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JP2632586B2 JP2107743A JP10774390A JP2632586B2 JP 2632586 B2 JP2632586 B2 JP 2632586B2 JP 2107743 A JP2107743 A JP 2107743A JP 10774390 A JP10774390 A JP 10774390A JP 2632586 B2 JP2632586 B2 JP 2632586B2
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洋一 藤谷
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、インバータを含む電源装置に関するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply device including an inverter.

[従来の技術] インバータの直流電源は一般に整流回路で構成されて
いる。この整流回路を商用交流電源に接続した場合、入
力電圧は正弦波であるが、入力電流は必ずしも正弦波に
ならず且つ力率が1にならない。
[Prior Art] A DC power supply of an inverter is generally constituted by a rectifier circuit. When this rectifier circuit is connected to a commercial AC power supply, the input voltage is a sine wave, but the input current is not always a sine wave and the power factor does not become 1.

整流回路の入力電流波形を正弦波に近似させ且つ力率
を1に近づけるために、整流回路の入力又は出力電源ラ
インにリアクトルを接続し、このリアクトルよりも後段
で電源ライン間をインバータのスイッチング素子で短絡
して入力電流波形を制御することは、特開昭63−190557
号公報に開示されている。
In order to approximate the input current waveform of the rectifier circuit to a sine wave and to bring the power factor close to 1, a reactor is connected to the input or output power supply line of the rectifier circuit, and a switching element of the inverter is provided between the power supply lines at a stage subsequent to the reactor. And controlling the input current waveform by short-circuiting
No. 6,086,045.

[発明が解決しようとする課題] ところで、電源装置の低コスト化及び高効率化が要求
されている。しかし、従来の回路構成では低コスト化及
び高効率化に限界があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, cost reduction and high efficiency of the power supply device are required. However, the conventional circuit configuration has limitations in cost reduction and efficiency improvement.

そこで、本発明の目的は、力率改善及び入力電流の波
形改善が可能であると共に、コストと低減及び効率の向
上を図ることができる電源装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of improving a power factor and an input current waveform, and at the same time, achieving cost reduction and efficiency improvement.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明は、交流電源が接続
される第1及び第2の交流電源端子と、前記第1及び第
2の交流電源端子間に夫々接続されたトランスの第1及
び第2の1次巻線と、前記第1の1次巻線に直列に接続
された第1の交流スイッチ手段と、前記第2の1次巻線
に直列に接続された第2の交流スイッチ手段と、前記第
1の1次巻線に前記第1の交流電源端子から前記第2の
交流電源端子の方向の電流が流れた時に第1の方向の電
圧が発生し、前記第2の1次巻線に前記第1の交流電源
端子から前記第2の交流電源端子の方向の電流が流れた
時に前記第1の方向と逆の第2の方向の電圧が発生する
ように前記第1及び第2の1次巻線に電磁結合さた2次
巻線と、前記第1及び第2の1次巻線と前記第1及び第
2の交流スイッチ手段とから成る回路部分と前記第1の
交流電源端子との間に直列に接続されたリアクトルと、
前記リアクトルを通って流れる電流を検出するための電
流検出手段と、前記交流電源端子における交流電圧に同
期した基準正弦波を発生する基準正弦波発生手段と、前
記電流検出手段と前記基準正弦波発生手段とに接続さ
れ、前記電流検出手段で検出された電流に対応する信号
と前記基準正弦波との差に対応する差信号を作成する差
信号作成手段(例えば誤差増幅器31)と、前記差信号作
成手段と前記第1及び第2の交流スイッチ手段との間に
接続されており、前記第1及び第2の交流スイッチ手段
のいずれか一方のみをオン状態にする区間と前記第1及
び第2の交流スイッチ手段を同時にオン状態とする区間
とが前記交流電圧の周波数よりも十分に高い繰返し周波
数で交互に得られるように前記第1及び第2の交流スイ
ッチ手段を制御すると共に、前記電流検出手段で検出し
た電流が前記基準正弦波に追従するように前記第1及び
第2の交流スイッチ手段を制御する制御回路とを備えた
電源装置に係わるものである。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention for achieving the above object, a first and a second AC power supply terminal to which an AC power supply is connected and a first AC power supply terminal between the first and the second AC power supply terminal, respectively. First and second primary windings of a connected transformer, first AC switch means connected in series to the first primary winding, and serially connected to the second primary winding. A second AC switch connected thereto, and a voltage in a first direction when a current flows from the first AC power terminal to the second AC power terminal through the first primary winding. When a current flows in the second primary winding from the first AC power supply terminal to the second AC power supply terminal, a voltage in a second direction opposite to the first direction is generated. A secondary winding electromagnetically coupled to the first and second primary windings so as to generate the first and second primary windings; A reactor connected in series between a circuit portion including first and second AC switch means and the first AC power supply terminal;
Current detection means for detecting a current flowing through the reactor, reference sine wave generation means for generating a reference sine wave synchronized with an AC voltage at the AC power supply terminal, the current detection means and the reference sine wave generation Means for generating a difference signal corresponding to the difference between the signal corresponding to the current detected by the current detection means and the reference sine wave (for example, an error amplifier 31); A section which is connected between a creating means and the first and second AC switch means, and in which only one of the first and second AC switch means is in an ON state; The first and second AC switch means are controlled so that the section in which the AC switch means is simultaneously turned on is alternately obtained at a repetition frequency sufficiently higher than the frequency of the AC voltage. Both those related to a power supply device and a control circuit current detected by said current detecting means for controlling said first and second AC switch means so as to follow the reference sine wave.

なお、第1の交流スイッチ手段は、第1及び第2の一
方向制御スイッチで構成し、第2の交流スイッチ手段は
第2及び第4の一方向制御スイッチで構成することが望
ましい。第1〜第4の一方向制御スイッチはダイオード
内蔵のFETとすることができる。
It is preferable that the first AC switch means is constituted by first and second one-way control switches, and the second AC switch means is constituted by second and fourth one-way control switches. The first to fourth one-way control switches can be FETs with built-in diodes.

[作 用] 本発明の第1及び第2の1次巻線に同時に電流を流す
と、磁束の打ち消し合いが生じ、2次巻線には電流が流
れない。第1及び第2の1次巻線のいずれか一方のみに
電流を流すと、磁束の打ち消し合いが生じないので2次
巻線に電圧が発生する。
[Operation] When a current is applied to the first and second primary windings of the present invention at the same time, magnetic fluxes cancel each other out, and no current flows to the secondary windings. When a current is applied to only one of the first and second primary windings, the magnetic flux does not cancel each other, so that a voltage is generated in the secondary winding.

[第1の実施例] 次に、第1図〜第5図に基づいて本発明の第1の実式
例に係わる電源装置を説明する。
First Embodiment Next, a power supply device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図の例えば50Hzの商用交流電源1に接続されてい
る第1及び第2の電源端子2、3にはリアクトル4とコ
ンデンサ5とから成る高調波成分除去用フィルタ回路6
が接続されている。このフィルタ6の出力側の一方の電
源ライン7には電流波形改善用リアクトル8が直列に接
続され、他方の電源ライン9にはCTから成る電流検出器
10が接続されている。
A first and second power supply terminals 2 and 3 connected to, for example, a 50 Hz commercial AC power supply 1 shown in FIG.
Is connected. A current waveform improving reactor 8 is connected in series to one power supply line 7 on the output side of the filter 6, and a current detector made of CT is connected to the other power supply line 9.
10 is connected.

一対の電源ライン7、9のリアクトル8の出力側に電
圧制御及び周波数変換回路11が接続されている。この電
圧制御及び周波数変換回路11は、第1、第2、第3及び
第4の一方向制御スイッチS1、S2、S3、S4と、第1及び
第2の1次巻線12、13と、2次巻線14とから成る。
A voltage control and frequency conversion circuit 11 is connected to the output side of the reactor 8 of the pair of power supply lines 7 and 9. The voltage control and frequency conversion circuit 11 includes first, second, third, and fourth one-way control switches S1, S2, S3, S4, first and second primary windings 12, 13, And a secondary winding 14.

第1の一方向制御スイッチS1と第1の1次巻線12と第
2の一方向制御スイッチS2とは互いに直列に接続され、
この第1の直列回路が一対の電源ライン7、9間にリア
クトル8を介して接続されている。第3の一方向制御ス
イッチS3と第2の2次巻線13と第4の一方向制御スイッ
チS4とは互いに直列に接続され、この第2の直列回路は
第1の直列回路に並列に接続されている。
The first one-way control switch S1, the first primary winding 12, and the second one-way control switch S2 are connected in series with each other,
This first series circuit is connected between a pair of power supply lines 7 and 9 via a reactor 8. The third one-way control switch S3, the second secondary winding 13, and the fourth one-way control switch S4 are connected in series with each other, and this second series circuit is connected in parallel with the first series circuit. Have been.

第1、第2、第3及び第4の一方向制御スイッチS1〜
S4は、夫々ソースをサブストレートに接続した構造の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ(FET)から成り、等
価的に第1、第2、第3及び第4のスイッチQ1、Q2、Q
3、Q4と第1、第2、第3及び第4のダイオードD1、D
2、D3、D4で夫々示すことができる。第1〜第4のスイ
ッチQ1〜Q4に対して逆並列に接続された第1〜第4のダ
イオードD1〜D4はFET内蔵ダイオードであるが、勿論外
部接続ダイオードに置き換えることができる。
First, second, third and fourth one-way control switches S1 to
S4 is composed of an insulated gate field effect transistor (FET) having a structure in which the source is connected to the substrate, and equivalently, the first, second, third and fourth switches Q1, Q2, Q
3, Q4 and first, second, third and fourth diodes D1, D
It can be indicated by 2, D3 and D4 respectively. The first to fourth diodes D1 to D4 connected in antiparallel to the first to fourth switches Q1 to Q4 are diodes with built-in FETs, but can of course be replaced by externally connected diodes.

第1及び第2の一方向制御スイッチS1、S2は互いに逆
の方向性を有して互いに直列に接続されている。また、
第3及び第4の一方向制御スイッチS3、S4も互いに逆の
方向性を有して互いに直列に接続されている。
The first and second one-way control switches S1 and S2 are connected in series with opposite directions. Also,
The third and fourth one-way control switches S3 and S4 are also connected in series with opposite directions.

第1及び第2の1次巻線12、13と2次巻線14は互いに
トランス結合(電磁結合)されている。なお、一方の電
源ライン7から他方の電源ライン9に向う正方向の電流
が第1の1次巻線12に流れた時に2次巻線14に第1の方
向の電圧が発生し、負方向の電流が第2の1次巻線13に
流れた時に2次巻線14に第1の方向と逆の第2の方向の
電圧が発生するように第1及び第2の1次巻線12、13と
2次巻線14とが相互に関係付けられている。
The first and second primary windings 12, 13 and the secondary winding 14 are mutually transformer-coupled (electromagnetically coupled). When a positive current flowing from one power supply line 7 to the other power supply line 9 flows through the first primary winding 12, a voltage is generated in the secondary winding 14 in the first direction, and a voltage in the negative direction is generated. When the current flows through the second primary winding 13, a voltage in the second direction opposite to the first direction is generated in the secondary winding 14 so that the first and second primary windings , 13 and the secondary winding 14 are correlated.

2次巻線14には、ダイオード15、16、17、18から成る
出力整流回路19が接続されている。出力整流回路19の対
の出力ライン間には平滑コンデンサ20が接続されてい
る。直流出力端子21、22間には、例えばインバータを介
して負荷回路が接続される。
The secondary winding 14 is connected to an output rectifier circuit 19 including diodes 15, 16, 17, and 18. A smoothing capacitor 20 is connected between a pair of output lines of the output rectifier circuit 19. A load circuit is connected between the DC output terminals 21 and 22 via, for example, an inverter.

電圧制御変換回路11における第1〜第4のスイッチQ1
〜Q4は、出力電圧を制御するように駆動されると共に、
入力電流波形を改善するように短絡制御される。電圧制
御と短絡制御との両方を行うための制御回路23は、電流
検出器10で検出した電流の波形と比較するための基準正
弦波を得るための入力電圧検出回路24を有する。この入
力電圧検出回路24は第1及び第2の電源端子2、3に接
続され、トランス1次巻線25と2次巻線26とから成る。
勿論、電圧検出回路24は分圧抵抗で構成してもよい。直
流出力電圧を検出するために直流出力端子21、22に出力
電圧検出回路27が接続されている。この出力電圧検出回
路27は分圧抵抗28、29から成る。
The first to fourth switches Q1 in the voltage control conversion circuit 11
~ Q4 is driven to control the output voltage,
Short-circuit control is performed to improve the input current waveform. The control circuit 23 for performing both the voltage control and the short-circuit control has an input voltage detection circuit 24 for obtaining a reference sine wave for comparison with the current waveform detected by the current detector 10. The input voltage detection circuit 24 is connected to the first and second power supply terminals 2 and 3 and comprises a transformer primary winding 25 and a secondary winding 26.
Of course, the voltage detection circuit 24 may be constituted by a voltage dividing resistor. An output voltage detection circuit 27 is connected to the DC output terminals 21 and 22 to detect a DC output voltage. The output voltage detection circuit 27 includes voltage dividing resistors 28 and 29.

電流検出器10は絶対値回路としての第1の全波整流回
路30を介して第1の誤差増幅器31の一方の入力端子(反
転入力端子)に接続されている。入力電愛検出回路24の
出力ラインは第2の全波整流回路32と係数回路即ち乗算
器33とを介して第1の誤差増幅器31の他方の入力端子
(非反転入力端子)に接続されている。第1の誤差増幅
器31はリプル成分を含む電流i2と正弦波電圧との差に対
応した出力を発生する。
The current detector 10 is connected to one input terminal (inverted input terminal) of a first error amplifier 31 via a first full-wave rectifier circuit 30 as an absolute value circuit. An output line of the input love detection circuit 24 is connected to the other input terminal (non-inverting input terminal) of the first error amplifier 31 via a second full-wave rectifier circuit 32 and a coefficient circuit or multiplier 33. I have. The first error amplifier 31 generates an output corresponding to the difference between the current i2 including the ripple component and the sine wave voltage.

出力電圧を一定に保つために、出力電圧検出回路27の
に出力ラインが第2の誤差増幅器34の一方の入力端子
(反転入力)に接続され、この誤差増幅器34の他方の入
力端子(反転入力)に基準電圧源35が接続されている。
この第2の誤差増幅器34は検出電圧と基準電愛との差に
対応した出力電圧を発生し、乗算器33に送る。乗算器33
は第2の全波整流回路32から与えられる基準正弦波波形
(全波整流波形)の振幅に第2の誤差増幅器34の出力を
掛けた値を第1の誤差増幅器31の非反転入力端子に与え
る。
To keep the output voltage constant, the output line of the output voltage detection circuit 27 is connected to one input terminal (inverted input) of the second error amplifier 34, and the other input terminal (inverted input) of this error amplifier 34 ) Is connected to a reference voltage source 35.
The second error amplifier 34 generates an output voltage corresponding to the difference between the detected voltage and the reference voltage, and sends the output voltage to the multiplier 33. Multiplier 33
Is applied to the non-inverting input terminal of the first error amplifier 31 by multiplying the value obtained by multiplying the amplitude of the reference sine wave waveform (full-wave rectified waveform) supplied from the second full-wave rectifier circuit 32 by the output of the second error amplifier 34 give.

電圧比較器36の一方の入力端子はローパスフィルタ37
を介して第1の誤差増幅器31の出力端子に接続され、他
方の入力端子はのこぎり波八節回路38に接続されてい
る。この比較器36は両入力の比較出力を2値形式で出力
する。
One input terminal of the voltage comparator 36 is a low-pass filter 37.
Is connected to the output terminal of the first error amplifier 31, and the other input terminal is connected to the sawtooth eight-node circuit 38. This comparator 36 outputs a comparison output of both inputs in a binary format.

比較器36の出力端子に接続されたスイッチ制御信号形
成回路39は、比較器36の出力に基づいてスイッチQ1〜Q4
の制御信号を形成する。この制御信号形成回路39の出力
ラインは、各スイッチQ1〜Q4の制御端子(ゲート)に接
続されている。
The switch control signal forming circuit 39 connected to the output terminal of the comparator 36 switches the switches Q1 to Q4 based on the output of the comparator 36.
Is formed. An output line of the control signal forming circuit 39 is connected to control terminals (gates) of the switches Q1 to Q4.

制御信号形成回路39は第2図に示す如く、矩形波発生
回路40と、2つのNOT回路42、43と、2つのNAND回路4
4、45と、2つの駆動回路46、47とから成り、第1〜第
4のスイッチQ1〜Q4の制御信号を形成する。即ち、矩形
波発生回路40から第3図(A)に示す例えば50kHzの矩
形が発生し、これに同期してのこぎり波発生回路38から
第3図(C)に示すのこぎり波V2が一定周期で発生す
る。比較器36からはのこぎり波V1と参照信号V2との比較
に基づいて第3図(D)の出力が発生する。第1のNAND
ゲート44には比較器36の出力を第1のNOT回路42で反転
した信号と第3図(A)のパルスを1/2分周器41で1/2に
分周した第3図(B)のパルスが入力し、ここから第3
図(E)に示すパルスが出力し、これが第1及び第2の
スイッチQ1、Q2の制御信号となる。第2のNANDゲート45
には比較器36の出力を第1のNOT回路42で反転した信号
と1/2分周器41の出力を第2のNOT回路43で反転した信号
とが入力し、ここから第3図(F)に示すパルスが出力
し、これが第3及び第4のスイッチQ3、Q4の制御信号と
なる。
As shown in FIG. 2, the control signal forming circuit 39 includes a rectangular wave generating circuit 40, two NOT circuits 42 and 43, and two NAND circuits 4
4 and 45, and two drive circuits 46 and 47, which form control signals for the first to fourth switches Q1 to Q4. That is, a rectangular of, for example, 50 kHz shown in FIG. 3 (A) is generated from the rectangular wave generating circuit 40, and in synchronism therewith, the sawtooth wave V2 shown in FIG. Occur. The comparator 36 generates an output shown in FIG. 3D based on a comparison between the sawtooth wave V1 and the reference signal V2. The first NAND
In the gate 44, the signal obtained by inverting the output of the comparator 36 by the first NOT circuit 42 and the pulse shown in FIG. ) Is input and the third
A pulse shown in FIG. 7E is output, and this is a control signal for the first and second switches Q1 and Q2. Second NAND gate 45
A signal obtained by inverting the output of the comparator 36 by the first NOT circuit 42 and a signal obtained by inverting the output of the 1/2 frequency divider 41 by the second NOT circuit 43 are input to FIG. A pulse shown in F) is output, and this is a control signal for the third and fourth switches Q3 and Q4.

[動 作] 次に、第1図の回路の動作を説明する。第1図の回路
では、交流電源1と電圧制御及び周波数変換回路11との
間に整流回路が接続されていない。また、高周波フィル
タ6のリアクトル4はリアクトル8よりも大幅に小さい
インダクタンス値を有し、コンデンサ5も小さい容量を
有する。従って、電圧制御及び周波数変換回路11には、
電源端子1、2の正弦波交流電源電圧がリアクトル8を
介して印加される。
[Operation] Next, the operation of the circuit of FIG. 1 will be described. In the circuit of FIG. 1, no rectifier circuit is connected between the AC power supply 1 and the voltage control and frequency conversion circuit 11. Further, the reactor 4 of the high-frequency filter 6 has a much smaller inductance value than the reactor 8, and the capacitor 5 also has a smaller capacity. Therefore, the voltage control and frequency conversion circuit 11 includes:
Sine-wave AC power supply voltages at power supply terminals 1 and 2 are applied via a reactor 8.

のこぎり波発生回路38から発生する第3図(C)に示
すのこぎり波V2の周波数は例えば50kHzであって電源電
圧の50Hzよりも十分に高い。第1〜第4のスイッチQ1〜
Q4は第3図(E)(F)に示すようにのこぎり波V2の1/
2周期でオン・オフ制御される。
The frequency of the sawtooth wave V2 shown in FIG. 3C generated from the sawtooth wave generating circuit 38 is, for example, 50 kHz, which is sufficiently higher than the power supply voltage of 50 Hz. First to fourth switches Q1 to
Q4 is 1 / of the sawtooth wave V2 as shown in Figs. 3 (E) and (F).
On / off control is performed in two cycles.

今、正弦波交流電圧の正の半波の期間において、第3
図のt0〜t1、t2〜t3、t4〜t5期間に示すように第1〜第
4のスイッチQ1〜Q4の全部にオン制御パルスが与えられ
ている時は、高周波フィルタ6を無視すると、電源1と
リアクトル8と第1のスイッチQ1と第1の1次巻線12と
第2のダイオードD2とから成る回路に電流が流れると共
に、電源1とリアクトル8と第3のダイオードD3と第2
の1次巻線13と第4のスイッチQ4とから成る回路に電流
が流れる。この電流は電源ライン7にリアクトル8が接
続されているので時間の経過と共に増大する。また、こ
の電流の振幅値は正弦波交流電圧の振幅に比例する。即
ち、第3図(G)に示す正弦波の参照波形F2に沿って電
流検出波形F1が変化する。第1及び第2の1次巻線12、
13は2次巻線14に対して極性が逆であるので、第1〜第
4のスイッチQ1〜Q4が同時にオン制御されている時には
2次巻線14に電圧が発生しない。
Now, in the period of the positive half wave of the sine wave AC voltage, the third
As shown in the periods t0 to t1, t2 to t3, and t4 to t5, when the ON control pulse is applied to all of the first to fourth switches Q1 to Q4, the power supply is ignored if the high frequency filter 6 is ignored. A current flows through a circuit including the first, reactor 8, the first switch Q1, the first primary winding 12, and the second diode D2, and the power supply 1, the reactor 8, the third diode D3, and the second
A current flows through a circuit composed of the primary winding 13 and the fourth switch Q4. This current increases with time since the reactor 8 is connected to the power supply line 7. The amplitude value of this current is proportional to the amplitude of the sine wave AC voltage. That is, the current detection waveform F1 changes along the sine wave reference waveform F2 shown in FIG. 3 (G). First and second primary windings 12,
Since 13 has the opposite polarity to the secondary winding 14, no voltage is generated in the secondary winding 14 when the first to fourth switches Q1 to Q4 are simultaneously turned on.

第3図のt1〜t2、t5〜t6期間に示すように第1及び第
2のスイッチQ1、Q2をオン制御し、第3及び第4のスイ
ッチQ3、Q4をオフ制御している期間においては、電源1
とリアクトル8と第1のスイッチQ1と第1の1次巻線12
と第2のダイオードD2とから成る回路のみに電流が流れ
る。この時には第2の1次巻線13による磁束の打ち消し
作用が生じないので、第1の1次巻線12の電圧に対応す
る第1の方向(正)の電圧を2次巻線13に得ることがで
きる。この時には、第1の1次巻線12を介して負荷に電
力が供給されるので、第1の1次巻線12が等価的に負荷
になり、電流i2に対応する波形F1は低下する。
As shown in periods t1 to t2 and t5 to t6 in FIG. 3, during the period when the first and second switches Q1 and Q2 are on-controlled and the third and fourth switches Q3 and Q4 are off-controlled. , Power supply 1
, Reactor 8, first switch Q1, and first primary winding 12
Current flows only in the circuit consisting of the second diode D2. At this time, since the magnetic flux canceling action by the second primary winding 13 does not occur, a voltage in the first direction (positive) corresponding to the voltage of the first primary winding 12 is obtained on the secondary winding 13. be able to. At this time, since power is supplied to the load via the first primary winding 12, the first primary winding 12 becomes equivalently a load, and the waveform F1 corresponding to the current i2 decreases.

第3図のt3〜t4期間に示すように第1及び第2のスイ
ッチQ1、Q2がオフ制御され、第3及び第4のスイッチQ
3、Q4がオン制御されている時には、電源1とリアクト
ル8と第3のダイオードD3と第2の1次巻線13と第4の
スイッチQ4とから成る回路のみに電流が流れる。第2の
1次巻線13の極性は第1の1次巻線12と逆であるので、
t3〜t4期間には2次巻線14に第3図(H)に示すように
第2の方向(負)の電圧が発生する。t3〜t4期間におい
ても第2の1次巻線13が負荷となるので、電流i2は減少
する。
As shown in the period from t3 to t4 in FIG. 3, the first and second switches Q1, Q2 are turned off, and the third and fourth switches Q1, Q2 are turned off.
3. When Q4 is ON-controlled, current flows only to the circuit consisting of the power supply 1, the reactor 8, the third diode D3, the second primary winding 13, and the fourth switch Q4. Since the polarity of the second primary winding 13 is opposite to that of the first primary winding 12,
In the period from t3 to t4, a voltage in the second direction (negative) is generated in the secondary winding 14 as shown in FIG. In the period from t3 to t4, the second primary winding 13 becomes a load, so that the current i2 decreases.

交流電源1の電圧が負の半波の時には、電流i2の向き
が正の半波の時と逆になるが、その他の動作は正の半波
の時と同一である。
When the voltage of the AC power supply 1 is a negative half-wave, the direction of the current i2 is opposite to that of the positive half-wave, but other operations are the same as those of the positive half-wave.

第3図(H)の交流出力電圧は第3図(C)ののこぎ
り波を50kHzとすれば、この半分の25kHzの周波数を有す
る。従って、第1図の電圧制御及び周波数変換回路11で
周波数が50Hzから25kHzに変換される。
The AC output voltage in FIG. 3 (H) has a frequency of 25 kHz, which is half of this, provided that the sawtooth wave in FIG. 3 (C) is 50 kHz. Therefore, the frequency is converted from 50 Hz to 25 kHz by the voltage control and frequency conversion circuit 11 in FIG.

第1図のリアクトル8を流れる電流i2はスイッチQ1〜
Q4のオン・オフ制御に対応して第5図に示す如く高い周
波数のリプルを含んだ近似正弦波になる。しかし、高周
波フィルタ6を有するので、高調波成分が除去され、入
力電流i1は第4図に示すようなリプルを含まない近似正
弦波になる。また、電圧と電流とがほぼ同様になり、力
率がほぼ1になる。
The current i2 flowing through the reactor 8 in FIG.
In response to the ON / OFF control of Q4, the waveform becomes an approximate sine wave including a ripple of a high frequency as shown in FIG. However, since the high-frequency filter 6 is provided, harmonic components are removed, and the input current i1 becomes an approximate sine wave that does not include ripples as shown in FIG. Further, the voltage and the current become almost the same, and the power factor becomes almost 1.

次に、電圧制御動作を説明する。第3図(E)(F)
の制御信号は、第1の誤差増幅器31及び比較器36に基づ
いて形成される。誤差増幅器31の一方の入力端子に第3
図(G)に示すリプルを含む電流検出波形F1が入力し、
他方の入力端子に乗算器33から第3図(G)に示す基準
正弦波F2が入力すると、誤差増幅器31の出力端子に接続
されたローパスフィルタ37の出力段に入力電流i2の情報
と出力電圧の情報とを含んだ電圧信号V1が得られる。第
3図(C)に示すように信号V1とのこぎり波発生回路38
から得られる第3図(C)ののこぎり波V2とが比較器36
で比較されると、信号V1をのこぎり波V2が横切るごとに
比較器36の出力が転換する。即ち、信号V1よりものこぎ
り波V2が高くなるt1〜t2、t3〜t4等の期間に比較器36の
出力が低レベルになり、第3図(E)(F)の低レベル
期間が決まる。第3図(C)の信号V1は出力電圧の変化
に追従して変化するので、t1〜t2、t3〜t4の時間幅が出
力電圧に応じて変化する。これにより、第3図(H)に
示す2次巻線14の電圧も変化し、出力電圧制御が達成さ
れる。
Next, the voltage control operation will be described. FIG. 3 (E) (F)
Is formed based on the first error amplifier 31 and the comparator 36. A third input terminal of the error amplifier 31
The current detection waveform F1 including the ripple shown in FIG.
When the reference sine wave F2 shown in FIG. 3 (G) is inputted from the multiplier 33 to the other input terminal, the information of the input current i2 and the output voltage are outputted to the output stage of the low-pass filter 37 connected to the output terminal of the error amplifier 31. Is obtained. As shown in FIG. 3 (C), the signal V1 and the sawtooth wave generation circuit 38
The sawtooth wave V2 shown in FIG.
, The output of the comparator 36 changes every time the sawtooth wave V2 crosses the signal V1. That is, the output of the comparator 36 becomes low during periods of t1 to t2, t3 to t4, etc. in which the sawtooth wave V2 is higher than the signal V1, and the low level period in FIGS. 3 (E) and 3 (F) is determined. Since the signal V1 in FIG. 3 (C) changes following the change of the output voltage, the time width of t1 to t2 and t3 to t4 changes according to the output voltage. Thereby, the voltage of the secondary winding 14 shown in FIG. 3 (H) also changes, and the output voltage control is achieved.

本実施例は次の効果を有する。 This embodiment has the following effects.

(1) 交流電源1と電圧制御変換回路11との間に整流
回路を設けなくても電圧制御及び周波数変換回路11がイ
ンバータと等価に動作する。従って、整流回路の分だけ
装置のコストを低減させることができる。また、整流回
路の電力損失の分だけ効率を向上させることができる。
(1) The voltage control and frequency conversion circuit 11 operates equivalently to an inverter without providing a rectifier circuit between the AC power supply 1 and the voltage control conversion circuit 11. Therefore, the cost of the device can be reduced by the amount of the rectifier circuit. Further, the efficiency can be improved by the power loss of the rectifier circuit.

(2) 第1及び第2のスイッチQ1、Q2に同一の制御信
号を与え、また第3及び第4のスイッチQ3、Q4にも同一
の制御信号を与えるようにしているので、制御信号の形
成が容易になる。
(2) The same control signal is applied to the first and second switches Q1 and Q2, and the same control signal is applied to the third and fourth switches Q3 and Q4. Becomes easier.

[第2の実施例] 次に、第6図に示す第2の実施例の電源装置を説明す
る。但し、第6図において第1図と共通する部分には同
一の符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment Next, a power supply device according to a second embodiment shown in FIG. 6 will be described. However, in FIG. 6, portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

この実施例では第1及び第2の一方向制御スイッチS
1、S2が第1の1次巻線12を介さないで相互に直列接続
されている。また、第3及び第4の一方向制御スイッチ
S3、S4も第2の1次巻線13を介さないで直列に接続され
ている。また、2次巻線14はセンタタップを有するよう
に形成され、この2次巻線14は2つの整流ダイオード1
5、16を介してコンデンサ20に接続されている。その他
は第1図と同一である。
In this embodiment, the first and second one-way control switches S
1, S2 are connected to each other in series without passing through the first primary winding 12. Third and fourth one-way control switches
S3 and S4 are also connected in series without passing through the second primary winding 13. The secondary winding 14 is formed so as to have a center tap.
It is connected to the capacitor 20 via 5 and 16. Others are the same as FIG.

第6図の第1〜第4のスイッチQ1〜Q4を第1図と同様
に制御することによって同様な作用効果を得ることがで
きる。
By controlling the first to fourth switches Q1 to Q4 in FIG. 6 in the same manner as in FIG. 1, the same function and effect can be obtained.

[変形例] 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例え
ば次の変形が可能なものである。
[Modifications] The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible.

(1) 第7図に示す如く、第1及び第2の1次巻線1
2、13をセンタタップ型にすることができる。
(1) As shown in FIG. 7, first and second primary windings 1
2, 13 can be a center tap type.

(2) 第1図及び第6図において、交流電圧の正の半
波の期間には第2及び第3のダイオードD2、D3を通って
電流が流れるので、第2及び第3のスイッチQ2、Q3をオ
ンにする必要がない。従って、正の半波の期間に第2及
び第3のスイッチQ2、Q3をオン制御しないように構成す
ることができる。同様に、交流電圧の負の半波の期間に
第1及び第4のスイッチQ1、Q4をオン制御しないように
構成することができる。
(2) In FIGS. 1 and 6, a current flows through the second and third diodes D2 and D3 during the positive half-wave of the AC voltage, so that the second and third switches Q2 and There is no need to turn on Q3. Therefore, the second and third switches Q2 and Q3 can be configured not to be turned on during the positive half-wave period. Similarly, the first and fourth switches Q1 and Q4 can be configured not to be turned on during the negative half-wave of the AC voltage.

(3) 第1〜第4の一方向制御スイッチS1〜S4をダイ
オードを内蔵しないFETと外部の整流ダイオードとの並
列回路で夫々形成することができる。また、各スイッチ
S1〜S4をバイポーラトランジスタと整流ダイオードとの
逆並列回路で形成することができる。
(3) The first to fourth one-way control switches S1 to S4 can each be formed by a parallel circuit of an FET having no built-in diode and an external rectifier diode. Also, each switch
S1 to S4 can be formed by an anti-parallel circuit of a bipolar transistor and a rectifier diode.

(4) 高周波フィルタ6を省くこと、整流回路19を省
くことが可能である。
(4) The high frequency filter 6 and the rectifier circuit 19 can be omitted.

(5) 電流i2をライン9で検出しないで、第1及び第
2の1次巻線12、13の電流に基づいて求めることができ
る。
(5) The current i2 can be obtained based on the currents of the first and second primary windings 12 and 13 without detecting the current i2 on the line 9.

[発明の効果] 上述から明らかなように、本願の各請求項の発明の電
源装置は、第1及び第2の交流スイッチ手段が同時にオ
ン状態になる区間を有する。第1及び第2の交流スイッ
チ手段が同時にオン状態になると、リアクトルが第1及
び第2の交流スイッチ手段を会して交流電源端子間に接
続され、交流電圧の振幅に対応した振幅を有する電流が
リアクトルを流れる。また、第1及び第2の交流スイッ
チ手段はリアクトルを流れる電流が基準正弦波に追従す
るように制御される。従って、力率改善及び入力電流波
形改善を行うことが可能になる。また、交流電圧を第1
及び第2の交流スイッチでオン・オフする構成であっ
て、入力段に整流回路が設けられていないので、整流回
路を省いた分だけコストの低減及び効率の向上を図るこ
とが可能になる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the power supply device of the invention of each claim of the present application has a section in which the first and second AC switch means are simultaneously turned on. When the first and second AC switch means are simultaneously turned on, the reactor meets the first and second AC switch means and is connected between the AC power supply terminals, and a current having an amplitude corresponding to the amplitude of the AC voltage. Flows through the reactor. The first and second AC switch means are controlled so that the current flowing through the reactor follows the reference sine wave. Therefore, it is possible to improve the power factor and the input current waveform. In addition, the AC voltage
And a second AC switch to turn on and off, and since no rectifier circuit is provided in the input stage, it is possible to reduce cost and improve efficiency by eliminating the rectifier circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係わる電源装置を示す
回路図、 第2図は第1図の制御信号形成回路を示すブロック図、 第3図は第1図及び第2図の各部の電圧波形図、 第4図は第1図の入力電流の波形図、 第5図は第1図のフィルタよりも後段の電流を原理的に
示す波形図、 第6図は第2の実施例の電源装置を示す回路図、 第7図は変形例の電源装置の一部を示す回路図である。 2,3……電源端子、8……リアクトル、11……電圧制御
及び周波数変換回路、12……第1の1次巻線、13……第
2の1次巻線、14……2次巻線、S1〜S4……第1〜第4
の一方向制御スイッチ。
1 is a circuit diagram showing a power supply device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a control signal forming circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram of FIG. 1 and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram of the input current of FIG. 1, FIG. 5 is a waveform diagram showing a current after the filter of FIG. 1 in principle, and FIG. 6 is a second embodiment. FIG. 7 is a circuit diagram showing a part of a power supply device of a modified example. 2, 3 ... power terminal, 8 ... reactor, 11 ... voltage control and frequency conversion circuit, 12 ... first primary winding, 13 ... second primary winding, 14 ... secondary Windings, S1 to S4 ... first to fourth
One-way control switch.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】交流電源が接続される第1及び第2の交流
電源端子と、 前記第1及び第2の交流電源端子間に夫々接続されたト
ランスの第1及び第2の1次巻線と、 前記第1の1次巻線に直列に接続された第1の交流スイ
ッチ手段と、 前記第2の1次巻線に直列に接続された第2の交流スイ
ッチ手段と、 前記第1の1次巻線に前記第1の交流電源端子から前記
第2の交流電源端子の方向の電流が流れた時に第1の方
向の電圧が発生し、前記第2の1次巻線に前記第1の交
流電源端子から前記第2の交流電源端子の方向の電流が
流れた時に前記第1の方向と逆の第2の方向の電圧が発
生するように前記第1及び第2の1次巻線に電磁結合さ
れた2次巻線と、 前記第1及び第2の1次巻線と前記第1及び第2の交流
スイッチ手段とから成る回路部分と前記第1の交流電源
端子との間に直列に接続されたリアクトルと、 前記リアクトルを通って流れる電流を検出するための電
流検出手段と、 前記交流電源端子における交流電圧に同期した基準正弦
波を発生する基準正弦波発生手段と、 前記電流検出手段と前記基準正弦波発生手段とに接続さ
れ、前記電流検出手段で検出された電流に対応する信号
と前記基準正弦波との差に対応する差信号を作成する差
信号作成手段と、 前記差信号作成手段と前記第1及び第2の交流スイッチ
手段との間に接続されており、前記第1及び第2の交流
スイッチ手段のいずれか一方のみをオン状態にする区間
と前記第1及び第2の交流スイッチ手段を同時にオン状
態とする区間とが前記交流電圧の周波数よりも十分に高
い繰返し周波数で交互に得られるように前記第1及び第
2の交流スイッチ手段を制御すると共に、前記電流検出
手段で検出した電流が前記基準正弦波に追従するように
前記第1及び第2の交流スイッチ手段を制御する制御回
路と を備えた電源装置。
1. A first and a second AC power supply terminal to which an AC power supply is connected, and first and second primary windings of a transformer respectively connected between the first and the second AC power supply terminals. First AC switch means connected in series to the first primary winding; second AC switch means connected in series to the second primary winding; When a current flows from the first AC power supply terminal to the second AC power supply terminal in the primary winding, a voltage in a first direction is generated, and the first primary winding generates the voltage in the second primary winding. The first and second primary windings generate a voltage in a second direction opposite to the first direction when a current flows from the AC power supply terminal to the second AC power supply terminal. Comprising a secondary winding electromagnetically coupled to the first and second primary windings and the first and second AC switch means. A reactor connected in series between the power supply terminal and the first AC power supply terminal; current detection means for detecting a current flowing through the reactor; a reference sine synchronized with an AC voltage at the AC power supply terminal A reference sine wave generating means for generating a wave, connected to the current detecting means and the reference sine wave generating means, and corresponding to a difference between a signal corresponding to the current detected by the current detecting means and the reference sine wave. A difference signal creating means for creating a difference signal to be generated; and any one of the first and second AC switch means, connected between the difference signal creating means and the first and second AC switch means. A section in which only one of them is turned on and a section in which the first and second AC switch means are simultaneously turned on are alternately obtained at a repetition frequency sufficiently higher than the frequency of the AC voltage. A control circuit that controls the first and second AC switch means and controls the first and second AC switch means so that the current detected by the current detection means follows the reference sine wave. Equipped power supply.
【請求項2】前記第1の交流スイッチ手段は、 前記第1の1次巻線(12)に直列に接続され、且つ前記
第1の1次巻線(12)の正方向電流を制御することは可
能であるが、逆方向電流は自由に流れるように形成され
ている第1の一方向制御スイッチ(S1)と、 前記第1の1次巻線(12)に直列に接続され、且つ前記
第1の1次巻線(12)の逆方向電流を制御することは可
能であるが、正方向電流は自由に流れるように形成され
ている第2の一方向制御スイッチ(S2)とから成るもの
であり、 前記第2の交流スイッチ手段は、 前記第2の1次巻線(13)に直列に接続され、且つ前記
第2の1次巻線(13)の逆方向電流を制御することは可
能であるが、正方向電流は自由に流れるように形成され
ている第3の一方向制御スイッチ(S3)と、 前記第2の1次巻線(13)に直列に接続され、且つ前記
第2の1次巻線(13)の正方向電流を制御することは可
能であるが、逆方向電流は自由に流れるように形成され
ている第4の一方向制御スイッチ(S4)と から成るものである請求項1記載の電源装置。
2. The first AC switch means is connected in series to the first primary winding (12), and controls a forward current of the first primary winding (12). Although it is possible, the reverse current is connected in series with the first one-way control switch (S1) formed so as to flow freely, and the first primary winding (12), and Although it is possible to control the reverse current of the first primary winding (12), the forward current flows from the second one-way control switch (S2) which is formed to flow freely. Wherein the second AC switch means is connected in series with the second primary winding (13), and controls a reverse current of the second primary winding (13). The third one-way control switch (S3) formed so that the forward current flows freely; It is connected in series with the primary winding (13), and it is possible to control the forward current of the second primary winding (13), but the reverse current is formed to flow freely. The power supply device according to claim 1, further comprising a fourth one-way control switch (S4).
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