JPH04178170A - 力率改善形整流装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は交流電源を整流して負荷に供給する力率改善
形の整流装置に関するものである。

［従来の技術］ 第４図〜第６図は、例えば特開平１−２９５６７６号公
報に示された従来の力率改善用整流装置を示す図で、第
４図は回路図、第５図及び第６図は動作原理説明図であ
る。

第４図中、（１）は交流電源、（２）は交流電源（１）
に接続された整流器、（３）は整流器（２）の直流側に
接続されたインダクタ、（４）はインダクタ（３）と整
流器（２）の間に接続されたスイッチング用の電界効果
トランジスタ（以下ＦＥＴという）、　（５）はインダ
クタ（３）に接続された逆流素子用のダイオード、（６
）はダイオード（５）と整流器（２）の間に接続された
平滑コンデンサであり、インダクタ（３）、Ｆ　Ｅ　Ｔ
　（４）、ダイオード（５）及び平滑コンデンサ（６）
によってチョッパ回路（７）が形成されている。（８）
は平滑コンデンサ（６）番と接続された負荷、（９）は
ＦＥ　Ｔ　（４）を通る電流を検出する電流検出器で、
（９ａ）は電流信号、（１０）は負荷（７）を通る電流
を検出する電流検出器、（１１）は制御回路、（１２）
は上記チョッパ回路の入力側に接続された入力電圧検出
器で、（１２ａ）は正弦波位相信号、　（１３）は同じ
く出力側に接続された出力電圧検出器で、（１３ａ）は
電圧信号、（１４）は外部から入力される直流電圧指令
値、（１５）は演算増幅器で、（１５ａ）は平均入力電
流指令値、（１６）は乗算器、（１７）は比較器で、（
１７ａ）はその出力、（１８）は一定周期でｒ）（Ｊｒ
　Ｌ　Ｊとなるパルス信号（１８ａ）を発する発信器、
（１９）はＳＲフリップフロップで、（１９ａ）はその
出力、　（２０）は外部から入力されるリセット信号、
（２１）は電流検出器（１０）に接続さ九た過電流検出
器、（２２）はＳＲフリップフロップ、　（２３）はＮ
ＯＲ回路、（２４）はＦ　Ｅ　Ｔ　（４）のゲートに接
続されたドライブ回路で、（２４ａ）はその出力である
。

従来の力率改善用整流装置は上記のように構成され、そ
の動作を第５図及び第６図を参照して説明する。

交流電源（１）の交流は整流器（２）で直流に変換され
てチョッパ回路（７）に入力され、インダクタ（３）と
ダイオード（５）を介して平滑コンデンサ（６）により
平滑され、リプルの少ない直流電力が出力され、負荷（
８）に供給される。このとき、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）を制
御することにより、入力電源の高力率化と負荷（８）に
必要な電圧まで高める昇圧動作が行わ九る。昇圧動作は
Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）のオン／オフの二つの場合に分けら
れる。すなわち、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）がオフのときは、
交流電源（１）→整流器（２）→インダクタ（３）→ダ
イオード（５）→平滑コンデンサ（６）→整流器（２）
→交流電源（１）の回路で、平滑コンデンサ（６）に電
荷を蓄えながら、負荷（８）に電力が供給される。

また、ＦＥＴ（４）がオンのときは、交流電源（１）→
整流器（２）→インダクタ（３）→Ｅ　Ｆ　Ｔ　（４）
→整流器（２）→交流電源（１）の回路で、インダクタ
（３）にエネルギーが蓄えられる。この間、平滑コンデ
ンサ（６）により負荷（８）に電力が供給される。イン
ダクタ（３）が放電するとき、充電されたエネルギーは
電圧に変わる。この電圧は交流電源（１）の電圧に重畳
されて、平滑コンデンサ（６）に印加されるため、交流
電源（１）の電圧よりも高い電圧が発生する。チョッパ
回路（７）では、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）がオン／オフによ
りインダクタ（３）の充放電が行われる間、この電圧は
平滑コンデンサ（６）により保持されるので、チョッパ
回路（７）の出力電圧は昇圧される。

インダクタ（３）がエネルギーを充電する間は、交流電
源（１）からインダクタ（３）に電流が供給されるので
、入力電流は増加し、インダクタ（３）がエネルギーを
放電する間は、インダクタ（３）、平滑コンデンサ（６
）及び負荷（８）に電流が供給されるので、チョッパ回
路（７）の入力電流は減少する。制御回路（１１）は、
動作が変化するときに生じる入力電流の増減を、入力電
圧と同位相の正弦波となるように制御する。

すなわち、演算増幅器（１５）は電圧指令値（１４）と
電圧信号（１３ａ）の偏差を、出力電圧値を補償する平
均入力電流指令値（１５ａ）として出力する。すなわち
、出力電圧値が電圧指令値（１４）よりも小さければ、
平均入力電流指令値（１５ａ）を大きくして、平均入力
電流を増加させ、インダクタ（３）に充電される平均エ
ネルギーを大きくして出力電圧を上げる。また、出力電
圧値が電圧指令値（１４）よりも大きければ、逆に平均
入力電流指令値（１５ａ）を小さくして、平均入力電流
を減少させ、インダクタ（３）に充電されるエネルギー
を小さくして出力電圧を下げる。乗算器（１６）は平均
入力電流指令値（１５ａ）と正弦波位相信号（１２ａ）
とを乗算して、入力力率を補償する瞬時入力電流指令値
（１６ａ）を出力する（第Ｓ図（ａ））。これで、瞬時
入力電流指令値（１６ａ）は、その平均値が平均入力電
流指令値（１５ａ）で定まる値で、電源電圧と同位相の
正弦波状の指令値となる。比較器（１７）は瞬時入力電
流指令値（１６ａ）と電流信号（９ａ）とを比較して電
流信号（９ａ）が瞬時入力電流指令値（１６ａ）以上で
あれば、出力（１７ａ）はｒＨ」となり、電流信号（９
ａ）が瞬時入力電流指令値（１６ａ）よりも小さければ
、出力（１７ａ）はｒｌＪとなる（第５図（ｂ））。Ｓ
Ｒフリップフロップ（１９）は出力（１７ａ）が「Ｈ」
のときセットされて、出力（１９ａ）はｒ）（Ｊとなり
、パルス信号（１８ａ）（第５図（Ｃ））が「Ｈ」のと
きリセットされて、出力（１９ａ）は「Ｌ」となる（第
５図（ｄ））。出力（１９ａ）はＮＯＲ回路（２３）及
びドライブ回路（２４）を経て出力（２４ａ）となり（
第５図（ｅ））、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）をオン／オフする
。

このようにして、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）をオン／オフする
ことによって、入力電流は瞬時入力電流指令値（１６ａ
）に従い、電源電圧と同位相の正弦波状の電流となり、
入力力率は１００％となる。また、瞬時入力電流指令値
（１６ａ）の平均値は、出力電圧の増減に応じて補正さ
れるので、出力は安定して供給される。

第６図は第５図の時間スケールを延長して示してあり、
第６図の（ａ）〜（ｅ）は第５図の（ａ）〜（ｅ）と一
致する。

また、負荷を流れる電流は過電流検出器（２１）により
検出され、これが過電流になると、その出力はｒＨＪと
なってＳＲフリップフロップ（２２）はセットされ、そ
の出力はｒ　ＨＪとなり、ドライブ回路（２４）の出力
（２４ａ）は「Ｌ」となり、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）はオフ
となる。なお、過電流検品器（２１）が動作すると、負
荷への電力供給は遮断されるようになっているが、詳細
は省略する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の力率改善形整流装置では、発信器（
１８）の周波数に従ってＦ　Ｅ　Ｔ　（４）をオン／オ
フさせるようにしているため、電源投入直後から装置が
動作を開始し、制御の遅れなどによって出力電圧が急激
に上昇し、第６図（ｆ）に示すようにオーバシュートＡ
を起こす。そのため、制御開始時に出力電圧が不安定な
脈動を起こし、安定した電流を供給することができず、
ときには、オーバシュートＡのため、負荷（８）にその
耐圧を越える電圧が印加され、電圧破壊を生じるなどの
問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、電源投入直後に昇圧・入力力率制御を開始したときで
も、安定した電流の供給ができると共に、負荷の電圧破
壊を防止できるようにした力率改善形整流装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る力率改善形整流装置は、昇圧開始信号を
積分器を通して出力し、この出力とチョッパ回路の出力
とを比較して、電源投入直後に。

チョッパ回路の制御素子をオン／オフさせる発振器の信
号の出力周波数を低くするようにしたものである。

［作　用］ この発明においては、電源投入直後の発振器の出力周波
数を低くして、チョッパ回路の制御素子をオン／オフさ
せるようにしたため、制御素子のオン／オフ間隔は漸増
する。

［実施例］ 第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図は回路図、第２図及び第３図は動作原理説明図であり
、従来装置と同様の部分は同一符号で示す。

第１図中、（３１）は外部から入力される昇圧開始信号
、　（３２）は積分器で、（３２ａ）は積分信号、（３
３）はヒステリシス特性を持つ比較器で、（３３ａ）は
その出力、（３４）はＡＮＤ回路で、（３４ａ）はその
出力である。

次に、この実施例の動作を説明する。

動作原理は既述のとおりであり、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）が
オンのときインダクタ（３）に電力が充電され、ＦＥ　
Ｔ　（４）がオフのときインダクタ（３）に充された電
力が出力として放電される。制御回路（１１）はインダ
クタ（３）が充電及び放電されるときの入力電流の増減
を制御する。

積分器（３２）は昇圧開始信号（３１）　（第２図（Ｘ
））を積分し、第２図（ｙ）に示すような漸増する積分
信号（３２ａ）を発する。そして、この積分信号（３２
ａ）を基準として回路動作開始時の出力電圧が制御され
る。比較器（３３）は積分信号（３２ａ）と電圧信号（
１３ａ）を比較するが、比較器（３３）はヒステリシス
特性を有し、かつ基準となる積分信号（３２ａ）に対し
上限値Ｙ工と下限値Ｙ２を持っている。このため、比較
器（３３）の出力（３３ａ）は、第２図（ｚ）に示すよ
うに電圧信号（１３ａ）が上限値Ｙ１よりも上がったら
「Ｌ」となり、下限値Ｙ２よりも下がったらｒＪとなる
。

ＡＮＤ回路（３４）は出力（３３ａ）とパルス信号（１
８ａ）を入力して、第２図（ｄ）に示す出力（３４ａ）
となる。この出力（３４ａ）はＮＯＲ回路（２３）に入
力されると共に、ＳＲフリップフロップ（１９）をリセ
ットし、その出力（１９ａ）がＮＯＲ回路（２３）に入
力されるため、ドライブ回路（２４）の出力（２４ａ）
は第２図（ｅ）のようになり、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）をオ
ン／オフする。

従来装置で示したように、定常状態ではパルス信号（１
８ａ）がｒＨＪになったときＦＥＴ（４）はオンとなる
ので、Ｆ　Ｅ　Ｔ　（４）のオン／オフ周期はパルス信
号（１８ａ）のタイミングで決まる。これに対し、この
実施例では２回路動作開始時に、出力電圧の値によって
比較器（３３）がパルス信号（１８ａ）の送出を一次的
に遮断する。すなわち、出力電圧が上昇し過ぎたとき、
パルス信号（１８ａ）の送出を止め、出力電圧が下がっ
てから、再びパルス信号（１８ａ）による昇圧を開始す
る。したがって、出力電圧は第３図（ｆ）に示すように
なり、急激な昇圧によるオーバシュートは抑制される。

［発明の効果コ 以上説明したとおりこの発明では、電源投入後の発振器
の出力周波数を低くして、チョッパ回路の制御素子をオ
ン／オフさせるようにしたので。

制御素子のオン／オフ間隔は漸増して昇圧が抑制され、
オーバシュートを起こすことなく、安定した電流の供給
ができると共に、負荷の電圧破壊を防止することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明による力率改善形整流装置の
一実施例を示す図で、第１図は回路図。 第２図及び第３図は動作原理説明図、第４図〜第６図は
従来の力率改善形整流装置を示す図で、第４図は回路図
、第５図及び第６図は動作原理説明図である。 図中、（１）は交流電源、（２）は整流器、（４）は電
界効果トランジスタ、（６）は平滑コンデンサ、（７）
はチョッパ回路、（８）は負荷、（１３）は出力電圧検
出器、（１８）は発振器、（３１）は昇圧開始信号、（
３２）は積分器、　（３３）は比較器、（３４）は昇圧
制御回路（ＡＮＤ回路）である。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 し−一 第２図 時間−◆ 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電源に整流器を接続し、この整流器の直流側に、発
   信器の出力により一定周波数でオン／オフする制御素子
   が接続されかつ平滑コンデンサを有するチョッパ回路を
   接続し、このチョッパ回路の出力を負荷に供給する装置
   において、昇圧開始信号が入力されると漸増する出力を
   発する積分器と、この積分器の出力と上記チョッパ回路
   の出力を比較して上記チョッパ回路への電源供給直後に
   上記発振器の出力周波数を低くする昇圧抑制回路とを備
   えたことを特徴とする力率改善形整流装置。