を流すことができ、交流電源10
1の電流導通角が広がり、高い力率を得ることができ、
安価で簡単な構成および制御により高調波成分を抑制し
て低損失な電源装置を実現している。
104における略直流電圧よりも交流電源101の瞬時
電圧が低く、交流電源101の電流導通の無い期間にお
いても、スイッチング手段106a、106bおよびコ
ンデンサ107a、107bおよび整流素子108a、
108bを介して電流を流すことができ、交流電源10
1の電流導通角が広がり、高い力率を得ることができ、
安価で簡単な構成および制御により高調波成分を抑制し
て低損失な電源装置を実現している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す従来の電源装置では、力率改善の効果が小さく十分
な力率を得ることできていなかった。また、この回路構
成で高力率を得るためには、リアクトル102の値を大
きくする必要があり、この事は構成部品の大型化とそれ
に伴う電力損失の増加を招くという課題を有していた。
示す従来の電源装置では、力率改善の効果が小さく十分
な力率を得ることできていなかった。また、この回路構
成で高力率を得るためには、リアクトル102の値を大
きくする必要があり、この事は構成部品の大型化とそれ
に伴う電力損失の増加を招くという課題を有していた。
【0008】また、図5に示す従来の電源装置では、比
較的簡単な構成および制御により高力率を得ることがで
き、スイッチング手段106a、106bにおけるスイ
ッチング周波数が電源周波数と同一であるために損失が
少ないことや高調波成分の発生ノイズが少ないために、
ノイズフィルタ回路における損失の増加を防止できると
いった利点を有しているが、整流素子を介して負荷に電
流が供給されるために整流素子での電力損失が大きく、
かつ整流素子の定格の大きいものが必要であるといった
課題を有していた。
較的簡単な構成および制御により高力率を得ることがで
き、スイッチング手段106a、106bにおけるスイ
ッチング周波数が電源周波数と同一であるために損失が
少ないことや高調波成分の発生ノイズが少ないために、
ノイズフィルタ回路における損失の増加を防止できると
いった利点を有しているが、整流素子を介して負荷に電
流が供給されるために整流素子での電力損失が大きく、
かつ整流素子の定格の大きいものが必要であるといった
課題を有していた。
【0009】そこで本発明は、リアクトルの大型化や電
力損失の増加を防止するとともに、整流手段による電力
の損失増加を防止して高効率の電源装置を提供すること
を目的とするものである。
力損失の増加を防止するとともに、整流手段による電力
の損失増加を防止して高効率の電源装置を提供すること
を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、交流電源から直流電圧を得る整流回路およ
び平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に電力を
供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流電源か
ら直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回路の出
力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコンデンサ
とそれぞれ並列に接続した複数のスイッチング手段、こ
の各スイッチング手段がオン状態の時にそれぞれのコン
デンサに充電された電荷が前記各スイッチング手段に逆
流するのを防止する整流素子からなる補助回路を備え、
前記主回路の出力と前記補助回路の出力を電気的に接続
してなる電源装置である。
に本発明は、交流電源から直流電圧を得る整流回路およ
び平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に電力を
供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流電源か
ら直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回路の出
力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコンデンサ
とそれぞれ並列に接続した複数のスイッチング手段、こ
の各スイッチング手段がオン状態の時にそれぞれのコン
デンサに充電された電荷が前記各スイッチング手段に逆
流するのを防止する整流素子からなる補助回路を備え、
前記主回路の出力と前記補助回路の出力を電気的に接続
してなる電源装置である。
【0011】上記構成によれば、補助回路が主回路に含
まれないため整流素子での電力損失が大幅に低減され、
かつ電源高調波成分も抑制される。
まれないため整流素子での電力損失が大幅に低減され、
かつ電源高調波成分も抑制される。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の電源装置における請求項
1に記載の発明は、交流電源から直流電圧を得る整流回
路および平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に
電力を供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流
電源から直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回
路の出力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコン
デンサとそれぞれ並列に接続し、交互にオン、オフする
複数のスイッチング手段、この各スイッチング手段がオ
ン状態の時にそれぞれのコンデンサに充電された電荷が
前記各スイッチング手段に逆流するのを防止する整流素
子からなる補助回路を備え、前記主回路の出力と前記補
助回路の出力を電気的に接続してなるものである。
1に記載の発明は、交流電源から直流電圧を得る整流回
路および平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に
電力を供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流
電源から直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回
路の出力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコン
デンサとそれぞれ並列に接続し、交互にオン、オフする
複数のスイッチング手段、この各スイッチング手段がオ
ン状態の時にそれぞれのコンデンサに充電された電荷が
前記各スイッチング手段に逆流するのを防止する整流素
子からなる補助回路を備え、前記主回路の出力と前記補
助回路の出力を電気的に接続してなるものである。
【0013】上記構成において、交流電源電圧が整流後
の脈流電圧よりも低く電流導通の無い期間において電源
電流を補助回路に流して電流導通角を広げられるととも
に、高調波成分を抑制しながら負荷電流の多くを主回路
から供給し、補助回路に負荷電流が流れなくできる。
の脈流電圧よりも低く電流導通の無い期間において電源
電流を補助回路に流して電流導通角を広げられるととも
に、高調波成分を抑制しながら負荷電流の多くを主回路
から供給し、補助回路に負荷電流が流れなくできる。
【0014】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
記載に係る発明において主回路における整流回路と平滑
コンデンサとこれらを接続する手段とで発生する電圧降
下を、補助回路における補助整流回路とコンデンサと整
流素子とで発生する電圧降下に比べて、同等以下にした
のものである。
記載に係る発明において主回路における整流回路と平滑
コンデンサとこれらを接続する手段とで発生する電圧降
下を、補助回路における補助整流回路とコンデンサと整
流素子とで発生する電圧降下に比べて、同等以下にした
のものである。
【0015】上記構成において、より多くの負荷電流が
主回路を経由して負荷に流れるようになってより低損失
になり、かつ補助回路の電流定格が低減される。
主回路を経由して負荷に流れるようになってより低損失
になり、かつ補助回路の電流定格が低減される。
【0016】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
記載に係る発明において補助回路のうち、少なくとも補
助整流回路とスイッチング手段と整流素子とを同一の配
線手段に設けて一体化したものである。
記載に係る発明において補助回路のうち、少なくとも補
助整流回路とスイッチング手段と整流素子とを同一の配
線手段に設けて一体化したものである。
【0017】上記構成において、補助回路を主回路とは
別に独立して備えられ、電源高調波電流の対応がなされ
ていない電源装置にも補助回路の機能を付加できる。
別に独立して備えられ、電源高調波電流の対応がなされ
ていない電源装置にも補助回路の機能を付加できる。
【0018】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
記載に係る発明において補助回路のスイッチング手段の
うち、一つを交流電源のおおむねゼロ電圧付近でオンと
し、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等し
くなる時にオフし、次の交流電源のゼロ電圧付近におい
て、もう一方のスイッチング手段を前記同様にオンと
し、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等し
くなる時にオフするように順次繰り返す構成としたもの
である。
記載に係る発明において補助回路のスイッチング手段の
うち、一つを交流電源のおおむねゼロ電圧付近でオンと
し、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等し
くなる時にオフし、次の交流電源のゼロ電圧付近におい
て、もう一方のスイッチング手段を前記同様にオンと
し、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等し
くなる時にオフするように順次繰り返す構成としたもの
である。
【0019】上記構成において、リアクトルに流れる電
流が不連続にならないから、リアクトルからの音・振動
が大幅に低減される。また、電源側の電圧と電源装置の
負加電圧との関係のみでスイッチング手段をオン、オフ
させることができて、負荷変動、電源電圧の変動にも自
動的に追従する。
流が不連続にならないから、リアクトルからの音・振動
が大幅に低減される。また、電源側の電圧と電源装置の
負加電圧との関係のみでスイッチング手段をオン、オフ
させることができて、負荷変動、電源電圧の変動にも自
動的に追従する。
【0020】また、請求項5に記載の発明は、空気調和
機に請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電源装
置を用いたもので、高力率で入力電流に含まれる高調波
成分を抑えて低損失の空気調和機になる。
機に請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電源装
置を用いたもので、高力率で入力電流に含まれる高調波
成分を抑えて低損失の空気調和機になる。
【0021】
【実施例】以下本発明の実施例について、図1〜図3を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0022】(実施例1)本発明電源装置の実施例1の
発明につき、図1、図2に従い説明する。図1は電源装
置の回路構成図、図2は回路構成における主要部の波形
図である。この電源装置は、交流電源1に接続された主
回路Aと補助回路Bから構成されている。そして、主回
路Aは整流回路2、リアクトル3、平滑コンデンサ4か
ら構成されている。整流回路2は、複数のダイオ−ド等
の整流素子2a、2b、2c,2dにより構成され、交
流電圧を整流して脈流電圧を出力する。リアクトル3は
交流電源1と整流回路2間に接続され力率を改善するも
ので、珪素鋼板コアとこれに巻いた導線コイルから構成
されている。平滑コンデンサ4は整流回路2の脈流の直
流電圧を平滑する電解コンデンサである。5は主回路A
より直流電力を供給されるインバ−タ装置等の負荷であ
る。
発明につき、図1、図2に従い説明する。図1は電源装
置の回路構成図、図2は回路構成における主要部の波形
図である。この電源装置は、交流電源1に接続された主
回路Aと補助回路Bから構成されている。そして、主回
路Aは整流回路2、リアクトル3、平滑コンデンサ4か
ら構成されている。整流回路2は、複数のダイオ−ド等
の整流素子2a、2b、2c,2dにより構成され、交
流電圧を整流して脈流電圧を出力する。リアクトル3は
交流電源1と整流回路2間に接続され力率を改善するも
ので、珪素鋼板コアとこれに巻いた導線コイルから構成
されている。平滑コンデンサ4は整流回路2の脈流の直
流電圧を平滑する電解コンデンサである。5は主回路A
より直流電力を供給されるインバ−タ装置等の負荷であ
る。
【0023】一方、補助回路Bの構成は、補助整流回路
6、スイッチング手段7a、7b、コンデンサ8a、8
b、整流素子9a、9bからなる。補助整流回路6は複
数のダイオード等の整流素子6a、6b、6c、6dに
より構成され、リアクトル3を介して交流電圧を整流し
て脈流の直流電圧を出力する。スイッチング手段7a、
7bは、例えばトランジスタ(IGBTやFET)によ
り構成され、2つの小容量の電解コンデンサからなるコ
ンデンサ8a,8bと整流用ダイオードからなる2つの
整流素子9a,9bと環状の回路をそれぞれ構成してい
る。そして、2つのスイッチング手段7a、7bの直列
接続の中点と2つのコンデンサ8a、8bの直列接続の
中点とを互いに接続し、スイッチング手段7aとコンデ
ンサ8aとは整流素子9aを介して接続し、またスイッ
チング手段7bとコンデンサ8bとは整流素子9bを介
して接続したものである。また、2つのスイッチング手
段7a、7bは、それぞれベース駆動回路からなるスイ
ッチ駆動手段10により増幅駆動される。スイッチ駆動
手段10は、ベース駆動信号として交流電源1における
電源電圧のゼロクロスを検出し、そのタイミングを出力
するゼロクロス検出手段11からの信号を負荷条件に応
じたパルス幅を出力するパルス信号制御手段12に基づ
いて出力する。主回路Aと補助回路Bとは負荷5に対し
て並列接続されており,それぞれから電力を供給してい
る。
6、スイッチング手段7a、7b、コンデンサ8a、8
b、整流素子9a、9bからなる。補助整流回路6は複
数のダイオード等の整流素子6a、6b、6c、6dに
より構成され、リアクトル3を介して交流電圧を整流し
て脈流の直流電圧を出力する。スイッチング手段7a、
7bは、例えばトランジスタ(IGBTやFET)によ
り構成され、2つの小容量の電解コンデンサからなるコ
ンデンサ8a,8bと整流用ダイオードからなる2つの
整流素子9a,9bと環状の回路をそれぞれ構成してい
る。そして、2つのスイッチング手段7a、7bの直列
接続の中点と2つのコンデンサ8a、8bの直列接続の
中点とを互いに接続し、スイッチング手段7aとコンデ
ンサ8aとは整流素子9aを介して接続し、またスイッ
チング手段7bとコンデンサ8bとは整流素子9bを介
して接続したものである。また、2つのスイッチング手
段7a、7bは、それぞれベース駆動回路からなるスイ
ッチ駆動手段10により増幅駆動される。スイッチ駆動
手段10は、ベース駆動信号として交流電源1における
電源電圧のゼロクロスを検出し、そのタイミングを出力
するゼロクロス検出手段11からの信号を負荷条件に応
じたパルス幅を出力するパルス信号制御手段12に基づ
いて出力する。主回路Aと補助回路Bとは負荷5に対し
て並列接続されており,それぞれから電力を供給してい
る。
【0024】なお、パルス信号制御手段12は交流電源
1の半周期において2つのスイッチング手段7a、7b
のうち少なくとも1つを一定時間オン状態にするパルス
信号(トランジスタ駆動信号)を生成して出力するもの
であり、汎用のロジック回路或いはマイコン等で構成さ
れ、ワンショットマルチ回路などで実現している。ま
た、スイッチ駆動手段10はパルス信号制御手段12か
らのパルス信号を受けてスイッチング手段7a、7bを
駆動するものであり、トランジスタや専用IC或いは電
気的に絶縁するためにホトカプラ等を用いて構成され詳
細な説明を省略するが、一般的なベース駆動回路やゲー
ト駆動回路および電源回路などから構成される。
1の半周期において2つのスイッチング手段7a、7b
のうち少なくとも1つを一定時間オン状態にするパルス
信号(トランジスタ駆動信号)を生成して出力するもの
であり、汎用のロジック回路或いはマイコン等で構成さ
れ、ワンショットマルチ回路などで実現している。ま
た、スイッチ駆動手段10はパルス信号制御手段12か
らのパルス信号を受けてスイッチング手段7a、7bを
駆動するものであり、トランジスタや専用IC或いは電
気的に絶縁するためにホトカプラ等を用いて構成され詳
細な説明を省略するが、一般的なベース駆動回路やゲー
ト駆動回路および電源回路などから構成される。
【0025】上記構成において、代表的な制御例を示す
タイミング図である図2に従い説明すると、(a)は交
流電源1の電圧波形を示し、正弦波状の波形であるが、
従来技術の回路構成の例を示す図4における電流波形は
不連続となり電流波形(b)となる。一方、ゼロクロス
検出手段11はその出力(c)を、電源電圧のゼロクロ
スに同期して一定のパルス信号として出力し、この信号
によりパルス信号制御手段12は交流電源1の電圧の半
周期においてスイッチ駆動手段10を介してスイッチン
グ手段7a、7bに制御信号を出力する。スイッチ駆動
手段10の出力は(d)、(e)のような一定の幅を持
ったパルスを出力する。このパルスにより、スイッチン
グ手段7a、7bのそれぞれが交互に一定時間オンとな
り、交流電源1からリアクトル3および整流回路6を介
してコンデンサ8a、8bへの充電電流(f)、(g)
を、交流電源1の位相毎にそれぞれ供給する。この充電
電流は、従来技術の電流波形(b)では供給できない位
相での電流である。すなわち、交流電源1からの電源電
流は、電流波形(b)と充電電流(f)、(g)との和
である電源電流(h)となる。もちろん、負荷5には多
くを主回路Aで整流された直流電力が供給されているも
のである。
タイミング図である図2に従い説明すると、(a)は交
流電源1の電圧波形を示し、正弦波状の波形であるが、
従来技術の回路構成の例を示す図4における電流波形は
不連続となり電流波形(b)となる。一方、ゼロクロス
検出手段11はその出力(c)を、電源電圧のゼロクロ
スに同期して一定のパルス信号として出力し、この信号
によりパルス信号制御手段12は交流電源1の電圧の半
周期においてスイッチ駆動手段10を介してスイッチン
グ手段7a、7bに制御信号を出力する。スイッチ駆動
手段10の出力は(d)、(e)のような一定の幅を持
ったパルスを出力する。このパルスにより、スイッチン
グ手段7a、7bのそれぞれが交互に一定時間オンとな
り、交流電源1からリアクトル3および整流回路6を介
してコンデンサ8a、8bへの充電電流(f)、(g)
を、交流電源1の位相毎にそれぞれ供給する。この充電
電流は、従来技術の電流波形(b)では供給できない位
相での電流である。すなわち、交流電源1からの電源電
流は、電流波形(b)と充電電流(f)、(g)との和
である電源電流(h)となる。もちろん、負荷5には多
くを主回路Aで整流された直流電力が供給されているも
のである。
【0026】従って、通電電流位相が広がったことにな
り,十分に高い力率を得ることができ、入力電流に含ま
れる高調波成分を抑制することができるものである。
り,十分に高い力率を得ることができ、入力電流に含ま
れる高調波成分を抑制することができるものである。
【0027】また、整流素子9aは、スイッチング手段
7aがオンしたときにコンデンサ8aをショートさせな
いために不可欠であり、整流素子9bもまた同様であ
る。
7aがオンしたときにコンデンサ8aをショートさせな
いために不可欠であり、整流素子9bもまた同様であ
る。
【0028】また、本発明の構成によれば,従来技術を
示す図5に示す電源回路のように補助回路が主回路に含
まれず、独立しているために整流素子9a、9bに流れ
る電流は、コンデンサ8a、8bへの充電電流のみとな
り、整流素子9a、9bでの電力損失を大幅に低減する
ことができるとともに、整流素子9a、9bの電流定格
値を小さいものとすることが可能となり、コスト・サイ
ズ面で安価と小型化の利点を有するものである。
示す図5に示す電源回路のように補助回路が主回路に含
まれず、独立しているために整流素子9a、9bに流れ
る電流は、コンデンサ8a、8bへの充電電流のみとな
り、整流素子9a、9bでの電力損失を大幅に低減する
ことができるとともに、整流素子9a、9bの電流定格
値を小さいものとすることが可能となり、コスト・サイ
ズ面で安価と小型化の利点を有するものである。
【0029】以上実施例1から明らかなように本発明の
電源装置によれば、本来交流電源電圧が整流後の脈流電
圧よりも低く電流導通の無い期間において電源電流を補
助回路に流し、電流導通角を広げて十分に高い力率を得
ることが可能になり、安価で簡単な構成にできるととも
に、制御により高調波成分を抑制しながら、負荷電流の
多くを主回路から供給することができ、一方、補助回路
に負荷電流が流れないため、低損失かつ補助回路の回路
素子の電流定格を低減できる電源装置を提供することが
できるものである。
電源装置によれば、本来交流電源電圧が整流後の脈流電
圧よりも低く電流導通の無い期間において電源電流を補
助回路に流し、電流導通角を広げて十分に高い力率を得
ることが可能になり、安価で簡単な構成にできるととも
に、制御により高調波成分を抑制しながら、負荷電流の
多くを主回路から供給することができ、一方、補助回路
に負荷電流が流れないため、低損失かつ補助回路の回路
素子の電流定格を低減できる電源装置を提供することが
できるものである。
【0030】(実施例2)実施例2の発明につき、図1
に実施例1と同一構成および作用効果を奏する部分には
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
に実施例1と同一構成および作用効果を奏する部分には
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
【0031】図1において主回路Aにおける整流回路2
と平滑コンデンサ4とその配線および接続手段などで発
生する負荷電流に起因する電圧降下を、補助回路Bにお
ける補助整流回路6とコンデンサ8a、8bと整流素子
9a、9bとその配線および接続手段などで発生する負
荷電流に起因する電圧降下に比べて同等以下になるよう
に回路を構成したものである。
と平滑コンデンサ4とその配線および接続手段などで発
生する負荷電流に起因する電圧降下を、補助回路Bにお
ける補助整流回路6とコンデンサ8a、8bと整流素子
9a、9bとその配線および接続手段などで発生する負
荷電流に起因する電圧降下に比べて同等以下になるよう
に回路を構成したものである。
【0032】上記構成において、主回路A、補助回路B
の作用は実施例1で説明したとおりである。そして、負
荷5に流れる電流が大きくなればなるほど、平滑コンデ
ンサ4の端子電圧とコンデンサ8a、8bの端子電圧差
が大きくなり、負荷電流の多くが主回路Aを自ずと流れ
るようになり、整流素子9a、9bでの電力損失を大幅
に低減することができるとともに,補助整流回路6とコ
ンデンサ8a、8bでの電力損失も低減することができ
る。
の作用は実施例1で説明したとおりである。そして、負
荷5に流れる電流が大きくなればなるほど、平滑コンデ
ンサ4の端子電圧とコンデンサ8a、8bの端子電圧差
が大きくなり、負荷電流の多くが主回路Aを自ずと流れ
るようになり、整流素子9a、9bでの電力損失を大幅
に低減することができるとともに,補助整流回路6とコ
ンデンサ8a、8bでの電力損失も低減することができ
る。
【0033】(実施例3)実施例3の発明につき、実施
例1と同一構成および作用効果を奏する部分には図1に
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
例1と同一構成および作用効果を奏する部分には図1に
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
【0034】14は高熱伝導性配線基板(アルミ基板も
しくはセラミック銅配線基板等)の配線手段で、補助回
路Bのうち,少なくとも補助整流回路6の整流素子6
a、6b、6c、6dとスイッチング手段7a、7bと
整流素子9a、9bとを基板上に回路を構成して実装し
て接続し、一体化モジュールとしている。
しくはセラミック銅配線基板等)の配線手段で、補助回
路Bのうち,少なくとも補助整流回路6の整流素子6
a、6b、6c、6dとスイッチング手段7a、7bと
整流素子9a、9bとを基板上に回路を構成して実装し
て接続し、一体化モジュールとしている。
【0035】上記構成において、従来技術の図5の構成
では容易に実現できなかった主回路Aに対し補助回路B
の独立した構成が実現でき、電源高調波電流の抑制の対
応を容易にできるばかりでなく、回路の標準化、補助回
路における回路の接続が不要となるため小型化・低コス
ト化も可能になる。また、電源高調波電流の抑制の対応
がなされていない電源装置にも、本発明の配線手段を付
加すれば簡単に前記対応ができるものである。
では容易に実現できなかった主回路Aに対し補助回路B
の独立した構成が実現でき、電源高調波電流の抑制の対
応を容易にできるばかりでなく、回路の標準化、補助回
路における回路の接続が不要となるため小型化・低コス
ト化も可能になる。また、電源高調波電流の抑制の対応
がなされていない電源装置にも、本発明の配線手段を付
加すれば簡単に前記対応ができるものである。
【0036】(実施例4)実施例4の発明につき、実施
例1と同一構成および作用効果を奏する部分には図3に
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
例1と同一構成および作用効果を奏する部分には図3に
同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
【0037】13は電圧比較回路で、直流負荷電圧と交
流電源1の瞬時電圧を比較するコンパレータなどで構成
されている。そして、電圧比較回路13は実施例1にお
けるパルス信号制御手段12に代わるもので、補助回路
Bのスイッチング手段7aを交流電源1のおおむねゼロ
電圧付近でオンとし、交流電源1の瞬時電圧が直流負荷
電圧におおむね等しくなるときにオフし、次の交流電源
1のゼロ電圧付近においてスイッチング手段7bをオン
とし、交流電源1の瞬時電圧が直流負荷電圧におおむね
等しくなるときにオフすることを順次繰り返す構成にし
ている。
流電源1の瞬時電圧を比較するコンパレータなどで構成
されている。そして、電圧比較回路13は実施例1にお
けるパルス信号制御手段12に代わるもので、補助回路
Bのスイッチング手段7aを交流電源1のおおむねゼロ
電圧付近でオンとし、交流電源1の瞬時電圧が直流負荷
電圧におおむね等しくなるときにオフし、次の交流電源
1のゼロ電圧付近においてスイッチング手段7bをオン
とし、交流電源1の瞬時電圧が直流負荷電圧におおむね
等しくなるときにオフすることを順次繰り返す構成にし
ている。
【0038】上記構成において、主回路A、補助回路B
の作用は実施例1で説明したとおりである。そして、交
流電源1から供給される電源電流が不連続とならないた
めに,リアクトル3における音・振動の発生を低減でき
るものである。また、負荷の変動時に,負荷が大きくな
った場合に直流負荷電圧が低下し、スイッチ駆動手段1
0への駆動パルス幅が広がり、電源電流の通電幅が広が
り負荷電圧を持ち上げる方向に自然と機能するものであ
る。逆に負荷が小さくなった場合に直流負荷電圧が上昇
し、スイッチ駆動手段10への駆動パルス幅が狭くな
り、電源電流の通電幅が狭くなり負荷電圧を下げる方向
に自然と機能するものである。
の作用は実施例1で説明したとおりである。そして、交
流電源1から供給される電源電流が不連続とならないた
めに,リアクトル3における音・振動の発生を低減でき
るものである。また、負荷の変動時に,負荷が大きくな
った場合に直流負荷電圧が低下し、スイッチ駆動手段1
0への駆動パルス幅が広がり、電源電流の通電幅が広が
り負荷電圧を持ち上げる方向に自然と機能するものであ
る。逆に負荷が小さくなった場合に直流負荷電圧が上昇
し、スイッチ駆動手段10への駆動パルス幅が狭くな
り、電源電流の通電幅が狭くなり負荷電圧を下げる方向
に自然と機能するものである。
【0039】以上実施例4から明らかなようにこの発明
の電源装置によれば、リアクトルに流れる電流が不連続
とならないため、リアクトルからの音・振動が大幅に低
減できる。また、電源側の電圧と電源装置の負荷電圧と
の関係のみでスイッチング手段をオン、オフさせること
ができるために、負荷変動・電源電圧の変動にも自動的
に追従する制御を簡単に実現できる。
の電源装置によれば、リアクトルに流れる電流が不連続
とならないため、リアクトルからの音・振動が大幅に低
減できる。また、電源側の電圧と電源装置の負荷電圧と
の関係のみでスイッチング手段をオン、オフさせること
ができるために、負荷変動・電源電圧の変動にも自動的
に追従する制御を簡単に実現できる。
【0040】(実施例5)上記した本発明における実施
例1〜実施例4の発明においては、単に負荷5として電
源装置を説明したが、実施例5の発明では、インバ−タ
駆動式の電動圧縮機を駆動するインバータ装置を負荷5
としたものである。従って、この発明を空気調和機に適
用することが可能になり、入力電流の高調波成分が小さ
く低電力損失な空気調和機を提供することができるもの
である。
例1〜実施例4の発明においては、単に負荷5として電
源装置を説明したが、実施例5の発明では、インバ−タ
駆動式の電動圧縮機を駆動するインバータ装置を負荷5
としたものである。従って、この発明を空気調和機に適
用することが可能になり、入力電流の高調波成分が小さ
く低電力損失な空気調和機を提供することができるもの
である。
【0041】
【発明の効果】このように本発明電源装置の請求項1記
載の発明によれば、交流電源から直流電圧を得る整流回
路および平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に
電力を供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流
電源から直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回
路の出力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコン
デンサとそれぞれ並列に接続し、交互にオン、オフする
複数のスイッチング手段、この各スイッチング手段がオ
ン状態の時にそれぞれのコンデンサに充電された電荷が
前記各スイッチング手段に逆流するのを防止する整流素
子からなる補助回路を備え、前記主回路の出力と前記補
助回路の出力を電気的に接続してなるもので、低損失で
電源高調波電流を低減化した電源装置を実現することが
できる。
載の発明によれば、交流電源から直流電圧を得る整流回
路および平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に
電力を供給する主回路と、前記リアクトルを介して交流
電源から直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回
路の出力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコン
デンサとそれぞれ並列に接続し、交互にオン、オフする
複数のスイッチング手段、この各スイッチング手段がオ
ン状態の時にそれぞれのコンデンサに充電された電荷が
前記各スイッチング手段に逆流するのを防止する整流素
子からなる補助回路を備え、前記主回路の出力と前記補
助回路の出力を電気的に接続してなるもので、低損失で
電源高調波電流を低減化した電源装置を実現することが
できる。
【0042】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載に係る発明において主回路における整流回路と
平滑コンデンサとこれらを接続する手段とで発生する電
圧降下を、補助回路における補助整流回路とコンデンサ
と整流素子とで発生する電圧降下に比べて同等以下にし
たもので、さらに高効率の電源装置を提供できるもので
ある。
項1記載に係る発明において主回路における整流回路と
平滑コンデンサとこれらを接続する手段とで発生する電
圧降下を、補助回路における補助整流回路とコンデンサ
と整流素子とで発生する電圧降下に比べて同等以下にし
たもので、さらに高効率の電源装置を提供できるもので
ある。
【0043】また、請求項3に記載の発明によれば、請
求項1記載に係る発明において補助回路のうち、少なく
とも補助整流回路とスイッチング手段と整流素子とを同
一の配線手段に設けて一体化したもので、電源高調波の
抑制対応回路として小型化と標準化でき、さらに接続手
段での損失改善を実現できる。
求項1記載に係る発明において補助回路のうち、少なく
とも補助整流回路とスイッチング手段と整流素子とを同
一の配線手段に設けて一体化したもので、電源高調波の
抑制対応回路として小型化と標準化でき、さらに接続手
段での損失改善を実現できる。
【0044】また、請求項4に記載の発明によれば、請
求項1記載に係る発明において補助回路のスイッチング
手段のうち、一つを交流電源のおおむねゼロ電圧付近で
オンとし、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむ
ね等しくなるときにオフし、次の交流電源のゼロ電圧付
近において、もう一方のスイッチング手段を同様にオン
とし、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等
しくなるときにオフすることを順次繰り返すもので、負
荷変動や電源電圧の変動に追従する電源装置を簡易な制
御により実現できる。
求項1記載に係る発明において補助回路のスイッチング
手段のうち、一つを交流電源のおおむねゼロ電圧付近で
オンとし、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむ
ね等しくなるときにオフし、次の交流電源のゼロ電圧付
近において、もう一方のスイッチング手段を同様にオン
とし、交流電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等
しくなるときにオフすることを順次繰り返すもので、負
荷変動や電源電圧の変動に追従する電源装置を簡易な制
御により実現できる。
【0045】また、請求項5に記載の発明によれば、請
求項1〜請求項4のいずれか1項にに記載の発明の電源
装置を、インバータ駆動の電動圧縮機を具備した空気調
和機のコンバータ回路に適用したもので、低コスト・小
型でありながら高力率で高調波成分が少なく低電力損失
の空気調和機を提供することができる。
求項1〜請求項4のいずれか1項にに記載の発明の電源
装置を、インバータ駆動の電動圧縮機を具備した空気調
和機のコンバータ回路に適用したもので、低コスト・小
型でありながら高力率で高調波成分が少なく低電力損失
の空気調和機を提供することができる。
【図1】本発明の電源装置における実施例1〜実施例3
を示す回路構成図
を示す回路構成図
【図2】同装置の実施例1〜実施例3の回路構成におけ
る主要部の波形図
る主要部の波形図
【図3】同装置の実施例4を示す回路構成図
【図4】従来例の電源装置を示す回路構成図
【図5】同電源装置の他の例を示す回路構成図
A 主回路 B 補助回路 1 交流電源 2 整流回路 3 リアクトル 4 平滑コンデンサ 5 負荷 6 補助整流回路 7a,7b スイッチング手段 8a,8b コンデンサ 9a,9b 整流素子 14 配線手段
Claims (5)
- 【請求項1】 交流電源から直流電圧を得る整流回路お
よび平滑コンデンサ、リアクトルからなり、負荷に電力
を供給する主回路と、前記リアクトルを介し交流電源か
ら直流電圧を得る補助整流回路、この補助整流回路の出
力間に直列接続した複数のコンデンサ、このコンデンサ
とそれぞれ並列に接続し、交互にオン、オフする複数の
スイッチング手段、この各スイッチング手段がオン状態
の時にそれぞれのコンデンサに充電された電荷が前記各
スイッチング手段に逆流するのを防止する整流素子から
なる補助回路を備え、前記主回路の出力と前記補助回路
の出力を電気的に接続してなる電源装置。 - 【請求項2】 主回路における整流回路と平滑コンデン
サとこれらを接続する手段とで発生する電圧降下を、補
助回路における補助整流回路とコンデンサと整流素子と
で発生する電圧降下に比べて同等以下にした請求項1記
載の電源装置。 - 【請求項3】 補助回路のうち、少なくとも補助整流回
路とスイッチング手段と整流素子とを同一の配線手段に
設けて一体化した請求項1記載の電源装置。 - 【請求項4】 補助回路のスイッチング手段のうち、一
つを交流電源のおおむねゼロ電圧付近でオンとし、交流
電源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等しくなる時
にオフし、次の交流電源のゼロ電圧付近において、もう
一方のスイッチング手段を前記同様にオンとし、交流電
源の瞬時電圧が負荷直流電圧におおむね等しくなる時に
オフするように順次繰り返す構成とした請求項1記載の
電源装置。 - 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記
載の電源装置を備えた空気調和機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135296A JP2000324843A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電源装置とその電源装置を備えた空気調和機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135296A JP2000324843A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電源装置とその電源装置を備えた空気調和機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000324843A true JP2000324843A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15148394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135296A Pending JP2000324843A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 電源装置とその電源装置を備えた空気調和機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000324843A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5427787B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2014-02-26 | 東芝キヤリア株式会社 | 三相整流装置 |
| CN104868763A (zh) * | 2014-02-26 | 2015-08-26 | 夏普株式会社 | 交直流转换装置和具有该交直流转换装置的电气设备 |
| WO2016173130A1 (zh) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | 华南理工大学 | 基于三相pwm整流与多单元不控整流的混合变换系统及其控制方法 |
| US9628003B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-04-18 | Mitsubishi Electric Corporation | Direct current power supply device, motor driving device, air conditioner, and refrigerator |
| US9692289B2 (en) | 2013-06-25 | 2017-06-27 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
| US9816737B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-11-14 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration cycle device |
| US9960703B2 (en) | 2013-09-06 | 2018-05-01 | Mitsubishi Electric Corporation | DC power-supply device and refrigeration-cycle application device including the same |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135296A patent/JP2000324843A/ja active Pending
Cited By (8)
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