JPS6016170B2 - 直流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は瞬時停電補償をするのに最適な直流電源装置に
関するものである。

従釆の直流電源装置は一般に第１図に示す如く交流電源
１から供給される交流を整流器２で直流に変換し、平滑
用コンデンサ３を介して負荷４に直流電力を供給するよ
うに構成されている。

このような直流電源装置に於いて、瞬間的な電圧低下或
いは瞬時停電を補償するために平滑用コンデンサ３の容
量を大きくし、これを瞬時停電補償用コンデンサとして
兼用することがある。ところで、瞬時停電の形態は第２
図Ａ，Ｂ，Ｃに示す３種類に大別することが出釆る。

この第２図の波形はコンデンサ３が補償機能を有してい
ない場合における整流器２の出力段の電圧（Ｖｉｎ）を
脈流を考慮しないで説明的に示すものである。第２図Ａ
は時刻ｔ，で電圧Ｖｉｎが零ボルトになった後徐々に電
圧が増大し、上２で正常状態に戻る停電形態を示し、第
２図Ｂは時亥』ｔ，からｔ２まで零ボルト状態に保たれ
る停電形態を示し、第２図Ｃは時刻ｔ，かららまで零ボ
ルト状態が続いた後にｔ２から徐々に電圧が増大し、時
刻らで正常状態に戻る停電形態を示している。本発明は
特に第２図Ａ及び第２図Ｃに示す停電形態に於ける電圧
を補償するのに最適な装置を提供するものである。従来
の平滑用コンデンサ３の容量を単に大きくした停電補償
回路では「第２図Ａ，Ｂ，Ｃに示す停電状態が第３図Ａ
，Ｂ，Ｃに示すように補償され、いずれの場合もコンデ
ンサ３の放電と共に出力電圧Ｖｃが低下する。

従って、安定化電圧を要求する負荷の場合には、コンデ
ンサ３の容量を大きくして電圧低下を少なくしなければ
ならなかった。そのため装置がコスト高となり且つ大型
となつた。そこで、本発明の目的は、瞬時停電又は大幅
な電圧低下時における電圧の変化を少なくすることが可
能であり且つ装置のづ・型化及び低コスト化が可能であ
る直流電源装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、電源電圧が所定値
以下になった後に徐々に増大する形態で回復する瞬時停
電又は電圧低下が生じるおそれのある交流電源に接続さ
れた整流器と、前記整流器から負荷に電力を供給するた
めの一対の直流電源ラインと、前記一対の直流電源ライ
ンの内の一方の直流電源ラインに直列に接続された例え
ば実施例のダイオード２３のような逆流阻止回路と、前
記逆流阻止回路の出力側に於いて前記一方の直流電源ラ
インにその一端が接続された補償用コンデンサと、前記
補償用コンデンサの池端と前記一対の直流電源ラインの
内の他方の直流電源ラインとの間に接続された例えば実
施例の高抵抗１７のような補償用コンデンサ充電回路と
、前記逆流阻止回路の入力側に於ける前記一方の直流電
源ラインと前記補償用コンデンサの前記他端との間に接
続されたスイッチと、前記逆流阻止回路の出力側に於い
て前記一方の直流電源ラインと前記他方の直流電源ライ
ンとの間に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用
コンデンサの端子電圧が所定レベル以下になったことを
検出し且つこの検出に基づいて前記スイッチをオン制御
する信号を形成して前記スイッチに供給給するように構
成され且つ前記平滑用コンデンサが電源として働いて前
記オン制御する信号を形成するように接続されている電
圧検出及びスイッチ制御回路と、から成り、前記交流電
源が正常の時には前記整流器と前記逆流阻止回路とを介
して前記補償用コンデンサと前記平滑用コンデンサとを
充電すると共に前記負荷に電力を供孫舎し、前記交流電
源の電圧が前記所定レベル以下になった後において前記
交流電源の電圧が前記所定電圧値まで徐々に増大する期
間には前記整流器の出力電圧に前記補償用コンデンサの
電圧を加算した電圧を前記負荷に供給するように構成さ
れている直流電源装置に係わるものである。上記発明に
よれば次の作用効果が得られる。【ィ｝瞬時停電又は電
圧低下時及びこの回復時に、整流器とスイッチと補償用
コンヂンサとが直列に接続されるので、電源電圧回復時
に電源電圧が徐々に増大する場合には、補償用コンデン
サの電圧低下が整流器の電圧で補償された状態となり、
負荷に供する電圧の変化が少なくなる。‘ｏ｝整流器の
入力及び出力が零になる完全な停電期間においては、ス
イッチのオンによって平滑用コンデンサに補償用コンデ
ンサが並列接続された状態となるので、この両方のコン
デンサによって負荷に電力を供給することが出釆、大幅
な電圧低下を抑えることが出来る。し一 電圧検出及び
スイッチ制御回路は平滑用コンデンサを電源として動作
するので、特別に別電源を設けなくとも、停電又は電圧
低下時の電圧補償を行うことが出来る。

０ 電圧補償時に、補償用コンデンサの電荷を実質的に
全部使用することが出来るので、コンデンサの容量を小
さくすることが可能になり、装置の小型化が可能になる
。

次に、図面を参照して本発明の実施例に付いて述べる。

第４図は本発明に係わる瞬時停電補償回路付直流電源装
置を示す原理的回路図である。この直流電源装置は交流
電源１ １から供給される交流を整流器１２で直流に変
換し、これを平滑用コンデン１３を介して負荷１４に供
給する主回路を有すると共に、正の電源ライン１５と負
の電源ライン１６との間に高抵抗１７を介して接続され
た補償用コンデンサー８を有し、更に、抵抗１７と補償
用コンデソサ１８との間の点１９と整流器１２の出力点
２０との間に接続されたスイッチ２１及びスイッチ２１
を制御する停電検出及びスイッチ制御回路２２を有して
いる。補償用コンデンサ１８の一端と出力点２０との間
のラインに直列に接続されたダイオード２３は逆流阻止
用のダイオードである。この回路に於いて負荷１４は電
圧安定化回路を備えた負荷である。上述の回路で交流電
源１１から正常に交流電力が供給されているときには、
整流器１２と平滑用コンデンサー３とを介して直流電力
が負荷１４に供給される。

これと共に補償用コンデンサ１８が抵抗１７を介してほ
ぼ整流器出力電圧に充電される。この時スイッチ２１は
オフに保持されている。第５図に示す如く時亥川，に於
いて瞬時停電が発生し、整流器１２の出力点に於ける電
圧Ｖｊｎが第６図Ａで点線で示す状態となる停電形態則
ち第２図Ａの停電形態であるとすれば、停電検出及びス
イッチ制御回路２２によって停電が検出され、スイッチ
２１がオン状態に転換される。

これにより、整流器１２、スイッチ２１、補償用コンデ
ンサー８及び負荷１４から成る回路が形成され、整流器
１２の出力点に於ける電源電圧ｙｉｎと補償用コンデン
サー８の電圧Ｖｃｏとの和の電圧が平滑用コンデンサー
３を介して負荷１４に加えられる。電源電圧ｙｉｎは第
５図Ａで点線で示す如く徐々に高くなり、補償用コンデ
ンサ電圧Ｖｃｏは鎖線で示す如く徐々に低くなるので、
補償用コンデンサ電圧Ｖｃｏの傾きと電源電圧Ｖｊｎの
傾きとの値を等しくし方向を反対としておけば、Ｖｉｎ
とＶｃｏとの和の出力電圧Ｖｃは停電期間ｔ，からｔ２
に於いて実線で示すように一定となる。ちかららの停電
期間に於いてはダイオード２３のアノード側の電圧がカ
ソード側の電圧より低いので、ダイオード２３は非導適
状態に保たれ、逆流が生じることはない。時刻ｔ２で電
源電圧Ｖｉｎが正常値に戻ると、スイッチ２１はオフ状
態となり、他方、ダイオード２３は導適状態になり、再
び電源電圧に基づいて負荷１４に給電される。それと共
に次の停電に備えて補償用コンデンサー８の充電が開始
される。次に第２図Ｃに示す停電形態の場合について述
べる。第６図はこの停電形態の場合の電圧補償の状態を
示すものである。時刻ちで停電すれば、スイッチ２１が
オンとある。しかし、電源電圧Ｖｉｎは時刻らまで発生
しないので、補償用コンデンサー８の放電によってのみ
負荷１４に給電される。従って出力電圧Ｖｃはいくらか
低下する。時刻ｔ２になれば電源電圧Ｖｉｎが第６図Ａ
で点線で示すように発生するので、補償用コンデンサー
８と電源電圧Ｖｉｎとの和の電圧が出力電圧Ｖｃとなる
。時刻ｔ３になって正常状態になれば、スイッチ２１が
オフとなり、正常な給電状態となる。この停電形態の場
合は、多少の電圧変動が発生するが、許容電圧変動幅に
抑えることは容易である。第７図は第４図の回路を更に
具体的に示す回路図である。

この図面に付されている符号１１〜２３で示すものは第
４図の同一の符号のものと同一の働きをする部分である
。第４図に於けるスイッチ２１はこの第７図に於いてサ
ィリスタスィッチ２１ａで示されている。サイリスタス
イツチ２１ａのアノードは抵抗２４を介して点２川こ接
続され、カソードは点１９に接続されている。サィリス
タのゲ−トは抵抗２５を介して停電検出及びスイッチ制
御回路２２のパルストランス２６に接続されている。２
７は検出用のトランジスタであって、このトランジスタ
のベースは抵抗２８とッヱナーダイオード２９とを介し
て正の電源ライン１５に接続され、そのェミッタは負の
電源ライン１６に接続され、そのコレクタは抵抗３０と
コンデンサ３１との間に接続されている。ュニジャンク
ショントランジスタ則ちＵＪＴ３２の一方のベース電極
は抵抗３３を介して正の電源ライン１５に接続され、他
方のベース電極はパルストランス２６の１次巻線を介し
て負の電源ライン１６に接続されている。この回路に於
いて停電が発生して出力電圧Ｖｃがわずかに低下すれば
、今迄導適状態にあったッェナーダィオード２９が非導
通状態となり、トランジスタ２７がオフになる。

これにより、ＵＪＴ３２のェミツタからのキャリアの注
入により、パルストランス２６からトリガパルスが発生
する。パルストランス２６で発生したトＩＪガパルスは
サィリスタスイッチ２１ａに付与されこれがオン状態と
なる。サイリスタスィッチ２１ａは停電期間中第５図に
示すようにオン状態を保っても差支えないが、この具体
例の場合、電源電圧Ｖｉｎが脈流であるので、間欠的に
オン状態となる。第８図は各部の電圧及び電流を詳しく
示すものであって、第８図Ａには点線によって電源電圧
Ｖｉｎが示され、鎖線によって補償用コンデンサ１８の
電圧Ｖｃｏが示され、実線によって出力電圧ｙｃが示さ
れている。

第８図Ｂにはサィリスタ２１ａの電流ＬｓｃＲが示され
ている。第８図の時刻しで第２図Ａの形態の停電が生じ
たとすれば、電源電圧Ｖｉｎが低下し、且つ出力電圧Ｖ
ｃも低下する。出力電圧Ｖｃが所定レベルＶｒまで低下
すると前述の如くトランジスタ２７がオフとなり、パル
ストランス２６からトリガパルスが発生する。抵抗３０
とコンデンサ３１とから成る回路の時定数は極めて小さ
く設定されているので、トランジスタ２７がオフになる
と極めて短時間後にトリガパルスが発生する。サィリス
タ２１ａがトリガパルスを受けて時刻らでオンになると
、整流器１２、抵抗２４、サイリスタ２１ａ、補償用コ
ンデンサ１８の回路が形成され、電源電圧Ｖｉｎと補償
用コンデンサの電圧Ｖｃｏとの和の電圧で平滑用コンデ
ンサ１３が充電される。従って、平滑用コンデンサ１３
の電圧Ｖｃは第８図Ａに示すように高くなる。電源電圧
Ｖｉｎと補償用コンデンサ電圧Ｖｃｏとによる平滑用コ
ンデンサの充電が進むと、補償用コンデンサ電圧Ｖｃｏ
は低下し、又、正弦波交流を全波整流した霞現電圧Ｖｉ
ｎは半波の最大値に達し、時刻らで減少に向う。従って
アノード‘こ電源電圧Ｖｊｎを受けているサィリスタ２
１ａは逆バイアス状態となり、らでオフになる。サイリ
スタ２１ａがオフになると補償用コンデンサ１８の放電
も中止され、その電圧Ｖｃｏはいまらく一定に保たれる
。平滑用コンデンサ１３の出力電圧Ｖｃは負荷１４に電
力供給をしているために徐々に低下し、再び所定レベル
Ｖｒに達し、サィリスタ２１ａにトリガパルスが付与さ
れる。これによりｔ４からｔ５までサィリスタ２１ａが
オンとなり、電源電圧Ｖｉｎと補償用コンデンサ電圧Ｖ
ｃｏとにより平滑用コンデンサ１３の充電が行われる。
このような動作を繰返してちで停電が回復すれば、サィ
リスタ２１ａは最早オンすることがなくなり、ダイオー
ド２３が導通状態となって正常な電力供給状態となる。
これと共に、袷んど全部の電荷を放電した補償用コンデ
ンサ１８の充電が行われる。これ迄の説明から理解出来
るように、上述の装置では停電しても出力電圧があまり
変動しない。

従って安定した直流電力の供給が可能である。又、補償
用コソデンサ１８の電荷を殆んど全部使用することが出
来るので、コンデンサ容量を小さ〈することが出来る。
即ち、平滑用コンデンサ１３の容量と補償用コンデンサ
１８の容量とを合計しても、従釆のコンデンサ容量より
も小さくすることが出来る。又、従来のコンデンサ容量
と同じコンデンサ容量とすれば、従来よりも長時間に亘
つて停電を補償することが出来る。以上、本発明の施例
に付いて述べたが、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、更に変形可能なものである。

例えば、サィリス夕２１ａの代りにトランジスタ等の別
のスイッチング素子を使用してもよい。又、スイッチ２
１の制御によるか独立の電圧調整回路を設けるかによっ
て停電期間に於いてＶｃｏに加算するＶｉｎの電圧値を
調整してもよい。この場合、スイッチ２１にトランジス
タを使用し、トランジスタでスイッチングと電圧調整を
行うと便利である。又、第４図でスイッチ２１を介して
加える電圧Ｖｉｎを平滑するために平滑回路を設けても
よい。又、停電期間に於けるスイッチ２１のオンの形態
を変更してもよい。即ち第５図Ｂに示すように連続的オ
ンでもよいし、第８図Ｂ‘こ示すように断続的オンであ
ってもよい。又、抵抗１７の代りもこスイッチ回路を接
続し、充電の時のみスイッチをオンにするようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流電源装置を示す回路図、第２図は停
電の形態を電源電圧Ｖｉｎで説明的に示す波形図、第３
図は第１図の回路による停電補償の状態を出力電圧Ｖｃ
で示す波形図、第４図は本発明の実施例に係わる直流電
源装置を原理的に示す回路図、第５図は第４図の各部の
状態を説明的に示す波形図、第６図は別の停電形態に於
ける第４図の各部の状態を説明的に示す波形図、第７図
は第４図の回路を更に具体的に示す回路図、第８図は第
７図の各部の状態を示す波形図である。 尚図面に用いられている符号に於いて、１１は交流電源
、１２は整流器、１３は平滑用コンデンサ、１４は負荷
、１５，１６は電源ライン、１７は抵抗、１８は補償用
コンデンサ、２１はスイッチ、２２は停電検出及びスイ
ッチ制御回路、２３は逆流阻止用ダイオードである。第
１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源電圧が所定値以下になつた後に徐々に増大する
   形態で回復する瞬時停電又は電圧低下が生じるおそれの
   ある交流電源に接続された整流器と、前記整流器から負
   荷に電力を供給するための一対の直流電源ラインと、前
   記一対の直流電源ラインの内の一方の直流電源ラインに
   直列に接続された逆流阻止回路と、前記逆流阻止回路の
   出力側に於いて前記一方の直流電源ラインにその一端が
   接続された補償用コンデンサと、前記補償用コンデンサ
   の他端と前記一対の直流電源ラインの内の他方の直流電
   源ラインとの間に接続された補償用コンデンサ充電回路
   と、前記逆流阻止回路の入力側に於ける前記一方の直流
   電源ラインと前記補償用コンデンサの前記他端との間に
   接続されたスイツチと、前記逆流阻止回路の出力側に於
   いて前記一方の直流電源ラインと前記他方の直流電源ラ
   インとの間に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑
   用コンデンサの端子電圧が所定レベル以下になつたこと
   を検出し且つこの検出に基づいて前記スイツチをオン制
   御する信号を形成して前記スイツチに供給するように構
   成され且つ前記平滑用コンデンサが電電源として働いて
   前記オン制御する信号を形成するように接続されている
   電圧検出及びスイツチ制御回路と、から成り、前記交流
   電源が正常の時には前記整流器と前記逆流阻止回路とを
   介して前記補償用コンデンサと前記平滑用コンデンサと
   を充電すると共に前記負荷に電力を供給し、前記交流電
   源の電圧が前記所定レベル以下になつた後において前記
   交流電源の電圧が前記所定電圧値まで徐々に増大する期
   間には前記整流器の出力電圧に前記補償用コンデンサの
   電圧を加算した電圧を前記負荷に供するように構成され
   ている直流電源装置。