JP2002010647A - 誘導性負荷用の直流電源装置 - Google Patents
誘導性負荷用の直流電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導性負荷用の直流電源装置をさらに改良
し、負荷を駆動する際に生じる反作用を緩和すると共に
平滑コンデンサを小型化することである。 【解決手段】 整流回路（Ｇ）を含むブリッジ接続回路
からなる直流電源装置において、第１コンデンサ（Ｋ
１）を整流回路（Ｇ）の直流側に平滑容量として橋絡接
続し、第２コンデンサ（Ｋ２）をブリッジ分岐半部の両
端間に接続して、誘導性負荷（Ｌ）の消磁エネルギの少
なくとも一部を吸収させる。整流回路（Ｇ）の正極側に
接続された両ブリッジ分岐半部のノード（１）において
ブリッジの対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半部の間
に減結合用ダイオード（Ｄ３）を接続する。
し、負荷を駆動する際に生じる反作用を緩和すると共に
平滑コンデンサを小型化することである。 【解決手段】 整流回路（Ｇ）を含むブリッジ接続回路
からなる直流電源装置において、第１コンデンサ（Ｋ
１）を整流回路（Ｇ）の直流側に平滑容量として橋絡接
続し、第２コンデンサ（Ｋ２）をブリッジ分岐半部の両
端間に接続して、誘導性負荷（Ｌ）の消磁エネルギの少
なくとも一部を吸収させる。整流回路（Ｇ）の正極側に
接続された両ブリッジ分岐半部のノード（１）において
ブリッジの対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半部の間
に減結合用ダイオード（Ｄ３）を接続する。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、整流回路を含むブリッジ接続回
路からなる、誘導性負荷用の直流電源装置に関し、特
に、前記整流回路が直流側の平滑コンデンサと共にブリ
ッジの第１対角線に配置され、前記誘導性負荷がブリッ
ジの第２対角線に配置され、前記平滑コンデンサの両極
間に位置する一対のブリッジ分岐半部のうち、第１ブリ
ッジ分岐半部が、制御可能な第１弁作用素子と第１ダイ
オードの直列回路からなり、該第１ダイオードは前記整
流回路の正極から負極に向かう電流方向に関して電流を
阻止する向きに配置され、また、第２ブリッジ分岐半部
が、制御可能な第２弁作用素子と第２ダイオードの直列
回路からなり、該第２ダイオードも前記電流方向に関し
て電流を阻止する向きに配置された直流電源装置に関す
るものである。このような構成を有する直流電源装置
は、原理的には任意の誘導性負荷を対象とする直流コン
バータに特に好適なものである。
路からなる、誘導性負荷用の直流電源装置に関し、特
に、前記整流回路が直流側の平滑コンデンサと共にブリ
ッジの第１対角線に配置され、前記誘導性負荷がブリッ
ジの第２対角線に配置され、前記平滑コンデンサの両極
間に位置する一対のブリッジ分岐半部のうち、第１ブリ
ッジ分岐半部が、制御可能な第１弁作用素子と第１ダイ
オードの直列回路からなり、該第１ダイオードは前記整
流回路の正極から負極に向かう電流方向に関して電流を
阻止する向きに配置され、また、第２ブリッジ分岐半部
が、制御可能な第２弁作用素子と第２ダイオードの直列
回路からなり、該第２ダイオードも前記電流方向に関し
て電流を阻止する向きに配置された直流電源装置に関す
るものである。このような構成を有する直流電源装置
は、原理的には任意の誘導性負荷を対象とする直流コン
バータに特に好適なものである。
【０００２】
【従来技術】いわゆる「Ｈブリッジ」として既知の電源
回路は、図１に示すように、直流に整流され、所要に応
じてコンデンサＫで平滑化された電源電圧を基礎として
おり、制御可能な２個の弁作用素子、例えば半導体スイ
ッチＶ１，Ｖ２と、制御されていない２個のダイオード
Ｄ１，Ｄ２とを具えている。商用電源回線から生じる、
いわゆる「中間電圧」は、図１に示すように、第１ブリ
ッジ対角線の接続点１，２間に印加される。また、誘導
性負荷Ｌは第２ブリッジ対角線の接続点３，４間に接続
される。負荷Ｌは、直流電圧を供給すべき任意の誘導性
負荷、例えばソレノイドコイル、モータ巻線等である。
回路は、図１に示すように、直流に整流され、所要に応
じてコンデンサＫで平滑化された電源電圧を基礎として
おり、制御可能な２個の弁作用素子、例えば半導体スイ
ッチＶ１，Ｖ２と、制御されていない２個のダイオード
Ｄ１，Ｄ２とを具えている。商用電源回線から生じる、
いわゆる「中間電圧」は、図１に示すように、第１ブリ
ッジ対角線の接続点１，２間に印加される。また、誘導
性負荷Ｌは第２ブリッジ対角線の接続点３，４間に接続
される。負荷Ｌは、直流電圧を供給すべき任意の誘導性
負荷、例えばソレノイドコイル、モータ巻線等である。
【０００３】平滑コンデンサとして、基本的に異なる二
種類の機能を発揮するために比較的大容量のものを使用
すべきことは既知である。第１の機能は、得られた直流
電圧における、整流回路に由来するリップルを緩和する
ことであり、第２の機能は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２
を遮断する際にダイオードＤ１，Ｄ２を経て負荷Ｌ（コ
イル）から中間回路に送り込まれる磁気エネルギ、いわ
ゆる「消磁エネルギ」を吸収することである。コンデン
サＫの大きさは、このような多重的機能を考慮して設定
する必要がある。平滑コンデンサに要求される総合的な
機能に鑑み、中間回路における比較的大きなリップル又
は平滑化されていない中間電圧が許容され、あるいは出
力としての直流電圧のリップルを最小化するために必要
とされる場合でも、コンデンサＫは、依然として許容で
きる電圧増加に際して磁気エネルギを吸収するために必
要とされる大きさよりも小型化することができない。
種類の機能を発揮するために比較的大容量のものを使用
すべきことは既知である。第１の機能は、得られた直流
電圧における、整流回路に由来するリップルを緩和する
ことであり、第２の機能は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２
を遮断する際にダイオードＤ１，Ｄ２を経て負荷Ｌ（コ
イル）から中間回路に送り込まれる磁気エネルギ、いわ
ゆる「消磁エネルギ」を吸収することである。コンデン
サＫの大きさは、このような多重的機能を考慮して設定
する必要がある。平滑コンデンサに要求される総合的な
機能に鑑み、中間回路における比較的大きなリップル又
は平滑化されていない中間電圧が許容され、あるいは出
力としての直流電圧のリップルを最小化するために必要
とされる場合でも、コンデンサＫは、依然として許容で
きる電圧増加に際して磁気エネルギを吸収するために必
要とされる大きさよりも小型化することができない。
【０００４】ドイツ特許出願公開第１９７０９２５４Ａ
１号公報には、整流回路を介してモータ巻線等の誘導性
負荷を駆動する際に、回路網を流れる電流の値を経時的
に変動させる反作用を緩和するため、いわゆるブースト
コンバータにより回路網の基本周波数に重畳される高調
波成分に対して能動的フィルタ処理を行うことが提案さ
れている（同公報の図１を参照のこと）。この場合に
は、第３の半導体スイッチと、誘導性負荷Ｌからの消磁
エネルギを吸収すべく、図１の回路においてダイオード
Ｄ１および制御された第２半導体スイッチＶ２に並列接
続されたコンデンサとを適切にパルス幅制御することに
より、従来は大型化を余儀なくされていた電源装置の小
型化を達成することが可能である。なお、付加的なコン
デンサは、専ら誘導性負荷からの消磁エネルギを中継す
る機能のみを担うものである。
１号公報には、整流回路を介してモータ巻線等の誘導性
負荷を駆動する際に、回路網を流れる電流の値を経時的
に変動させる反作用を緩和するため、いわゆるブースト
コンバータにより回路網の基本周波数に重畳される高調
波成分に対して能動的フィルタ処理を行うことが提案さ
れている（同公報の図１を参照のこと）。この場合に
は、第３の半導体スイッチと、誘導性負荷Ｌからの消磁
エネルギを吸収すべく、図１の回路においてダイオード
Ｄ１および制御された第２半導体スイッチＶ２に並列接
続されたコンデンサとを適切にパルス幅制御することに
より、従来は大型化を余儀なくされていた電源装置の小
型化を達成することが可能である。なお、付加的なコン
デンサは、専ら誘導性負荷からの消磁エネルギを中継す
る機能のみを担うものである。
【０００５】
【発明の課題】本発明の課題は、上述した誘導性負荷用
の直流電源装置をさらに改良し、負荷を駆動する際に生
じる反作用を緩和すると共に平滑コンデンサを小型化す
ることである。
の直流電源装置をさらに改良し、負荷を駆動する際に生
じる反作用を緩和すると共に平滑コンデンサを小型化す
ることである。
【０００６】
【課題の解決手段】この課題を解決するため、本発明
は、前述した構成を有する直流電源装置において、整流
回路の正極側に接続された両ブリッジ分岐半部のノード
において前記第１対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半
部の間に、整流回路の正極から負極に向かう電流方向に
関して電流を阻止する極性を有する減結合用の第３ダイ
オードを接続し、さらに、前記平滑コンデンサを、互い
に分離された第１および第２コンデンサに分割し、その
第１コンデンサを整流回路の直流側に平滑容量として橋
絡接続し、第２コンデンサを、第２弁作用素子および第
２ダイオードの直列回路で構成された前記第２ブリッジ
分岐半部の両端間に接続して、前記誘導性負荷の消磁エ
ネルギの少なくとも一部を吸収させることを特徴とす
る。
は、前述した構成を有する直流電源装置において、整流
回路の正極側に接続された両ブリッジ分岐半部のノード
において前記第１対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半
部の間に、整流回路の正極から負極に向かう電流方向に
関して電流を阻止する極性を有する減結合用の第３ダイ
オードを接続し、さらに、前記平滑コンデンサを、互い
に分離された第１および第２コンデンサに分割し、その
第１コンデンサを整流回路の直流側に平滑容量として橋
絡接続し、第２コンデンサを、第２弁作用素子および第
２ダイオードの直列回路で構成された前記第２ブリッジ
分岐半部の両端間に接続して、前記誘導性負荷の消磁エ
ネルギの少なくとも一部を吸収させることを特徴とす
る。
【０００７】本発明は、図１の回路におけるコンデンサ
Ｋの大型化を不要とする利点に止まらず、そのような大
型化が一因ともなり得る許容高調波成分に関する厳格な
ユーザ仕様にも効果的に対応可能である。
Ｋの大型化を不要とする利点に止まらず、そのような大
型化が一因ともなり得る許容高調波成分に関する厳格な
ユーザ仕様にも効果的に対応可能である。
【０００８】
【実施の形態】以下、図２に示した好適な実施形態につ
いて本発明を更に詳述する。
いて本発明を更に詳述する。
【０００９】図２に示すように、本発明においては、図
１の電源回路におけるコンデンサＫを第１および第２コ
ンデンサＫ１，Ｋ２に分割する。平滑用および高調波成
分用の第１コンデンサＫ１は、従来のコンデンサと同じ
部位に接続する。他方、誘導性負荷Ｌからの消磁エネル
ギを吸収するための第２コンデンサＫ２は、消磁ダイオ
ードとも称される第２ダイオードＤ２に直接的に接続す
る。すなわち、第２コンデンサＫ２は、図1の電源回路
でも設けられていた第２ダイオードＤ２と、制御された
第２の半導体スイッチＶ２とからなる直列回路で構成さ
れたブリッジ回路の第２対角線に対して並列に接続す
る。図２に示す電源回路では、更に、第２ダイオードＤ
２および第１コンデンサＫ１の接続点Ａが、減結合ダイ
オードとも称される第３ダイオードＤ３により、中間回
路の供給点から分離される構成とされている。第３ダイ
オードＤ３は、中間回路からの電流が第２コンデンサＫ
２には供給されず、他方では、コンデンサＫ２の容量が
中間回路に「溢れる」よう、その極性が定められてい
る。本発明による電源回路においては、誘導性負荷Ｌの
消磁エネルギを吸収するための第２コンデンサＫ２が平
滑作用を行うものではないので、回路中に不所望の高調
波を発生させない利点を有している。第２コンデンサＫ
２は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２が再び導通し、第１コ
ンデンサＫ１の電圧が第２コンデンサＫ２の電圧よりも
低下したときに放電して消磁エネルギを解放する。第３
ダイオードの上述した極性により、平滑コンデンサとし
ての第１コンデンサＫ１は、その電圧が第２コンデンサ
Ｋ２の電圧よりも低いときにのみ、消磁過程におけるエ
ネルギ吸収に関与する。
１の電源回路におけるコンデンサＫを第１および第２コ
ンデンサＫ１，Ｋ２に分割する。平滑用および高調波成
分用の第１コンデンサＫ１は、従来のコンデンサと同じ
部位に接続する。他方、誘導性負荷Ｌからの消磁エネル
ギを吸収するための第２コンデンサＫ２は、消磁ダイオ
ードとも称される第２ダイオードＤ２に直接的に接続す
る。すなわち、第２コンデンサＫ２は、図1の電源回路
でも設けられていた第２ダイオードＤ２と、制御された
第２の半導体スイッチＶ２とからなる直列回路で構成さ
れたブリッジ回路の第２対角線に対して並列に接続す
る。図２に示す電源回路では、更に、第２ダイオードＤ
２および第１コンデンサＫ１の接続点Ａが、減結合ダイ
オードとも称される第３ダイオードＤ３により、中間回
路の供給点から分離される構成とされている。第３ダイ
オードＤ３は、中間回路からの電流が第２コンデンサＫ
２には供給されず、他方では、コンデンサＫ２の容量が
中間回路に「溢れる」よう、その極性が定められてい
る。本発明による電源回路においては、誘導性負荷Ｌの
消磁エネルギを吸収するための第２コンデンサＫ２が平
滑作用を行うものではないので、回路中に不所望の高調
波を発生させない利点を有している。第２コンデンサＫ
２は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２が再び導通し、第１コ
ンデンサＫ１の電圧が第２コンデンサＫ２の電圧よりも
低下したときに放電して消磁エネルギを解放する。第３
ダイオードの上述した極性により、平滑コンデンサとし
ての第１コンデンサＫ１は、その電圧が第２コンデンサ
Ｋ２の電圧よりも低いときにのみ、消磁過程におけるエ
ネルギ吸収に関与する。
【００１０】図２の電源回路による、付随的ではあるが
実用的見地から極めて有利な効果は、従来必要とされて
いた大容量の平滑コンデンサによる高い過渡電流の発生
が抑止可能となった点であり、その結果として特別な充
放電回路も不要となることである。
実用的見地から極めて有利な効果は、従来必要とされて
いた大容量の平滑コンデンサによる高い過渡電流の発生
が抑止可能となった点であり、その結果として特別な充
放電回路も不要となることである。
【図１】 既知の誘導性負荷用直流電源装置の回路図で
ある。
ある。
【図２】 本発明による誘導性負荷用直流電源装置の回
路図である。
路図である。
１，２ ブリッジの第1対角線 ３，４ ブリッジの第２対角線 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダイオード Ｇ 整流回路 Ｋ１，Ｋ２ コンデンサ Ｌ 誘導性負荷
Claims (1)
- 【請求項１】 整流回路（Ｇ）を含むブリッジ接続回路
からなる、誘導性負荷（Ｌ）用の直流電源装置であっ
て、前記整流回路（Ｇ）が直流側の平滑コンデンサと共
にブリッジの第１対角線（１，２）に配置され、前記誘
導性負荷（Ｌ）がブリッジの第２対角線（３，４）に配
置され、前記平滑コンデンサの両極間に位置する一対の
ブリッジ分岐半部のうち、第１ブリッジ分岐半部が、制
御可能な第１弁作用素子（Ｖ１）と第１ダイオード（Ｄ
１）の直列回路からなり、該第１ダイオード（Ｄ１）は
前記整流回路（Ｇ）の正極から負極に向かう電流方向に
関して電流を阻止する向きに配置され、また、第２ブリ
ッジ分岐半部が、制御可能な第２弁作用素子（Ｖ２）と
第２ダイオード（Ｄ２）の直列回路からなり、該第２ダ
イオード（Ｄ２）も前記電流方向に関して電流を阻止す
る向きに配置された直流電源装置において：前記整流回
路（Ｇ）の正極側に接続された両ブリッジ分岐半部のノ
ード（１）において前記第1対角線が分岐され、両ブリ
ッジ分岐半部の間に、前記電流方向に関して電流を阻止
する極性を有する減結合用の第３ダイオード（Ｄ３）を
接続し；さらに、 前記平滑コンデンサを、互いに分離された第１および第
２コンデンサ（Ｋ１，Ｋ２）に分割し、その第１コンデ
ンサ（Ｋ１）を整流回路（Ｇ）の直流側に平滑容量とし
て橋絡接続し、第２コンデンサ（Ｋ２）を、前記第２弁
作用素子（Ｖ２）および第２ダイオード（Ｄ２）の直列
回路で構成された前記第２ブリッジ分岐半部の両端間に
接続して、前記誘導性負荷（Ｌ）の消磁エネルギの少な
くとも一部を吸収させることを特徴とする直流電源装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10021785A DE10021785A1 (de) | 2000-05-04 | 2000-05-04 | Gleichstromspeiseschaltung für Induktivitäten |
| DE10021785:0 | 2000-05-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002010647A true JP2002010647A (ja) | 2002-01-11 |
| JP4782939B2 JP4782939B2 (ja) | 2011-09-28 |
Family
ID=7640804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129459A Expired - Fee Related JP4782939B2 (ja) | 2000-05-04 | 2001-04-26 | 誘導性負荷用の直流電源装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6385062B2 (ja) |
| EP (1) | EP1152517B1 (ja) |
| JP (1) | JP4782939B2 (ja) |
| CN (1) | CN1179472C (ja) |
| DE (2) | DE10021785A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50102817A (ja) * | 1974-01-18 | 1975-08-14 | ||
| JPS5778382A (en) * | 1980-10-30 | 1982-05-17 | Fanuc Ltd | Driving circuit for dc motor |
| JPS6158971A (ja) * | 1984-04-13 | 1986-03-26 | Hitachi Ltd | 自動車用点火装置 |
| JPH1084695A (ja) * | 1996-09-09 | 1998-03-31 | Nissan Motor Co Ltd | モータの駆動回路 |
| JPH10257772A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Hilti Ag | 誘導負荷を有する回路網に発生した電流の推移に対する反作用を低減する方法及びブースト変換器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3710229A (en) * | 1971-06-11 | 1973-01-09 | Westinghouse Electric Corp | Integrator controlled inverter |
| JPS5194529A (ja) * | 1975-02-15 | 1976-08-19 | ||
| JPS63294297A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | ユニポ−ラ型ステップモ−タの巻線電流回生方式 |
| US5303137A (en) * | 1991-12-04 | 1994-04-12 | Dawn Technologies, Ltd. | Multiresonant self-oscillating converter circuit |
| JPH09275697A (ja) * | 1996-04-04 | 1997-10-21 | Nippon Electric Ind Co Ltd | スイッチド・リラクタンスモータの駆動回路およびその制御方法 |
| US6058026A (en) * | 1999-07-26 | 2000-05-02 | Lucent Technologies, Inc. | Multiple output converter having a single transformer winding and independent output regulation |
-
2000
- 2000-05-04 DE DE10021785A patent/DE10021785A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-04-24 EP EP01810397A patent/EP1152517B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-24 DE DE50114991T patent/DE50114991D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-04-26 JP JP2001129459A patent/JP4782939B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-04-27 CN CNB01117157XA patent/CN1179472C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-02 US US09/847,797 patent/US6385062B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS50102817A (ja) * | 1974-01-18 | 1975-08-14 | ||
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| JPH10257772A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Hilti Ag | 誘導負荷を有する回路網に発生した電流の推移に対する反作用を低減する方法及びブースト変換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1152517B1 (de) | 2009-07-22 |
| EP1152517A3 (de) | 2004-01-14 |
| US20010053085A1 (en) | 2001-12-20 |
| CN1179472C (zh) | 2004-12-08 |
| DE10021785A1 (de) | 2001-12-06 |
| CN1323092A (zh) | 2001-11-21 |
| EP1152517A2 (de) | 2001-11-07 |
| US6385062B2 (en) | 2002-05-07 |
| DE50114991D1 (de) | 2009-09-03 |
| JP4782939B2 (ja) | 2011-09-28 |
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