JPH1075570A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH1075570A
JPH1075570A JP24816096A JP24816096A JPH1075570A JP H1075570 A JPH1075570 A JP H1075570A JP 24816096 A JP24816096 A JP 24816096A JP 24816096 A JP24816096 A JP 24816096A JP H1075570 A JPH1075570 A JP H1075570A
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和弘 人見
Shigeharu Sasaki
重晴 佐々木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高調波成分の発生を抑制し、力率を上げた電源
装置を得る。 【解決手段】交流電力から直流電力を生成する電源装置
において、交流電力を整流するダイオードと1、このダ
イオードで整流された脈流電圧を平滑するインダクター
2及びキャパシター3からなる平滑回路と、キャパシタ
ーの両端を電気的に短絡するスイッチング素子7と、平
滑回路の1次側の瞬時電流値を検出する電流検出器8
と、電流検出器の検出する瞬時電流が前記交流電力の電
圧と同期した正弦波状の電流値になるようにスイッチン
グ素子7を制御する制御部とを備え交流電力の電流波形
を正弦波に近づけ、高調波の抑制が行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高次高調波の発生を
抑制する電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的な電源装置は図1に示すよ
うなキヤパシター平滑形整流回路(整流用のダイオード
ブリッジ、インダクター、平滑用のコンデンサを用いて
構成)を用いるものであった。
【0003】図1において、1は整流用のダイオードブ
リッジ、2はインダクター(チョークコイル)、3はキ
ヤパシター(平滑用のコンデンサ)、4は負荷、5は交
流電力を供給する電源である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の電源では、整流平滑された後の直流電圧のリップ
ル値を小さく押さえるためにはキヤパシター3をかなり
大きくしなければならないが、キヤパシター3を大きく
するとダイオードブリッジ1に流れる整流電流の尖頭値
が大きくなって力率が低下する問題があった。
【0005】また、インダクター2の容量を大きくし
て、実用に耐えられる程度に通電電流の尖頭値を押さ
え、力率を向上させると、インダクター2がきわめて大
きなものとなり、実質的に実用には適さなくなってしま
う。
【0006】従って、現実的には能力面と実用面との中
間的な設計となっていた。
【0007】図2は図1に示した電源装置を用いた場合
の電源電圧及び電流の位相関係を示す模式図である。こ
の図において、Aは電源電圧波形、Bは電源電流波形を
示す。このときのカ率はおよそ76%である。
【0008】図3は図2に示した電流波形Bを高調波分
解した特性図である。この図において、縦軸Isは各高
調毎の電流の実効値、横軸は高調波次数を示している。
この例では第3次高調波が62%、第5次高調波が24
%である。
【0009】本発明はこのような問題点を改良し高次高
調波の低減を図った電源装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は交流電力から直
流電力を生成する電源装置において、交流電力を整流す
るダイオードと、このダイオードで整流された脈流電圧
を平滑するインダクター及びキャパシターからなる平滑
回路と、前記キャパシターの両端を電気的に短絡するス
イッチング素子と、平滑回路の1次側の瞬時電流値を検
出する電流検出器と、前記電流検出器の検出する瞬時電
流が前記交流電力の電圧と同期した正弦波状の電流値に
なるように前記スイッチング素子を制御する制御部とを
備えたものであり、このような構成を備えることによっ
て、電源電流をできるだけ正弦波状に流して、カ率を改
善することができるものである。
【0011】また、本発明は交流電力から直流電力を生
成する電源装置において、交流電力を整流するダイオー
ドと、このダイオードで整流された脈流電圧を平滑する
インダクター及びキャパシターからなる平滑回路と、前
記キャパシターの両端を電気的に短絡するスイッチング
素子と、平滑回路の1次側の瞬時電流値を検出する電流
検出器と、前記交流電力のゼロクロスを検出するゼロク
ロス検出装置と、前記電流検出器の検出する瞬時電流が
ゼロクロス検出装置の検出するゼロクロス信号に同期す
る電圧と同期した正弦波状の電流値になるように前記ス
イッチング素子を制御する制御部とを備えたものであ
り、このような構成を備えることによって、ゼロクロス
を基準にして電源電流を正弦状に近づけ力率を改善する
ものである。
【0012】また、本発明は交流電力から直流電力を生
成する電源装置において、交流電力を整流するダイオー
ドと、このダイオードで整流された脈流電圧を平滑する
インダクター及びキャパシターからなる平滑回路と、前
記キャパシターの両端を電気的に短絡するスイッチング
素子と、平滑回路の1次側の瞬時電流値を検出する電流
検出器と、前記交流電力のゼロクロスを検出するゼロク
ロス検出装置と、平滑回路の2次側の瞬時電圧を検出す
る電圧検出器と、前記電流検出器の検出する瞬時電流が
ゼロクロス検出装置の検出するゼロクロス信号に同期す
る電圧と同期した正弦波状の電流値になるように前記ス
イッチング素子を制御する共に、前記電圧検出器の検出
する瞬時電圧が目標電圧になるように前記電圧と同期し
た正弦波状の電流値を修正する制御部とを備えたもので
あり、このような構成を備えることによってゼロクロス
を基準にして電源電流を正弦状に近づけ力率を改善し、
また目標とする正弦波電流を変えることによって出力電
圧を制御することができるものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図4は本発明の実施例を示す電源
装置の電気回路図である。この図において図1と同一構
成要素は同一符号を付し説明は省略する。6は制御部を
構成するマイコンであり、電流検出器8の検出電流値、
電圧検出器9の検出する電圧検出値、ゼロクロス装置1
0の検出するゼロクロス信号を入力して、スイッチング
素子7のON/0FFを制御するものである。
【0014】電流検出器8はインダクター2及びキャパ
シター3からなる平滑回路の1次側に設けられ、ダイオ
ードブリッジ1から出力される整流出力の電流値を検出
するものであり、例えばC.T.(電流トランス)など
が用いられており、この検出した電流に対応する電圧出
力の変化はマイコン6のA/D(アナログ/デジタル)
入力端子に印加される。マイコン6は所定周期毎(例え
ば0.1msec毎であるが、これに限るものではな
い)にA/D入力端子に印可された電圧の値をデジタル
データに変換して記憶部に格納する。従って、この記憶
部にはこの電圧に対応する電流の瞬時値iが記憶され
る。
【0015】電圧検出器9は平滑回路の2次側に設けら
れ、平滑回路から出力される直流電力の電圧を検出する
ものであり、例えば抵抗分圧による高インピーダンス回
路が用いられている。この分圧された電圧は電流が検出
に次いで行われ(実質的にはほぼ同時刻になる)その値
は記憶部に格納される。これら格納された電圧の値の最
新400個分(電流の瞬時値の検出周期を0.1mse
cとし、50Hz交流の2周期分であるが、これに限る
ものではない)の平均値が電圧値eとして制御に用いら
れる。
【0016】ゼロクロス装置10は電源5から得られる
交流電力の電圧が0vを交差する時にゼロクロス信号を
出力するものであり、例えば交流電圧と接地電圧との大
小を比べる比較器である。この比較器の出力がH→L、
L→Hに変化した時点がゼロクロス信号に相当する。
【0017】スイッチング素子7は、例えばパワートラ
ンジスタやパワーFETなどであり、そのON/OFF
はマイコン6からのON/OFF信号を電力増幅して行
われ、このON/OFFは2Kz程度で繰り返されてい
る。また、この0Nデューティを制御することによっ
て、電圧eおよび電源電流を制御することができる。
【0018】図5はマイコン6の主な動作を示すフロー
チャートである。この図において、まずステップS1で
ゼロクロス信号の有無を判断する。ゼロクロス信号が判
断されたときはステップS2でカウンター(counter)
の値を「0」にする。
【0019】次いでステップS3で電流i、電圧eの検
出を行う周期か否かの判断を行い、検出周期の時はステ
ップS4へ進み瞬時電流の絶対値IiI、及び電圧eを
検出する。
【0020】ステップS5では検出された電圧eと目標
電圧Eとの差から目標とする電流値Iを求める。検出周
期を0.1msecとすると50Hzの交流では半周期
(180度)が100等分されるので正弦波(sin)
の角度を1.8度ずつ進める(ステップS6)と目標電
流の電気角位置が得られる。従って、その電気角度位置
に於ける正弦波の値をB倍したものを基準の目標電流値
Iとすると、目標電圧Eと検出電圧eとの差分をA倍し
た値でこの目標電流値を補正すれば、出力電流全体が増
減し検出電圧が目標電圧に収束する。
【0021】尚、このカウンター(counter)の値はゼ
ロクロス信号で常にリセットされるので電源の位相と目
標電流Iの位相とを常に一致させることができる。
【0022】ステップS7では、目標電流Iと検出電流
iの絶対値の値との大小を比較し、I>(iの絶対値)
の時はステップS9へ進みスイッチング素子7のONデ
ューティを大きくし、ステップS7の条件を満たさない
ときはステップS8へ進みスイッチング素子7をONデ
ューティを小さくさせる。
【0023】スイッチング素子7のONデューティが大
きくなることによって、平滑回路に流れる電流が増加す
る。従って、図2に示す電流波形の電流が流れていない
ところにも電流が流れるようになり、その電流波形は図
6C(Aは電圧波形)に示すような正弦波になる。尚、
この正弦波の分解能は検出周期を短くすればする程良く
なる。
【0024】このようにしてスイッチング素子7のON
デューティを変えることによって、電源5からは図6C
に示すように電圧波形Aに同期した正弦波状の電流波形
(目標電流波形とほぼ等しい)を得ることができる。
【0025】電圧検出器9の検出する電圧eが目標電圧
Eより高いときは図6に示す電流波形Cの波高値が下が
るように目標電流波形の波高値を下げ、また電圧検出器
9の検出する電圧eが目標電圧Eより低いときは図6に
示す電流波形Cの波高値が上がるように目標電流波形の
波高値をあげるものである。
【0026】図3のC’は図6に示す電流波形Cを高調
波分解した特性図であり、第3次高調波が60%から2
0%に低下し、第5次高調波が30%から10%に低下
している。このときの力率は75%から95%に向上し
ている。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明の電源装置では、ス
イッチング素子を用いて強制的に電源電流を流して、電
源からの電流波形を正弦波に近づけたので、高調波の発
生を抑制することができ、他の電気機器への電波障害の
発生を抑制できると共に、力率の向上が図れるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の一般的な電源装置を示す電気回路図であ
る。
【図2】図1に示した電源装置を用いた場合の電源電圧
及び電流の位相閑係を示す模式図である。
【図3】図2に示した電流波形Bを高調波分解した特性
図である。
【図4】本発明の実施例を示す電源装置の電気回路図で
ある。
【図5】図4に示したマイコンの主な動作を示すフロー
チャートである。
【図6】本発明の電源装置を用いた場合の電源電圧及び
電流の位相閑係を示す模式図である。
【符号の説明】
1 ダイオードブリッジ 2 インダクター 3 キヤパシター 4 負荷 5 電源 6 マイコン 7 スイッチング素子 8 電流検出器 9 電圧検出器 10 ゼロクロス検出装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電力から直流電力を生成する電源装置
    において、交流電力を整流するダイオードと、このダイ
    オードで整流された脈流電圧を平滑するインダクター及
    びキャパシターからなる平滑回路と、前記キャパシター
    の両端を電気的に短絡するスイッチング素子と、平滑回
    路の1次側の瞬時電流値を検出する電流検出器と、前記
    電流検出器の検出する瞬時電流が前記交流電力の電圧と
    同期した正弦波状の電流値になるように前記スイッチン
    グ素子を制御する制御部とを備えることを特徴とする電
    源装置。
  2. 【請求項2】交流電力から直流電力を生成する電源装置
    において、交流電力を整流するダイオードと、このダイ
    オードで整流された脈流電圧を平滑するインダクター及
    びキャパシターからなる平滑回路と、前記キャパシター
    の両端を電気的に短絡するスイッチング素子と、平滑回
    路の1次側の瞬時電流値を検出する電流検出器と、前記
    交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出装置
    と、前記電流検出器の検出する瞬時電流がゼロクロス検
    出装置の検出するゼロクロス信号に同期する電圧と同期
    した正弦波状の電流値になるように前記スイッチング素
    子を制御する制御部とを備えることを特徴とする電源装
    置。
  3. 【請求項3】交流電力から直流電力を生成する電源装置
    において、交流電力を整流するダイオードと、このダイ
    オードで整流された脈流電圧を平滑するインダクター及
    びキャパシターからなる平滑回路と、前記キャパシター
    の両端を電気的に短絡するスイッチング素子と、平滑回
    路の1次側の瞬時電流値を検出する電流検出器と、前記
    交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出装置
    と、平滑回路の2次側の瞬時電圧を検出する電圧検出器
    と、前記電流検出器の検出する瞬時電流がゼロクロス検
    出装置の検出するゼロクロス信号に同期する電圧と同期
    した正弦波状の電流値になるように前記スイッチング素
    子を制御する共に、前記電圧検出器の検出する瞬時電圧
    が目標電圧になるように前記電圧と同期した正弦波状の
    電流値を修正する制御部とを備えることを特徴とする電
    源装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100764387B1 (ko) 2006-07-03 2007-10-05 삼성전기주식회사 준싱글단 pfc 컨버터
US8232780B2 (en) 2009-05-15 2012-07-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power factor correction converter

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100764387B1 (ko) 2006-07-03 2007-10-05 삼성전기주식회사 준싱글단 pfc 컨버터
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