JPH053678A - Ｄｃ／ａｃ電源装置 - Google Patents
Ｄｃ／ａｃ電源装置Info
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- JPH053678A JPH053678A JP3152938A JP15293891A JPH053678A JP H053678 A JPH053678 A JP H053678A JP 3152938 A JP3152938 A JP 3152938A JP 15293891 A JP15293891 A JP 15293891A JP H053678 A JPH053678 A JP H053678A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 コンデンサ（７）の電圧検出信号Ｖdxと基準
電圧ＶRを比較して電圧偏差に応じて電流基準Ｉd * を
出力すると共に該電圧偏差に応じてＩd * の制限値が変
化する電圧制御手段（１２，２３，２４）と、Ｉd * に
応じて直流電源（１）から供給される電流ｉDCを制御す
る電流制御手段（２５）を設けたもの。 【効果】 負荷に供給する瞬時電力が変動する場合にお
いても直流電源（１）から供給する電流の波形率を小さ
く抑えることができ、損失が減少し、効率が向上する。
電圧ＶRを比較して電圧偏差に応じて電流基準Ｉd * を
出力すると共に該電圧偏差に応じてＩd * の制限値が変
化する電圧制御手段（１２，２３，２４）と、Ｉd * に
応じて直流電源（１）から供給される電流ｉDCを制御す
る電流制御手段（２５）を設けたもの。 【効果】 負荷に供給する瞬時電力が変動する場合にお
いても直流電源（１）から供給する電流の波形率を小さ
く抑えることができ、損失が減少し、効率が向上する。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直流電源から効率良く
交流電源を得るように改良したＤＣ／ＡＣ電源装置に関
する。
交流電源を得るように改良したＤＣ／ＡＣ電源装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリー等の直流電源から交流電源を
得る装置は計算機の無停電電源装置（ＵＰＳ）として用
いられているが、近年、自動車のバッテリー（一般にＤ
Ｃ１２Ｖ又は２４Ｖ）から交流１００Ｖを得て一般の家
電製品を使用する要求が増加している。この種の従来の
ＤＣ／ＡＣ電源装置の構成を図５に示し、その動作を説
明する。
得る装置は計算機の無停電電源装置（ＵＰＳ）として用
いられているが、近年、自動車のバッテリー（一般にＤ
Ｃ１２Ｖ又は２４Ｖ）から交流１００Ｖを得て一般の家
電製品を使用する要求が増加している。この種の従来の
ＤＣ／ＡＣ電源装置の構成を図５に示し、その動作を説
明する。
【０００３】図５において、直流電源１は変圧器２のセ
ンタータップとＭＯＳＦＥＴ３，４の一端に加えられ、
ＭＯＳＦＥＴ３，４を交互にスイッチすることにより変
圧器２の一次側に交流の高周波電力が供給される。
ンタータップとＭＯＳＦＥＴ３，４の一端に加えられ、
ＭＯＳＦＥＴ３，４を交互にスイッチすることにより変
圧器２の一次側に交流の高周波電力が供給される。
【０００４】変圧器２の二次側電圧はダイオードブリッ
ジ５により整流され、リアクトル６、コンデンサ７によ
り平滑化された第２の直流電圧が得られる。この第２の
直流電圧はインバータブリッジ８によりＰＷＭ制御さ
れ、正弦波に近い波形で出力され、リアクトル９、コン
デンサ１０により高調波を除去した交流出力を得る。な
お、インバータ制御部２２はインバータブリッジ８のＰ
ＷＭ制御を行うものであるが本発明に直接関係しないの
で詳細説明は省略する。
ジ５により整流され、リアクトル６、コンデンサ７によ
り平滑化された第２の直流電圧が得られる。この第２の
直流電圧はインバータブリッジ８によりＰＷＭ制御さ
れ、正弦波に近い波形で出力され、リアクトル９、コン
デンサ１０により高調波を除去した交流出力を得る。な
お、インバータ制御部２２はインバータブリッジ８のＰ
ＷＭ制御を行うものであるが本発明に直接関係しないの
で詳細説明は省略する。
【０００５】電圧制御部１２は、電圧検出部１６で検出
されたコンデンサ７の電圧Ｖd と一定の基準電圧ＶR と
を比較しＰＷＭ制御部１５を介して電圧偏差が減少する
ようにＭＯＳＦＥＴ３，４を制御する。
されたコンデンサ７の電圧Ｖd と一定の基準電圧ＶR と
を比較しＰＷＭ制御部１５を介して電圧偏差が減少する
ようにＭＯＳＦＥＴ３，４を制御する。
【０００６】電流制限部２０は、変流器１８、ダイオー
ド１９を介して検出された変圧器２の出力電流Ｉaxと電
流制限値ＩL を比較して所定電流以上のときＰＷＭ制御
部１５の入力信号を制限して出力電流Ｉaxを制限する。
ド１９を介して検出された変圧器２の出力電流Ｉaxと電
流制限値ＩL を比較して所定電流以上のときＰＷＭ制御
部１５の入力信号を制限して出力電流Ｉaxを制限する。
【０００７】この従来装置が力率１００％の負荷に電力
を供給しているときの各部の波形を図６に示す。この場
合、交流の出力電圧Ｖa と出力電流Ｉa は同相で単相交
流出力のとき、瞬時電力Ｐ（ｔ）は sin2 （ｗｔ）の関
数となり図２のＰa に示すように（１−cos2ｗｔ）／２
の波形となる。図５の制御は一般にＤＣ／ＤＣコンバー
タに採用されている方式でダイオードブリッジ５の左側
は電圧源とみなされるような制御となっている。
を供給しているときの各部の波形を図６に示す。この場
合、交流の出力電圧Ｖa と出力電流Ｉa は同相で単相交
流出力のとき、瞬時電力Ｐ（ｔ）は sin2 （ｗｔ）の関
数となり図２のＰa に示すように（１−cos2ｗｔ）／２
の波形となる。図５の制御は一般にＤＣ／ＤＣコンバー
タに採用されている方式でダイオードブリッジ５の左側
は電圧源とみなされるような制御となっている。
【０００８】このような制御では負荷の瞬時電力が図６
のＰa の波形のように発生すると直流電源１からｉDCの
ような類似波形の電流を流し直流電圧Ｖd はほとんど変
化しないように制御される。一般のＤＣ／ＤＣコンバー
タの負荷は直流であるので瞬時電力の変動は少なく従来
の方式に問題はなかった。
のＰa の波形のように発生すると直流電源１からｉDCの
ような類似波形の電流を流し直流電圧Ｖd はほとんど変
化しないように制御される。一般のＤＣ／ＤＣコンバー
タの負荷は直流であるので瞬時電力の変動は少なく従来
の方式に問題はなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところがＤＣ／ＡＣ電
源装置では交流出力なので負荷の瞬時電力は変化し、力
率１００％において変動電力は最大となる。
源装置では交流出力なので負荷の瞬時電力は変化し、力
率１００％において変動電力は最大となる。
【００１０】この変動電力を直流電源１から供給するた
めにｉDCが変動して流れるとその平均値に対する実効
値、すなわち波形率が大きくなり電力損失が増大すると
いう問題である。ｉDCの実効電流をｉrms とすると損失
（主に銅損）はｉ2 rms に比例し平滑直流時の損失に対
して波形率の２乗倍となる。
めにｉDCが変動して流れるとその平均値に対する実効
値、すなわち波形率が大きくなり電力損失が増大すると
いう問題である。ｉDCの実効電流をｉrms とすると損失
（主に銅損）はｉ2 rms に比例し平滑直流時の損失に対
して波形率の２乗倍となる。
【００１１】例えば全波整流波形では波形率は１．１で
あるので平滑直流に対して損失は２０％程度増加する。
また、半波整流波形では波形率は２．２であり、損失は
約５倍となる。図６のｉDCの波形は半波整流波形に近い
ので損失は約５倍となる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの制御方式をＤＣ／ＡＣ電源装置に用いた図５の従
来装置は効率が４〜５％低下する欠点がある。
あるので平滑直流に対して損失は２０％程度増加する。
また、半波整流波形では波形率は２．２であり、損失は
約５倍となる。図６のｉDCの波形は半波整流波形に近い
ので損失は約５倍となる。このため、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの制御方式をＤＣ／ＡＣ電源装置に用いた図５の従
来装置は効率が４〜５％低下する欠点がある。
【００１２】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、交流負荷の瞬時電力が
変動する場合でも、直流電源から供給する電流の波高率
が大きくならないように制御して損失を減少させ効率の
高いＤＣ／ＡＣ電源装置を提供することにある。 ［発明の構成］
ので、その目的とするところは、交流負荷の瞬時電力が
変動する場合でも、直流電源から供給する電流の波高率
が大きくならないように制御して損失を減少させ効率の
高いＤＣ／ＡＣ電源装置を提供することにある。 ［発明の構成］
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、直流電源の電圧を高周波電圧に変換し
て変圧器の一次側に供給するチョッパ手段を備え、該変
圧器の二次側の高周波電圧を整流して第２の直流電圧を
得、この第２の直流電圧から単相交流電圧を得るように
した装置において、該第２の直流電圧と基準電圧を比較
して電圧偏差に応じて電流基準を出力すると共に、該電
圧偏差に応じて該電流基準の制限値が変化する電圧制御
手段と、該電流基準に応じて該直流電源から供給される
電流を制御する電流制御手段を設けてＤＣ／ＡＣ電源装
置を構成する。
めに、本発明は、直流電源の電圧を高周波電圧に変換し
て変圧器の一次側に供給するチョッパ手段を備え、該変
圧器の二次側の高周波電圧を整流して第２の直流電圧を
得、この第２の直流電圧から単相交流電圧を得るように
した装置において、該第２の直流電圧と基準電圧を比較
して電圧偏差に応じて電流基準を出力すると共に、該電
圧偏差に応じて該電流基準の制限値が変化する電圧制御
手段と、該電流基準に応じて該直流電源から供給される
電流を制御する電流制御手段を設けてＤＣ／ＡＣ電源装
置を構成する。
【００１４】
【作用】上記構成により、電圧偏差が小さいときは電流
制限値が小さく、電圧偏差が大きいときは電流制限値を
大きくするように動作させ、上記電流基準に応じて直流
電源から電流が供給され、該電流のピーク付近が電流制
限値に制限される。この作用により該電流の波形率が小
さく制御され損失が減少する。
制限値が小さく、電圧偏差が大きいときは電流制限値を
大きくするように動作させ、上記電流基準に応じて直流
電源から電流が供給され、該電流のピーク付近が電流制
限値に制限される。この作用により該電流の波形率が小
さく制御され損失が減少する。
【００１５】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。図５と重複
する部分には同一番号を付して説明を省略する。図１に
おいて、電圧制御部１２は電圧検出部１６で検出したコ
ンデンサ７の電圧Ｖd と基準電圧ＶR を比較し電流基準
Ｉd * を出力する。
する部分には同一番号を付して説明を省略する。図１に
おいて、電圧制御部１２は電圧検出部１６で検出したコ
ンデンサ７の電圧Ｖd と基準電圧ＶR を比較し電流基準
Ｉd * を出力する。
【００１６】電流制御部２５は電流検出器２９で検出し
たダイオードブリッジ５の出力電流ｉd と電流基準Ｉd
* を比較し電流偏差が減少する方向にＰＷＭ制御部１５
を介してＭＯＳＦＥＴ３，４をＰＷＭ制御する。
たダイオードブリッジ５の出力電流ｉd と電流基準Ｉd
* を比較し電流偏差が減少する方向にＰＷＭ制御部１５
を介してＭＯＳＦＥＴ３，４をＰＷＭ制御する。
【００１７】リミッタ２４は電圧制御部１２の出力値を
制限するもので、電流基準Ｉd * がリミッタ２４に入力
される信号ｆを越えると電圧制御部１２の入力を相殺し
Ｉd * を信号ｆの値に制限する。関数器２３は基準電圧
ＶR と電圧検出部１６による検出電圧Ｖdxの偏差値に応
じて図２に示すような電流制限信号ｆを出力しリミッタ
２４に入力する。
制限するもので、電流基準Ｉd * がリミッタ２４に入力
される信号ｆを越えると電圧制御部１２の入力を相殺し
Ｉd * を信号ｆの値に制限する。関数器２３は基準電圧
ＶR と電圧検出部１６による検出電圧Ｖdxの偏差値に応
じて図２に示すような電流制限信号ｆを出力しリミッタ
２４に入力する。
【００１８】上記構成とすることにより、ＶR −Ｖdxの
偏差値に応じて電流基準Ｉd * の最大値が制限され、軽
負荷で偏差値が小さいときは電流制限値も小さく、ま
た、重負荷で偏差値が大きいときは電流制限値も大きく
なる。これによりＩdcの通電幅は図３に示すように全体
的に広がるように作用する。
偏差値に応じて電流基準Ｉd * の最大値が制限され、軽
負荷で偏差値が小さいときは電流制限値も小さく、ま
た、重負荷で偏差値が大きいときは電流制限値も大きく
なる。これによりＩdcの通電幅は図３に示すように全体
的に広がるように作用する。
【００１９】すなわち、交流出力の瞬時電力Ｐa は図３
に示すように大きく変動しているが電力のピーク付近は
主としてコンデンサ７から電力が供給され、直流電源１
から供給する電流ｉDCは電力のピーク付近（太線の部
分）が制限される。この作用により、負荷の軽重に無関
係にｉDCの波形率を小さく（１．１以下）にすることが
できる。
に示すように大きく変動しているが電力のピーク付近は
主としてコンデンサ７から電力が供給され、直流電源１
から供給する電流ｉDCは電力のピーク付近（太線の部
分）が制限される。この作用により、負荷の軽重に無関
係にｉDCの波形率を小さく（１．１以下）にすることが
できる。
【００２０】本実施例によれば、電圧制御の応答を早く
しても電流ｉDCのピーク値が制限され波形率が小さく制
御され、抵抗損が１／４〜１／５に減少し、高効率化し
たＤＣ／ＡＣ電源装置を提供することができる。本発明
は、図４に示す第２実施例の構成に変形することができ
る。
しても電流ｉDCのピーク値が制限され波形率が小さく制
御され、抵抗損が１／４〜１／５に減少し、高効率化し
たＤＣ／ＡＣ電源装置を提供することができる。本発明
は、図４に示す第２実施例の構成に変形することができ
る。
【００２１】図４において、比例増幅器３０は基準電圧
ＶR とコンデンサ７の検出電圧Ｖdxの偏差値を比例増幅
して誤差電圧ΔＶを出力する。制御増幅器１２は比例積
分の増幅機能を有しその出力Ｉd * はリミッタ２４によ
り電流制限値ｆの値に制限される。関数器２３は誤差電
圧ΔＶを入力偏差値として図２のような関数値ｆを出力
しこれを電流制限値として動作する。これにより図１の
場合と同様の効果が得られる。なお、以上の説明では、
ダイオードブリッジ５の出力電流を検出する例で示した
が、変圧器２の二次側あるいは一次側の電流を検出する
ようにしてもよい。
ＶR とコンデンサ７の検出電圧Ｖdxの偏差値を比例増幅
して誤差電圧ΔＶを出力する。制御増幅器１２は比例積
分の増幅機能を有しその出力Ｉd * はリミッタ２４によ
り電流制限値ｆの値に制限される。関数器２３は誤差電
圧ΔＶを入力偏差値として図２のような関数値ｆを出力
しこれを電流制限値として動作する。これにより図１の
場合と同様の効果が得られる。なお、以上の説明では、
ダイオードブリッジ５の出力電流を検出する例で示した
が、変圧器２の二次側あるいは一次側の電流を検出する
ようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、負荷に供給する瞬時電
力が変動するＤＣ／ＡＣ電源装置において、直流電源側
から供給する電流の波形率を小さく抑えることができ、
損失が少ない効率の向上したＤＣ／ＡＣ電源装置を提供
することができる。
力が変動するＤＣ／ＡＣ電源装置において、直流電源側
から供給する電流の波形率を小さく抑えることができ、
損失が少ない効率の向上したＤＣ／ＡＣ電源装置を提供
することができる。
【図１】本発明による第１実施例の構成図。
【図２】第１実施例の関数器２３の特性図。
【図３】第１実施例の動作を説明するための波形図。
【図４】本発明による第２実施例の要部構成図。
【図５】従来装置の構成図。
【図６】従来装置の問題点を説明するための波形図。
１…直流電源、２…変圧器、３，４…ＭＯＳＦＥＴ、５
…ダイオードブリッジ、６…リアクトル、７…コンデン
サ、８…インバータブリッジ、１２…電圧制御部、１５
…ＰＷＭ制御部、１６…電圧検出部、２２…インバータ
制御部、２３…関数器、２４…リミッタ、２５…電流制
御部、２７…電流検出器、３０…比例増幅器。
…ダイオードブリッジ、６…リアクトル、７…コンデン
サ、８…インバータブリッジ、１２…電圧制御部、１５
…ＰＷＭ制御部、１６…電圧検出部、２２…インバータ
制御部、２３…関数器、２４…リミッタ、２５…電流制
御部、２７…電流検出器、３０…比例増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流電源の電圧を高周波電圧に変換して
変圧器の一次側に供給するチョッパ手段を備え、該変圧
器の二次側の高周波電圧を整流して第２の直流電圧を
得、この第２の直流電圧から単相交流電圧を得るように
した装置において、該第２の直流電圧と基準電圧を比較
して電圧偏差に応じて電流基準を出力すると共に、該電
圧偏差に応じて該電流基準の制限値が変化する電圧制御
手段と、該電流基準に応じて該直流電源から供給される
電流を制御する電流制御手段を設けたことを特徴とする
ＤＣ／ＡＣ電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3152938A JP3015512B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Ｄｃ／ａｃ電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3152938A JP3015512B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Ｄｃ／ａｃ電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053678A true JPH053678A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3015512B2 JP3015512B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=15551435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3152938A Expired - Lifetime JP3015512B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Ｄｃ／ａｃ電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015512B2 (ja) |
Cited By (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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