JPH1098876A - 交流直流電力変換装置 - Google Patents

交流直流電力変換装置

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JPH1098876A
JPH1098876A JP9164683A JP16468397A JPH1098876A JP H1098876 A JPH1098876 A JP H1098876A JP 9164683 A JP9164683 A JP 9164683A JP 16468397 A JP16468397 A JP 16468397A JP H1098876 A JPH1098876 A JP H1098876A
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JP
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power
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converter
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capacitor
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JP9164683A
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Suarez Oscar Garcia
オスカル・ガルシア・スアレス
Marquez Jose Antonio Cobos
ホセ・アントニオ・コボス・マルケス
Antolin Javier Uceda
ジャビエル・ウセダ・アントリン
Orero Berasuko Salvador
サルバドール・オレロ・ベラスコ
La Cruz Moreno Enrique De
エンリケ・デ・ラ・クルス・モレノ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、構成が簡単で、スイッチング制御
が容易であり、力率および効率が高いAC/DC電力変
換装置を提供すること目的とする。 【解決手段】 入力が交流主電源に接続され、出力が整
流された正弦波を出力する全波整流器Rと、この整流さ
れた正弦波を出力を入力に供給され、主出力および補助
出力の2個の出力を有する直流モジユールACとを具備
し、主出力は負荷へ第1の電力P1 を直接伝送する第1
のキャパシタC1 を介して負荷に接続され、前記補助出
力は第2の電力P2 を蓄積する直流変換装置を通って負
荷に供給する第2のキャパシタC2 によって形成され、
補助出力の第2のキャパシタC2 は第2の電力を入力電
力波形PEの全サイクル期間中連続的に負荷に供給して
第1の電力P1 の値が出力電力の平均値より少ない場合
には常に供給された第2の電力P2 を第1の電力P1 の
上に加えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】AC/DC変換装置による標
準IEC555−2(IEC1000−3−2)による
同意では交流主電源への高調波の注入を減少させてその
品質の低下を防止することが要求されている。その結果
交流主電源中にこれらの装置が注入する高調波を抑制す
るために変換装置の力率補正を改良することが設計技術
者間でよく知られている。
【0002】本発明のAC/DC電力変換装置は力率を
補正し、それに限定されるものではないが、特に軽量
で、小型で、廉価であることが必要である高効率の変換
装置が要求されている通信システムに適用することがで
きる。
【0003】
【従来の技術】現在有効な標準的な内容を満足するため
に力率補正を有するAC/DC変換装置は電力流の解析
に基づいている。このAC/DC変換装置設計のための
この技術は例えば文献(Proceedings ofthe Eighth Ann
ual Applied Power Electronics Conference(APEC'93)1
993年3月22日,Sab DIEGO<アメリカ、287 乃至 292頁)
に記載されている。
【0004】この文献では、主電力流が流れる通路と並
列に、力率補正回路と呼ばれる回路を通って負荷に伝送
される別の電力流が存在し、この力率補正回路は負荷に
伝送される全ての電力を処理しない。
【0005】結果として、直流変換装置出力に伝送され
る入力電力の部分は平均入力電力の約68%であり、そ
れは1回処理されるだけであり、入力電力の残りの約3
2%は力率補正回路によって2回処理される。
【0006】換言すると、入力電力が正弦波の2乗であ
ると仮定すると、入力電力が出力電力の平均値より少な
くなるときのみ力率補正回路は電力を出力に伝送する。
同様に、入力電力が出力電力より大きくなるとき、過剰
なエネルギが力率補正回路、特にそのキャパシタ中に蓄
積される。
【0007】したがって主電力流は全波ブリッジブース
タ変換装置および力率補正回路を通って直接負荷に伝送
され、蓄積された電力を負荷に供給する力率補正回路は
キャパシタおよびフォワード変換装置により形成され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この技術による問題
は、全波ブリッジブースタ変換装置中のスイッチング素
子の制御にある。それは電力レベルが出力電力の平均値
よりも大きいときと、小さいときの期間を識別しなけれ
ばならないからである。その結果、スイッチング素子に
対するスイッチング制御信号は各サイクルで異なった値
をとる。それ故、本発明の目的は、部品数の少ない簡単
な形態で構成され、スイッチング制御が簡単であり、高
い力率および高い効率が得られるAC/DC変換装置を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のAC/DC電力
変換装置は、交流主電源に接続されて整流された正弦波
を出力する全波整流器と、この正弦波を入力に供給さ
れ、主出力および補助出力の2個の出力を有し、力率を
1に近付けるように構成されている直流モジユールとに
よって構成されている。
【0010】正弦波を2乗した波形を有する入力電力は
直流モジユールによって2つの出力に分割され、それは
入力電力波形を保存する。
【0011】主出力はその全サイクル期間中負荷へ入力
電力の一部を直接転送し、一方、補助出力はDC/DC
変換装置を通って負荷に接続されたキャパシタ中に電力
の残りの部分を蓄積する。
【0012】蓄積されたエネルギは入力電力が出力電力
の平均値よりも大きい期間中、および入力電力が出力電
力の平均値よりも小さい期間中の両方で負荷に放出され
る。その結果、入力電力波形の全サイクル期間中補助出
力は主出力により負荷に供給される電力に重ねて出力す
る。
【0013】したがって、入力電力が出力電力の平均値
よりも大きい期間と小さい期間を区別する必要はなく、
AC/DC電力変換装置は簡単な構成となり、それ故ス
イッチング制御も簡単になる。
【0014】本発明のAC/DC電力変換装置は高い効
率を示し、小型で、軽量で、廉価である。
【0015】
【発明の実施の形態】添付図面を参照にして以下詳細に
説明する。図1に示された本発明のAC/DC電力変換
装置は交流(AC)主電源に接続された全波整流器R
と、この全波整流器Rにより整流された正弦波を入力さ
れ、2つの出力を有する直流モジユールACとにより構
成されている。2つの出力は主出力および補助出力であ
り、それらは同じ負荷に電力を供給する。
【0016】図4の回路で示されるように、直流モジユ
ールACは変成器Tを備え、その1次巻線はスイッチン
グ素子Mと直列に接続され、その2次巻線は直流モジユ
ールACの2つの出力を与える。このスイッチング素子
Mはスイッチング制御機構によって入力電流が入力電圧
の波形、典型的には正弦波にしたがい、その結果として
力率を1に近い値に維持するように力率を補正する。
【0017】同様に入力電力PEは2乗された正弦波で
あり、各出力における電力P1 ,P2 は図2に示される
ように入力電力PEの波形を維持する。
【0018】他方、変成器Tの巻線比は直流モジユール
ACの2つの出力間の電力の分割を決定し、それにもか
かわらず、AC/DC電力変換装置の全出力電力P0 の
平均値は直流モジユールACに対する入力電力PEの平
均値である。
【0019】結果的に、各出力を通って伝送される電力
は異なっており、主出力を通って伝送される第1の電力
P1 は常に出力電力P0 の平均値よりも小さい。
【0020】図3に示されるように主出力は第1の電力
P1 を直接負荷V0 に転送し、一方補助出力は入力電力
PEの一部の第2の電力P2 をキャパシタC2 中に蓄積
し、それは直流変換装置DCを介して負荷V0 に接続さ
れている。
【0021】このようにして蓄積された電力は負荷V0
に転送されて、主出力を通って伝送された第1の電力P
1 に加えられて直流電力を生成する。これは入力電力波
PEの全サイクル中に行われる。換言すれば、補助出力
は入力電力PEが直流電力P0 の平均値より大きい時、
および小さい時の両方の期間中、第2の電力を負荷V0
に供給する。
【0022】好ましいAC/DC電力変換装置の構成は
2個の出力を有するフォワード変換装置に接続された整
流器Rから構成されている。主出力はLCフィルタを具
備している。補助出力はキャパシタC2 を含み、それは
図3および4に示されるようにバック(buck)変換
装置を通って負荷V0 に接続されている。
【0023】本発明の変換装置の別の構成は、2個の出
力を有し、その主出力がキャパシタC1 を通って負荷に
接続されている隔離されたフライバック変換装置に接続
された全波整流器ブリッジRから構成されている。
【0024】補助出力はバックブースト変換装置を通っ
て負荷に接続されたキャパシタC2を備えている。結果
的に主出力のキャパシタC1 と補助出力のキャパシタC
2 とは直列に接続されている(図5および6参照)。し
たがって、主出力が第1の電力P1 を負荷に伝送すると
き、電流は2個のキャパシタC1 およびC2 を通って流
れ、それらはその瞬間にキャパシタ分圧器を形成する。
【0025】両構成において、直流モジユールACの1
次側におけるスイッチング素子Mのスイッチング制御機
構は簡単である。その理由は、入力電流が入力電圧の波
形にしたがって直流モジユールACを流れるようにスイ
ッチングが行われるからである。
【0026】さらに、好ましい直流変換装置DCを形成
するために使用される構成は、変換装置DCが連続的に
主出力の第1の電力P1 を増加するように切替えられる
スイッチング素子Qを備えている。
【0027】また、直流モジユールACおよび直流変換
装置DCを開発するために使用される構成は簡単であ
り、それらは全てAC/DC電力変換装置よりも小型で
廉価である。
【0028】以上説明したAC/DC電力変換装置の構
成により、良好な出力電圧調整が達成され、またダイナ
ミックな応答特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による全波整流器と2つの出力を有する
AC/DC変換装置との接続を示すブロック図。
【図2】本発明によるAC/DC変換装置と関連する電
力波形図。
【図3】本発明によるAC/DC変換装置の第1の好ま
しい構成のブロック図。
【図4】本発明によるAC/DC変換装置の第1の好ま
しい構成の電気回路図。
【図5】本発明によるAC/DC変換装置の第2の好ま
しい構成のブロック図。
【図6】本発明によるAC/DC変換装置の第2の好ま
しい構成の電気回路図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホセ・アントニオ・コボス・マルケス スペイン国、28042 マドリッド、セグン ド・ビー、ノライ 7 (72)発明者 ジャビエル・ウセダ・アントリン スペイン国、28045 マドリッド、フェル ナンド・ポー 7 (72)発明者 サルバドール・オレロ・ベラスコ スペイン国、28007 マドリッド、テルセ ーロ・エー、カバニレス 11 (72)発明者 エンリケ・デ・ラ・クルス・モレノ スペイン国、28002 マドリッド、テルセ ーロ・デレチャ、ホルカイェロ 1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力が交流主電源に接続され、出力が整
    流された正弦波を出力する全波整流器と、この整流され
    た正弦波出力を供給され、主出力および補助出力の2個
    の出力を有する直流モジユールとを具備し、前記主出力
    は負荷へ第1の電力を直接伝送する第1のキャパシタを
    介して負荷に接続され、前記補助出力は第2の電力を蓄
    積する直流変換装置を通って負荷に供給する第2のキャ
    パシタによって形成されているAC/DC電力変換装置
    において、 前記補助出力の第2のキャパシタは入力電力波形の全サ
    イクル期間中第2の電力を連続的に負荷に供給して第1
    の電力の値が出力電力の平均値より少ない場合には常に
    第2の電力を第1の電力の上に加えることを特徴とする
    AC/DC電力変換装置。
JP9164683A 1996-06-20 1997-06-20 交流直流電力変換装置 Pending JPH1098876A (ja)

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ES9601382 1996-06-20
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