JPH10201236A

JPH10201236A - 電源装置

Info

Publication number: JPH10201236A
Application number: JP9003822A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyazaki; 浩宮崎; Hiroshi Takei; 洋武井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-13
Also published as: JP3753823B2

Abstract

(57)【要約】【課題】力率改善動作の開始または終了時における動
作を安定化し、信頼性を向上した電源装置を提供する。【解決手段】力率改善制御手段１３は負荷レベルを監
視し、該負荷レベルが第１の所定の負荷レベルより大き
くなったとき、短絡パルスを生成して、短絡素子１０を
駆動し、これによりリアクタ２、短絡素子１０を介して
交流電源１を短絡して電源力率を改善するとともに、負
荷レベルが第２の所定の負荷レベルよりも小さくなった
とき、短絡パルスの生成を終了して電源力率改善動作を
終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電源に直列に接続
されたリアクタを介して電源を短絡することにより電源
力率を改善した電源装置に関し、特に高速動作が可能で
制御性に優れた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源装置からより多くの有効電力を取り
出すには、電源力率を改善することが有効であり、多く
の有効電力を負荷の機器に供給することにより機器の最
大能力を増大することができる。また、電源力率を改善
することにより、近年問題となりつつある電源の高調波
電流を低減できる場合が多く、国内外の高調波電流規制
にも対応することができる。

【０００３】電源装置の力率を改善する方法として、従
来、例えば特開平７−７９４６号公報に開示されたもの
がある。この公報は、短絡素子によりリアクタを介して
電源を短絡するものであり、具体的には負荷状態、短絡
電流、高調波電流含有率、電源力率、波形歪率などに応
じてリアクタの短絡開始までの遅延時間および短絡期間
を決定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電源装置の力率を改善
する従来の方法では、力率改善動作を開始する場合また
は力率改善動作を終了する場合の過渡的な状態における
短絡パルスの生成について記載されているものはない
が、力率改善動作の開始または終了時には振動、出力電
圧の急上昇、急低下などを引き起こして動作が不安定と
なるとともに、また負荷の動作には悪影響を与えるとい
う問題がある。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、力率改善動作の開始または終
了時における動作を安定化し、信頼性を向上した電源装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、交流電源からの交流電圧
を直流電圧に整流する整流手段、該整流手段に直列に接
続されたリアクタ、該リアクタを介して前記交流電源を
短絡する短絡手段、および該短絡手段を短絡状態に駆動
するための短絡パルスを生成する短絡パルス生成手段を
有する電源装置であって、該電源装置の負荷レベルが第
１の所定の負荷レベルより大きくなったとき、前記短絡
パルスを生成開始させるように前記短絡パルス生成手段
を制御し、負荷レベルが第１の所定の負荷レベルより小
さい第２の負荷レベル以下になったとき、前記短絡パル
スの生成を終了させるように前記短絡パルス生成手段を
制御する開始／終了制御手段を有することを要旨とす
る。

【０００７】請求項１記載の本発明にあっては、負荷レ
ベルが第１の所定の負荷レベルより大きくなったとき、
短絡パルスの生成を開始し、第２の負荷レベル以下にな
ったとき、短絡パルスの生成を終了させるとともに、第
１の負荷レベルを第２の負荷レベルよりも大きくしてい
るので、負荷レベルが小さい場合に力率改善動作を行っ
て電流波形を歪ませるという悪影響を回避することがで
きるとともに、直流出力電圧の急変、負荷の不安定な動
作を防止することができる。

【０００８】また、請求項２記載の本発明は、交流電源
からの交流電圧を直流電圧に整流する整流手段、該整流
手段に直列に接続されたリアクタ、該リアクタを介して
前記交流電源を短絡する短絡手段、および該短絡手段を
短絡状態に駆動するための短絡パルスを生成する短絡パ
ルス生成手段を有する電源装置であって、前記短絡パル
スの生成開始時には該短絡パルスの幅を徐々に大きくす
るように前記短絡パルス生成手段を制御するパルス幅拡
大制御手段を有することを要旨とする。

【０００９】請求項２記載の本発明にあっては、短絡パ
ルスの生成開始時には短絡パルスの幅を徐々に大きくし
ているので、直流出力電圧の急上昇、電源電流や直流出
力電圧の急変を防止し、安定な動作を行うことができ
る。

【００１０】更に、請求項３記載の本発明は、交流電源
からの交流電圧を直流電圧に整流する整流手段、該整流
手段に直列に接続されたリアクタ、該リアクタを介して
前記交流電源を短絡する短絡手段、および該短絡手段を
短絡状態に駆動するための短絡パルスを生成する短絡パ
ルス生成手段を有する電源装置であって、前記短絡パル
スの生成終了時には該短絡パルスの幅を徐々に小さくす
るように前記短絡パルス生成手段を制御するパルス幅縮
小制御手段を有することを要旨とする。

【００１１】請求項３記載の本発明にあっては、短絡パ
ルスの生成終了時には短絡パルスの幅を徐々に小さくし
ているので、直流出力電圧の急上昇、電源電流や直流出
力電圧の急変を防止し、安定な動作を行うことができ
る。

【００１２】請求項４記載の本発明は、請求項３記載の
発明において、交流電源の負荷レベルが第３の所定の負
荷レベルより小さい場合には、前記短絡パルスの生成を
直ちに終了させるように前記短絡パルス生成手段を制御
する即時終了制御手段を有し、前記第３の所定の負荷レ
ベルは前記短絡パルスの生成終了時の負荷レベルよりも
小さいレベルであることを要旨とする。

【００１３】請求項４記載の本発明にあっては、負荷レ
ベルが第３の所定の負荷レベルより小さい場合には、短
絡パルスの生成を直ちに終了させるため、急激な直流出
力電圧の上昇を防止し、負荷を過電圧から保護すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明の第１の実施形態に係わる
電源装置の回路構成を示す図である。同図に示す電源装
置は、交流電源１の一方の出力端に一端が接続されたリ
アクタ２を有し、該リアクタ２の他端は全波整流器を構
成している第１のダイオードブリッジ３および電流の方
向を揃えている第２のダイオードブリッジ９のそれぞれ
の一方の入力端に接続されている。第１および第２のダ
イオードブリッジ３および９のそれぞれの他方の入力端
は交流電源１の他方の出力端に接続されている。

【００１６】第１のダイオードブリッジ３の出力端は平
滑用電解コンデンサ４，５，６を介して負荷７に接続さ
れ、これにより交流電源１からの交流電圧は第１のダイ
オードブリッジ３および平滑用電解コンデンサ４，５，
６により倍電圧整流され、直流電圧として負荷７に供給
されるようになっている。

【００１７】第２のダイオードブリッジ９の両出力端
は、例えばＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳ
ＦＥＴ等からなるスイッチング素子である短絡素子１０
のコレクタおよびエミッタ間に接続され、該短絡素子１
０がオンした場合に、第２のダイオードブリッジ９およ
びリアクタ２を介して交流電源１を短絡し、これにより
電源装置の電源力率を改善しうるようになっている。短
絡素子１０のゲートは力率改善制御手段１３に接続さ
れ、該力率改善制御手段１３によって短絡素子１０が駆
動されることにより短絡素子１０はオンするようになっ
ている。

【００１８】また、交流電源１の両出力端にはゼロクロ
ス検出手段１２が接続され、ゼロクロス検出手段１２は
交流電源１の交流電圧がゼロクロス点を通過する時点を
検出し、この検出信号を力率改善制御手段１３に供給す
るようになっている。ゼロクロス検出手段１２および力
率改善制御手段１３により制御回路１１が構成される
が、該制御回路１１は例えばマイクロコンピュータなど
で構成される。また、力率改善制御手段１３には電源装
置の負荷レベルが入力されるようになっている。

【００１９】図２は、本発明の第２の実施形態に係わる
電源装置の回路構成を示す図である。同図に示す電源装
置は、交流電源１の交流電圧を全波整流する第１のダイ
オードブリッジ３の一方の出力端にリアクタ２の一端を
接続し、該リアクタ２の他端と第１のダイオードブリッ
ジ３の他方の出力端との間にスイッチングトランジスタ
からなる短絡素子１０のコレクタおよびエミッタを接続
し、該短絡素子１０がオンした場合、リアクタ２および
第１のダイオードブリッジ３を介して交流電源１を短絡
するように構成している。また、リアクタ２の他端は逆
流防止用のダイオード１５を介して平滑用電解コンデン
サ６および負荷７に接続されている。ダイオード１５は
短絡素子１０がオンしてリアクタ２および第１のダイオ
ードブリッジ３を介して交流電源１を短絡した場合に、
コンデンサ６が短絡されないように作用している。

【００２０】また、図１の電源装置と同様に、交流電源
１にはゼロクロス検出手段１２が接続され、短絡素子１
０のゲートには力率改善制御手段１３が接続されてお
り、これらのゼロクロス検出手段１２および力率改善制
御手段１３は図１に示すものと同じ機能、構成を有する
ものである。

【００２１】図３は、上述した図１および図２にそれぞ
れ示した電源装置の動作原理をわかりやすく説明するた
めの機能構成図であり、特に制御回路１１の内部構成を
示している。図３に示すように、図１および図２の電源
装置の制御回路１１はゼロクロス検出手段１２および力
率改善制御手段１３から構成されているが、力率改善制
御手段１３は負荷レベルを判定する負荷レベル判定手段
３１と、力率改善動作の開始時および終了時の処理を制
御する開始・終了処理手段３２と、定常の力率改善処理
を行う定常処理手段３３とを有し、該定常処理手段３３
から前記短絡素子１０に短絡パルスが供給されるように
なっている。

【００２２】次に、図４を参照して、図１，２に示す第
１および第２の実施形態の電源装置の作用を説明する。
なお、図４において、２１は交流電源１の交流電圧の波
形であり、２２は力率改善制御手段１３から短絡素子１
０に供給される短絡パルスの波形であり、２３は力率改
善制御手段１３に供給される負荷レベルをアナログ値と
して示しているものである。

【００２３】交流電源１から図４の２１で示すような正
弦波波形の交流電圧が入力されると、この交流電圧は図
１ではリアクタ２を介して第１のダイオードブリッジ３
およびコンデンサ４，５，６からなる倍電圧整流回路に
供給されて直流電圧に変換され、負荷７に供給される。
また、図２では、交流電源１からの交流電圧は第１のダ
イオードブリッジ３で全波整流されてから、リアクタ２
およびダイオード１５を介してコンデンサ６で平滑さ
れ、直流電圧として負荷７に供給される。また、この場
合に、ゼロクロス検出手段１２は、交流電源１からの交
流電圧を監視して、そのゼロクロス点を検出すると、こ
の検出信号を力率改善制御手段１３に供給するようにな
っている。

【００２４】このように直流電圧が負荷７に供給されて
いる状態において、図４の符号２３で示すような負荷レ
ベルが力率改善制御手段１３の負荷レベル判定手段３１
に供給される。負荷レベル判定手段３１は、負荷レベル
を第１の所定の負荷レベルＡと比較し、負荷レベルが第
１の所定の負荷レベルＡより大きくなると、開始・終了
処理手段３２を駆動し、開始・終了処理手段３２の制御
により定常処理手段３３から図４の２２で示すような短
絡パルスをゼロクロス検出手段１２からのゼロクロス点
検出信号に応じて生成し、該短絡パルスを短絡素子１０
に供給する。

【００２５】短絡パルス２２が短絡素子１０に供給され
ると、短絡素子１０は短絡パルス２２に応じてオン状態
になり、これにより図１においては第２のダイオードブ
リッジ９およびリアクタ２を介して交流電源１を短絡
し、また図２においてはリアクタ２および第１のダイオ
ードブリッジ３を介して交流電源１を短絡し、また短絡
パルスがなくなって短絡素子１０がオフ状態に開放され
ると、リアクタ２に蓄積されたエネルギが負荷側に放出
される。このようにリアクタ２を介して交流電源１を短
絡することにより、従来電流の流れていなかった電源の
位相区間にも電源電流が流れて、電流の導通時間を拡大
し、これにより電源力率を改善することができる。

【００２６】また、負荷レベル判定手段３１は負荷レベ
ルを監視していて、該負荷レベルが図４に示すように第
２の所定の負荷レベルＢより小さくなると、開始・終了
処理手段３２を駆動し、開始・終了処理手段３２の制御
により定常処理手段３３からの短絡パルスの生成を停止
し、これにより力率改善処理を終了する。

【００２７】このように本実施形態では、負荷レベルを
監視し、負荷レベルが小さい場合には、力率改善処理を
行わないようにしているが、これは、負荷レベルが小さ
い場合に力率改善動作を行ったとしても、力率改善効果
が少なく、むしろ逆に電流波形が歪んで悪影響が出る場
合もあるということを防止しているものである。

【００２８】なお、上述した処理において、第１の所定
の負荷レベルＡを第２の所定の負荷レベルＢよりも大き
く設定することにより（Ａ＞Ｂ）、力率改善処理の開始
と終了との切り替わるタイミングでの力率改善動作の発
振を防止することができる。この場合のヒステリシス幅
の設定は、負荷の特性、電源装置の昇圧特性、電源装置
や負荷の応答時間などから負荷を安定に動作させること
ができるように行われる。電源装置の構成によっては、
第２の所定の負荷レベルＢをほぼ０に設定する場合もあ
り、このような場合にも十分に効果を発揮することがで
きる。

【００２９】本発明の力率改善機能を有する電源装置
は、昇圧機能を有しており、力率改善処理を行うと、力
率改善を行う直前の状態に比べて、電源装置の直流出力
電圧が上昇し、電源電流の実効値が低下する。このた
め、負荷が電動機などの場合には、ヒステリシスがない
と、電動機の速度が振動して不安定な動作となり、場合
によっては停止してしまうことがある。しかしながら、
本発明の電源装置では、力率改善処理の開始と終了との
切り替わりの近辺の負荷レベルでは力率改善動作が頻繁
に切り替わることがないため、直流出力電圧が振動した
り、電源装置の電源電流や直流出力電圧が振動すること
はなく、力率改善を行っても直流出力電圧は徐々に上昇
し、常に安定な動作を継続的に行うことができる。

【００３０】なお、上記各実施形態において、負荷レベ
ルとしては、具体的には電源電流、負荷電流、出力電
流、力率、高調波電流、歪率、負荷の制御パラメータ、
負荷から検出される例えば回転数、速度、温度、湿度、
圧力、重さなどのような負荷の大きさを判定できるよう
な種々のパラメータを利用することができる。

【００３１】次に、図５ないし図７を参照して、本発明
の第３の実施形態に係わる電源装置について説明する。

【００３２】図５は、第３の実施形態の電源装置の動作
原理をわかりやすく説明するための要部の機能構成図で
あり、その具体的回路構成は図１および図２に示すいず
れの回路構成の電源装置でも同様に実施し得るものであ
る。なお、図１および図２に示す電源装置の回路構成に
ついては既に詳述したので、図５を参照して、第３の実
施形態の動作について説明する。

【００３３】第３の実施形態の電源装置は、図５に示す
ように、力率改善制御手段１３の構成が図３に示した第
１および第２の実施形態のものと異なり、その他の構成
および作用は図３のものと同じである。

【００３４】すなわち、図５に示す力率改善制御手段１
３は、負荷レベルを判定する負荷レベル判定手段３１
と、力率改善動作の開始時の処理を制御する開始処理手
段３４と、定常の力率改善処理を行う定常処理手段３３
とから構成され、図３における開始・終了処理手段３２
の代わりに開始処理手段３４が設けられたものである。

【００３５】開始処理手段３４は、短絡パルスを短絡素
子１０に供給開始する場合に、パルス幅が図６の２４で
示すように小さいパルス幅から大きいパルス幅へ徐々に
拡大するような短絡パルス２４を発生するものである。
なお、図６において、２１は交流電源１の交流電圧の波
形を示し、２４はパルス幅が徐々に大きく変化する短絡
パルスの波形を示し、２５は負荷レベルをアナログ値と
して示している。

【００３６】図７は、上述したようにパルス幅が徐々に
増大する短絡パルス２４に対応して変化する本電源装置
の直流出力電圧を実線によって符号４２で示すととも
に、従来の定常処理のみを行った場合の直流出力電圧の
変化を点線によって符号４１で示している。図７に示す
ように、本実施形態のように短絡パルスの幅を徐々に大
きくしていくことにより、直流出力電圧は徐々に増大し
ていくのに対して、従来のようにパルス幅を徐々に増大
することなく、定常処理から急に通常のパルス幅の短絡
パルスを供給した場合には、直流出力電圧が急に上昇し
ていることがわかる。

【００３７】更に詳しく説明すると、図５に示す第３の
実施形態では、負荷レベル判定手段３１が電源装置の負
荷レベルを監視して、該負荷レベルが所定の力率改善レ
ベルより大きくなって、力率改善処理の開始時になった
ことを検出すると、開始処理手段３４を駆動して、図６
の２４で示すようにパルス幅が徐々に大きく変化する短
絡パルスを生成させ、この短絡パルスで短絡素子１０を
駆動し、これによりリアクタ２を介して交流電源１を短
絡し、力率改善処理を開始する。

【００３８】そして、短絡パルスのパルス幅が徐々に大
きくなり、定常処理手段３３で元来出力されるパルス幅
と同等になった時点で、負荷レベル判定手段３１は開始
処理手段３４の代わりに定常処理手段３３を駆動し、定
常処理手段３３から定常状態の所定のパルス幅の短絡パ
ルスを生成させ、この定常状態の短絡パルスで短絡素子
１０を駆動して、定常状態の力率改善処理を行う。な
お、図６では、簡単化のため、短絡パルスの数を少なく
して示している。

【００３９】なお、短絡パルスのパルス幅を徐々に増大
していく速度は、負荷の特性、電源装置の昇圧特性、電
源装置や負荷の応答時間などから安定に動作させること
ができる値に設定される。具体的には、短絡パルスは、
例えば１μＳ／１０ｍＳないし５０μＳ／１０ｍＳ前後
あるいはそれより遅い速度で１パルス毎にパルス幅が増
大される。なお、１０ｍＳは交流電源１の周波数が５０
Ｈｚの場合には交流電源１の周期の１／２である。

【００４０】本発明の力率改善機能を有する電源装置
は、昇圧機能を有しており、力率改善処理を行うと、力
率改善を行う直前の状態に比べて、電源装置の直流出力
電圧が上昇し、電源電流の実効値が低下する。力率改善
のための短絡パルスを従来のように所定のパルス幅で直
ちに出力すると、直流出力電圧が急上昇し、負荷電流が
急に低下する。このため、負荷が電動機などの場合に
は、速度が急上昇して不安定な動作となり、場合によっ
ては停止してしまうことがある。しかしながら、本発明
の電源装置では、力率改善用の短絡パルスの幅が徐々に
増大していくため、直流出力電圧が急上昇したり、電源
電流や直流出力電圧が急変することはなく、力率改善動
作を開始しても常に安定な動作を継続的に行うことがで
きる。

【００４１】なお、本実施形態では、負荷レベル判定手
段３１で負荷レベルを監視し、負荷レベルが所定のレベ
ルを超えた場合に短絡パルスを生成して、力率改善動作
を行い、負荷レベルが小さい場合には、力率改善処理を
行わないようにしているが、これは、負荷レベルが小さ
い場合に力率改善動作を行ったとしても、力率改善効果
が少なく、むしろ逆に電流波形が歪んで悪影響が出る場
合もあるということを防止しているものである。しかし
ながら、負荷レベルがほぼ０の状態から短絡パルスを生
成したり（この場合には短絡パルスは力率改善に効果が
ないほどパルス幅の短いものでもよい）、電源装置の起
動と同時に短絡パルスを出力する場合にも本実施形態は
同様な効果を発揮し得ることは明らかである。

【００４２】次に、図８ないし図１０を参照して、本発
明の第４の実施形態に係わる電源装置について説明す
る。

【００４３】図８は、第４の実施形態の電源装置の動作
原理をわかりやすく説明するための要部の機能構成図で
あり、その具体的回路構成は図１および図２に示すいず
れの回路構成の電源装置でも同様に実施し得るものであ
る。なお、図１および図２に示す電源装置の回路構成に
ついては既に詳述したので、図８を参照して、第４の実
施形態の動作について説明する。

【００４４】第４の実施形態の電源装置は、図８に示す
ように、力率改善制御手段１３の構成が図５に示した第
３の実施形態のものと異なり、その他の構成および作用
は図５のものと同じである。

【００４５】すなわち、図８に示す力率改善制御手段１
３は、負荷レベルを判定する負荷レベル判定手段３１
と、力率改善動作の終了時の処理を制御する終了処理手
段３５と、定常の力率改善処理を行う定常処理手段３３
とから構成され、図５における開始処理手段３４の代わ
りに終了処理手段３５が設けられたものである。

【００４６】終了処理手段３５は、短絡素子１０に供給
していた短絡パルスの生成終了時に、すなわち力率改善
処理の終了時に、パルス幅が図９の２６で示すように定
常処理時の大きいパルス幅から小さいパルス幅へ徐々に
縮小するような短絡パルス２６を生成するものである。
なお、図９において、２１は交流電源１の交流電圧の波
形を示し、２６はパルス幅が徐々に小さく変化する短絡
パルスの波形を示し、２７は負荷レベルをアナログ値と
して示している。

【００４７】図１０は、上述したようにパルス幅が徐々
に小さく変化する短絡パルス２６に対応して変化する本
電源装置の直流出力電圧を実線によって符号４４で示す
とともに、従来の定常処理のみを行った場合の直流出力
電圧の変化を点線によって符号４３で点線で示してい
る。図１０に示すように、本実施形態のように短絡パル
スの幅を徐々に小さくしていくことにより、直流出力電
圧は徐々に低減していくのに対して、従来のようにパル
ス幅を徐々に小さくすることなく、定常処理から急に短
絡パルスの供給を停止した場合には、直流出力電圧が急
に低減することがわかる。

【００４８】更に詳しく説明すると、図８に示す第４の
実施形態では、負荷レベル判定手段３１が電源装置の負
荷レベル２７を監視して、該負荷レベルが所定のレベル
より小さくなったことを検出すると、終了処理手段３５
を駆動して、図９の２６で示すようにパルス幅が徐々に
小さく変化する短絡パルスを生成させ、この小さくなっ
ていく短絡パルスで短絡素子１０を駆動し、これにより
リアクタ２を介して交流電源１を短絡する。そして、短
絡パルスのパルス幅がほぼ０になった時点で、短絡パル
スの生成を終了し、力率改善処理を終了する。なお、図
８では、簡単化のため、短絡パルスの数を少なくして示
している。

【００４９】なお、短絡パルスのパルス幅を徐々に小さ
くしていく速度は、負荷の特性、電源装置の昇圧特性、
電源装置や負荷の応答時間などから安定に動作させるこ
とができる値に設定される。具体的には、短絡パルス
は、例えば１μＳ／１０ｍＳないし５０μＳ／１０ｍＳ
前後あるいはそれより遅い速度で１パルス毎にパルス幅
が小さくされる。

【００５０】本発明の力率改善機能を有する電源装置
は、昇圧機能を有しており、力率改善処理を中止する
と、力率改善を行う直前の状態に比べて、直流出力電圧
が下降し、電源電流が上昇する。このため、負荷が電動
機などの場合には、速度が急低下して不安定な動作とな
り、場合によっては停止してしまうことがある。しかし
ながら、本発明の電源装置では、力率改善用の短絡パル
スの幅が徐々に小さくなっていくため、直流出力電圧が
急上昇したり、電源電流や直流出力電圧が急変すること
はなく、力率改善動作を終了しても、直流出力電圧は徐
々に低下していき、常に安定な動作を継続的に行うこと
ができる。

【００５１】なお、本実施形態では、負荷レベル判定手
段３１で負荷レベルを監視し、負荷レベルが小さい場合
には、短絡パルスを出力せず、従って力率改善処理を行
わないようにしているが、これは、負荷レベルが小さい
場合に力率改善動作を行ったとしても、力率改善効果が
少なく、むしろ逆に電流波形が歪んで悪影響が出る場合
もあるということを防止しているものである。しかしな
がら、負荷レベルがほぼ０の状態になった時に、本実施
形態のような処理を行っても同様な効果を発揮し得るこ
とは明らかである。

【００５２】次に、図１１および図１２を参照して、本
発明の第５の実施形態に係わる電源装置について説明す
る。

【００５３】図１１は、第５の実施形態の電源装置の動
作原理をわかりやすく説明するための要部の機能構成図
であり、その具体的回路構成は図１および図２に示すい
ずれの回路構成の電源装置でも同様に実施し得るもので
ある。なお、図１および図２に示す電源装置の回路構成
については既に詳述したので、図１１を参照して、第５
の実施形態の動作について説明する。

【００５４】第５の実施形態の電源装置は、図１１に示
すように、力率改善制御手段１３の構成が図８に示した
第４の実施形態において緊急停止処理手段３６を追加し
た点が異なり、その他の構成および作用は図８のものと
同じである。

【００５５】すなわち、図１１において、新たに追加さ
れた緊急停止処理手段３６は、終了処理手段３５により
短絡パルスのパルス幅を徐々に小さくしていく力率改善
処理の終了時において、負荷レベルが突然急激に低下
し、所定のレベルよりも小さくなった場合に、短絡パル
スの生成を停止し、力率改善処理を急激に停止させるよ
うに作用するものである。

【００５６】図１２は、この様子を示しているが、同図
において、２１は交流電源１の交流電圧の波形を示し、
２８は力率改善終了時にパルス幅が徐々に小さく変化す
る短絡パルスの波形を示し、２９は負荷レベルをアナロ
グ値として示し、この負荷レベル２９は途中で急激に低
下し、所定の負荷レベルＣよりも小さいレベルに低減し
ていることが示されている。

【００５７】更に詳しく説明すると、図１１に示す第５
の実施形態では、負荷レベル判定手段３１が電源装置の
負荷レベル２９（図１２）を監視して、該負荷レベルが
所定のレベルより小さくなったことを検出すると、終了
処理手段３５を駆動して、図１１の２８で示すようにパ
ルス幅が徐々に小さく変化する短絡パルスを生成させ、
この小さくなっていく短絡パルスで短絡素子１０を駆動
し、これによりリアクタ２を介して交流電源１を短絡す
る。

【００５８】そして、この動作の途中において、負荷レ
ベルが図１２の２９で示すように突然急激に低下し、所
定の負荷レベルＣよりも小さいレベル以下になると、負
荷レベル判定手段３１はこの負荷レベル２９の急激な低
下を検出し、これにより緊急停止処理手段３６を駆動す
る。この結果、緊急停止処理手段３６は終了処理手段３
５による短絡パルスの生成を停止するように終了処理手
段３５を制御し、これにより力率改善動作を終了させ
る。

【００５９】前記所定の負荷レベルＣは、負荷の電圧許
容範囲、電源回路の昇圧特性、電源回路や負荷の応答時
間などから負荷を保護できる値に設定される。このよう
な処理の結果、異常な直流電圧の上昇を防止し、負荷を
過電圧から保護することが可能であり、より信頼性の高
い電源装置が実現できる。

【００６０】なお、上記各実施形態において、リアク
タ、短絡回路、コンデンサ、整流回路などの各構成要素
の接続位置を入れ替えても同様の力率改善機能および同
様な効果を有する電源装置を構成することができるもの
であり、本発明はこのように入れ替え変更された種々の
電源装置にも同様に適用し得るものである。

【００６１】また、上記各実施形態では、短絡パルスの
数はすべて１つの場合について説明したが、２つ以上の
複数の短絡パルスを使用しても、本発明と同様な効果を
達成することができるものである。例えば、短絡パルス
の数が２つである場合には、２つの短絡パルスの幅を同
時に広げたり、狭めたりする方法や、２つの短絡パルス
のうちの１つの短絡パルスの幅を広げたり、狭めたりし
た後に、他方の短絡パルスの幅を広げたり、狭めるとい
う方法が考えられる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、負荷レベルが第１の所定の負荷レベルよ
り大きくなったとき、短絡パルスの生成を開始し、第２
の負荷レベル以下になったとき、短絡パルスの生成を終
了させるとともに、第１の負荷レベルを第２の負荷レベ
ルよりも大きくしているので、負荷レベルが小さい場合
に力率改善動作を行って電流波形を歪ませるという悪影
響を回避することができるとともに、直流出力電圧の急
変、負荷の不安定な動作を防止することができる。

【００６３】また、請求項２記載の本発明によれば、短
絡パルスの生成開始時には短絡パルスの幅を徐々に大き
くしているので、直流出力電圧の急上昇、電源電流や直
流出力電圧の急変を防止し、安定な動作を行うことがで
きる。

【００６４】更に、請求項３記載の本発明によれば、短
絡パルスの生成終了時には短絡パルスの幅を徐々に小さ
くしているので、直流出力電圧の急上昇、電源電流や直
流出力電圧の急変を防止し、安定な動作を行うことがで
きる。

【００６５】請求項４記載の本発明によれば、短絡パル
スの生成終了時に負荷レベルが第３の所定の負荷レベル
より小さい場合には、短絡パルスの生成を直ちに終了さ
せるので、急激な直流出力電圧の上昇を防止し、負荷を
過電圧から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる電源装置の回
路構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係わる電源装置の回
路構成を示す図である。

【図３】図１および図２にそれぞれ示した電源装置の動
作原理をわかりやすく説明するための機能構成図であ
る。

【図４】図１，２に示した第１および第２の実施形態の
電源装置の作用を説明するための動作波形図である。

【図５】本発明の第３の実施形態の電源装置の動作原理
をわかりやすく説明するための要部の機能構成図であ
る。

【図６】図５に示す電源装置の作用を説明するための動
作波形図である。

【図７】図５に示す電源装置の作用を説明するための動
作波形図である。

【図８】本発明の第４の実施形態の電源装置の動作原理
をわかりやすく説明するための要部の機能構成図であ
る。

【図９】図８に示す電源装置の作用を説明するための動
作波形図である。

【図１０】図８に示す電源装置の作用を説明するための
動作波形図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態の電源装置の動作原
理をわかりやすく説明するための要部の機能構成図であ
る。

【図１２】図１１に示す電源装置の作用を説明するため
の動作波形図である。

【符号の説明】

１交流電源２リアクタ３第１のダイオードブリッジ４，５，６コンデンサ７負荷９第２のダイオードブリッジ１０短絡素子１１制御回路１２ゼロクロス検出手段１３力率改善制御手段３１負荷レベル判定手段３２開始・終了処理手段３３定常処理手段３４開始処理手段３５終了処理手段３６緊急停止処理手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
流する整流手段、該整流手段に直列に接続されたリアク
タ、該リアクタを介して前記交流電源を短絡する短絡手
段、および該短絡手段を短絡状態に駆動するための短絡
パルスを生成する短絡パルス生成手段を有する電源装置
であって、該電源装置の負荷レベルが第１の所定の負荷レベルより
大きくなったとき、前記短絡パルスを生成開始させるよ
うに前記短絡パルス生成手段を制御し、負荷レベルが第
１の所定の負荷レベルより小さい第２の負荷レベル以下
になったとき、前記短絡パルスの生成を終了させるよう
に前記短絡パルス生成手段を制御する開始／終了制御手
段を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
流する整流手段、該整流手段に直列に接続されたリアク
タ、該リアクタを介して前記交流電源を短絡する短絡手
段、および該短絡手段を短絡状態に駆動するための短絡
パルスを生成する短絡パルス生成手段を有する電源装置
であって、前記短絡パルスの生成開始時には該短絡パルスの幅を徐
々に大きくするように前記短絡パルス生成手段を制御す
るパルス幅拡大制御手段を有することを特徴とする電源
装置。
【請求項３】交流電源からの交流電圧を直流電圧に整
流する整流手段、該整流手段に直列に接続されたリアク
タ、該リアクタを介して前記交流電源を短絡する短絡手
段、および該短絡手段を短絡状態に駆動するための短絡
パルスを生成する短絡パルス生成手段を有する電源装置
であって、前記短絡パルスの生成終了時には該短絡パルスの幅を徐
々に小さくするように前記短絡パルス生成手段を制御す
るパルス幅縮小制御手段を有することを特徴とする電源
装置。
【請求項４】交流電源の負荷レベルが第３の所定の負
荷レベルより小さい場合には、前記短絡パルスの生成を
直ちに終了させるように前記短絡パルス生成手段を制御
する即時終了制御手段を有し、前記第３の所定の負荷レ
ベルは前記短絡パルスの生成終了時の負荷レベルよりも
小さいレベルであることを特徴とする請求項３記載の電
源装置。