JPH0349570A - 定電圧定周波数電源装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、直流部に直列に接続された正負月の２つのコ
ンデンサを有するＡＣ／ＡＣ変換装置を用いた単相の定
電圧定周波数電源装置に係り、特に正負２つのコンデン
サの電圧バランスに関するものである。

（従来の技＃ｉ） 従来の定電圧定周波数電源装置の一例を第５図に示す。

第５図において、単相交流電源｛は入力リアクトルＬｉ
ｎと直列に接続され、その直列回路の一端は直流部に直
列に接続された２つのコンデンサの接続部、すなわち正
側コンデンサＣ１の（−）側および負側コンデンサＣ２
の（＋）側に接続され，また他端はそれぞれダイオード
Ｄｉ，Ｄ２を逆並列接続したスイッチ素子ＳＬ，Ｓ２を
介してコンデンサＣ１の（＋）側およびＣ２の（−）側
と接続され、負荷側も同様に（一）端が０１の（−）側
と０２の（＋）側に、他端がそれぞれスイッチ素子５３
．８４を介してＣ１の（＋）側およびＣ２の（−）側に
接続されている。

上記第５図の回路において、負荷へはスイッチ素子Ｓ３
，Ｓ４の開閉によってＣｌ，Ｃ２の電圧がそれぞれ正電
圧，負電圧として加えられる。また出力電圧を正弦波に
するためにそれぞれ逆並列ダイオードＤ３，Ｄ４を有す
るスイッチ素子Ｓ３，Ｓ４によってパルス幅制御が行わ
れるが、コンデンサ電圧が不安定であると出力電圧も不
安定になるので、ＰＮ間の電圧が一定となるように電圧
制御が行われている。

この場合、コンデンサの充電電流は電源からの電流と負
荷への電流の差となるので、実際には入力電流指令に応
じてＰＮ間電圧が制御される．また入力電流は力率↓の
正弦波となるよう制御される必要があり、このため直流
電圧の指令値Ｖｐ〜とＰＮ間電圧検出回路３で検出した
検出値ＶＰＮとの偏差からＰＩ演算によって求めた入力
電流の振幅指令値を、電源電圧と同期した基準正弦波ｓ
ｉｎに掛け合わせることによって入力電流指令を作って
いる。

入力電流指令演算回路４で得られた上記入力電流指令は
実際の検出電流と比較され、ＰＷＭ演算部５およびドラ
イブ回路６を介して入力電流を制御する。

，なわち入力゛ニ流はリアクトルＬｉｎとダイオードＤ
１あるいはＤ２を通ってコンデンサＣｌ，Ｃ２を充電し
、この入力電流値はそれぞれスイッチ素子ＳＬ，Ｓ２の
開閉時間によって制御される。

例えば入力力率が１の場合、電源の正の半周期にはＳ２
をオンするとりアクトルＬｉｎを流れる電流１ｉｎが増
加し，次に８２をオフするとＩｉｎはＤ１に移ってＣＩ
を充電する。従って入力電流指令値と実際の入力電流の
フィードバックとを用いてスイッチＳＬ，Ｓ２をパルス
幅制御することによって所望の入力電流が・得られる。

（発明が解決しようとする課題） 上記第５図に示す従来の定電圧定周波数電源装置は，正
側と負側とが対称であり、従って入出力の上下のスイッ
チ素子を対称に制御する限り２つのコンデンサ間にアン
バランスは生じない筈である。しかしながら実際には制
御誤差などによって２つのコンデンサの充放電に差が生
じ，コンデンサ電圧がアンバランスとなることが多い。

上下のコンデンサの電圧がアンバランスになると、出力
端に現れる電圧が極性によって異なってくるので、出力
電圧の歪率が増加したり，直流分が流出するなどの問題
を生ずる。

本発明は上下のコンデンサの電圧の電圧アンバランスを
検出し，このアンバランスを抑制するような制御を加え
ることによって、出力電圧の安定化と波形の改善をはか
った合理的な定電圧定周波数電源装置を提供することを
目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 上記の目的を達成するために本発明は、上下のコンデン
サの電圧アンバランス信珍、アンバランス時の電圧の大
きい方のコンデンサを示す信号、および電源電圧の極性
信号を検出し、電圧アンバランスを検出したときは電圧
の大きい方のコンデンサが充電される電源の半周期の期
間、六カ電流指令と実際の電流フィードバックの誤差の
演算に対して、入力電流指令が小さくなるように補正を
加えるような制御を行う。

コンデンサの充電電流は電源からの入力電流と負荷電流
の差となるので、入力電流を下げると充電電流が減少し
、従って上記の制御を行えば電圧の大きい方のコンデン
サへの充電電流が減少してそのコンデンサ電圧が低下す
る。一方で入力電流は、ＰＮ間電圧が一定となるように
制御されるので，結果としてコンデンサ電圧の低い方の
コンデンサに対しては充電電流が増加し、そのコンデン
サ電圧は上昇する。

結局、コンデンサ電圧のアンバランス信号に応じて入力
電流指令値に補正を加えることによって，電圧の高い側
のコンデンサ電圧は低下し，逆に′１セ圧の低い側のコ
ンデンサ電圧は上昇するので、これによって上下２つの
コンデンサ間の電圧バランスが保たれることになる。

（実施例） 本発明の一実施例を第ｔ図に示す。第１図は従来の第５
図に比べて電圧アンバランス検出回路７、ＸＯＲ回路８
、およびＡＮＤ回路９が追加されており、他は従来の第
５図と同じである。

第１図において、直流部の２つのコンデンサＣ１，Ｃ２
の検出電圧値Ｖ　Ｃｘ　ｐ　Ｖ　Ｑ２は電圧アンバラン
ス検出回路７に入力され，電圧差が設定値以上になると
１となる電圧アンバランス信号（ＶＵ）とＶ　ｃ．　＞
　Ｖ　ｏ，でＯ　，Ｖ　ｅｘ　＜　Ｖ　Ｃｌで１となる
信号（ＨＣ）が作威される。

さらに、電源電圧が正のときｌ、負のときＯとなる極性
信号（ｐｓ）とから、補正が必要な場合に１となる入力
電流指令の補正信号（ＣＳ）が作られ、この補正信号（
ＣＳ）が１になったとき電流指令値の絶対値を減少させ
る方向に一定値の補正が行われる。

このようにして得られた入力電流指令値（ｄ）が電流フ
ィードバック値と比較され、その誤差から次のような点
弧信号が演算される。

すなわちＶ。、＞Ｖｏ２であれば第２図に示すように電
源電圧の正の半周期において電流指令値から一定の補正
量を減算し、実際の入力電流を減少させるように制御を
行い、逆にＶ。ｚ　＜　Ｖ　ｃ２の場合には、電源電圧
の負の半周期に同様の補正を行う。

第２図はこのときの各部信号波形を示しており、（．）
は電源に同期したｓｉｎ信号、（ｂ）は補正信号、（ｃ
）は一定の補正量信号、（ｄ）は補正した後の入力電流
指令値である。

本発明の他の実施例を第３図に示す。

第３図は電流指令値を一定の位相角の間だけゼロとして
入力電流の実効値を下げるタイマ１０を用いており、第
１図の場合と同じ補正信号を用いて一定期間入力電流指
令値を出力しないようにしている。この場合の各部信号
波形は第４図に示す通りとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、上下２つのコンデ
ンサの電圧がアンバランスしたとき、このアンバランス
信号に応じて各コンデンサの充電電流を規定する入力電
流を制御しているので、上下のコンデンサ間電圧アンバ
ランスを無くすことができ、これによって電圧が安定す
ると共に波形の改善された合理的な定電圧定周波数電源
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図の動作を説明するための信号波形図、第３図は本発明
の他の実施例を示す系統図、第４図は第３図の動作を説
明するための信号波形図、第５図は従来の定電圧定周波
数電源装置の一例を示す系統図である。 １・・・単相交流電源　　２・・・負荷３・・・ＰＮ間
電圧検出回路 ４・・・入力電流指令演算回路 ５・・・ＰＷＭ演算回路　６・・・ドライブ回路７・・
・電圧アンバランス検出回路 ８・・・ＸＯＲ回路　　　９・・・ＡＮＬ）回路ｌＯ・
・・タイマ　　　Ｓ↓〜Ｓ４・・・スイッチ素子Ｄ１〜
Ｄ４・・・ダイオード ＣＩ・・・正側コンデンサ Ｃ２・・・負側コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　直流部に直列に接続された正負用の２つのコンデンサ
   を有すると共に、単相の交流電源から上記２つのコンデ
   ンサをそれぞれ正負の電源周期で充電するＰＷＭ制御さ
   れた２組のスイッチ素子を備えた単相の定電圧定周波数
   電源装置において、上記上下２つのコンデンサ間の電圧
   アンバランスを検出する電圧アンバランス検出回路と、
   上記電圧アンバランスの極性と電源周期の極性との関係
   に応じて各半周期の何れか一方の入力電流指令値に対し
   て一定の補正を加える入力電流補正演算回路を備えたこ
   とを特徴とする定電圧定周波数電源装置。