JPH01311869A - Power factor improving apparatus and electric source using it - Google Patents

Power factor improving apparatus and electric source using it

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JPH01311869A
JPH01311869A JP877389A JP877389A JPH01311869A JP H01311869 A JPH01311869 A JP H01311869A JP 877389 A JP877389 A JP 877389A JP 877389 A JP877389 A JP 877389A JP H01311869 A JPH01311869 A JP H01311869A
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power supply
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power factor
rectifier
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Cecil W Deisch
セシル ウィンストン ディッシュ
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Abstract

PURPOSE: To improve power factor by connecting a series LC circuit in series between an apparatus and a power supply and regulating the LC circuit to resonate at a frequency higher than the power supply frequency. CONSTITUTION: A computer system 10 comprises a power supply unit 11 and a load 12 connected therewith. The system 10 is plugged into an AC power supply 13 having an ordinary wire 14 and a wall socket 15 and connected with the socket 15 through a wire 16. The power supply unit 11 comprises a power converter 17 and a power factor compensator 18 interposed between the power converter 17 and the power supply 13 in order to improve the power factor. The compensator 18 connected an inductor and a capacitor in series with the power supply 13 to cause resonance at a frequency higher than the power supply frequency. According to the arrangement, surge current at a high rectifier capacitor is confined automatically within an allowable range at the time of starting an apparatus and a soft start circuit can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は電力変換器の力率改善のための装置およびそれ
を用いた電源装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for improving the power factor of a power converter and a power supply device using the same.

[従来技術] 代表的な電力変換器である整流器(−船釣に電力調整器
と後に呼ばれるもの)において、電圧は直接に整流され
、大容量キャパシタにエネルギーが蓄積される。このた
めに、ACラインから幅が狭く大きな電流パルスが流が
れ、それによって力率の劣化が生じる。
[Prior Art] In a typical power converter, a rectifier (later called a power regulator), voltage is directly rectified and energy is stored in a large capacitor. This causes narrow, large current pulses to flow from the AC line, thereby causing power factor degradation.

力率(P、F、)は、電力分配システムにおいである点
を通過する電力の効率を測定する尺度として望ましい。
Power factor (P,F,) is desirable as a measure of the efficiency of power passing through a point in a power distribution system.

力率は、回路に流れ込む皮相電力(V A)に対する平
均電力(W)、即ち実効電力の比であり、次式で表現さ
れる。
The power factor is the ratio of the average power (W), that is, the effective power, to the apparent power (VA) flowing into the circuit, and is expressed by the following equation.

P、  F、  − 実入力電力/(入力実効電圧×入力実効電流)力率測定
は、電圧と電流が実質的に正弦(Sin)波であり位相
が通常一致していないようなAC電力分配システムに適
用される。このようなシステムに於いて、力率は電流電
圧間の位相角の余弦(CO5)として簡単に計算される
P, F, - Actual input power/(input rms voltage x input rms current) Power factor measurements are used in AC power distribution systems where the voltage and current are essentially sinusoidal and typically not in phase. applied to. In such systems, power factor is simply calculated as the cosine of the phase angle between current and voltage (CO5).

電力が最も効率的に分配されるのは、負荷に分配される
実電力が入力の実効電圧および実効電流の積に等しい時
、即ち力率が1の時である。しかし、電力変換器の力率
は、一般に約0.75から0.5より小さい値となって
いる。
Power is distributed most efficiently when the actual power distributed to the load is equal to the product of the input effective voltage and effective current, ie, when the power factor is unity. However, the power factor of power converters is generally less than about 0.75 to 0.5.

低力率は、変換器により大きな電流を流して負荷に十分
な電力を供給することによって補償されるが、低力率で
あることの問題点には次のようなものがある。
Although low power factor can be compensated for by allowing the converter to draw more current to provide sufficient power to the load, problems with low power factor include:

a)インピーダンス損失の増大。a) Increased impedance loss.

b)より大きな容量と電力変換器の大電流に耐えられる
程に丈夫なAC電力分配システム部品(例えば回路ブレ
ーカ、変圧器、配線など)の必要性。
b) The need for AC power distribution system components (eg, circuit breakers, transformers, wiring, etc.) that are larger in capacity and robust enough to withstand the high currents of power converters.

C)電力サージに対処するために、より大きくより丈夫
な整流ダイオード、蓄積キャパシタ及び配線の必要性。
C) The need for larger and more robust rectifier diodes, storage capacitors, and wiring to handle power surges.

d)安全基準(例えばアングライタ−ラボラトリ−)を
満たすためのより大きな困難および出費。
d) Greater difficulty and expense in meeting safety standards (e.g. angular laboratories).

これらによって電力分配システムが高コストになるだけ
でなく、電力そのもののコストも上昇する。なぜならば
、消費した実電力によってでなく、消費した皮相電力に
よって支払いを行うユーザもいるからである。
These not only increase the cost of the power distribution system, but also increase the cost of the power itself. This is because some users pay not by the actual power consumed but by the apparent power consumed.

このような理由から、電力変換器の力率改善が必要とな
るのである。
For these reasons, it is necessary to improve the power factor of power converters.

従来の力率補償回路としては、シェフアート(W、5h
epherd)とツァント(P、Zand)の「非正弦
波回路におけるエネルギの流れと力率」 (ケンブリッ
ジ大学出版、 1979)の第11章に示されたものが
ある。そのほとんどのものが線形および非線形の分路回
路である。これら分路回路は力率改善に十分有効である
とは言い難い。
As a conventional power factor compensation circuit, Chef Art (W, 5h
This is shown in Chapter 11 of ``Energy Flow and Power Factor in Non-Sinusoidal Circuits'' (Cambridge University Press, 1979) by P. Epherd and P. Zand. Most of them are linear and nonlinear shunt circuits. It cannot be said that these shunt circuits are sufficiently effective in improving the power factor.

また、直列補償形の構成も記載されているが、それらは
複雑で高コストであり、しばしば整流された負荷電流に
高調周波数を含み、ACラインから基本周波数の電流の
みを供給しなければならないような信頼性のない能動回
路網である。
Series compensated configurations have also been described, but they are complex, costly, and often contain harmonic frequencies in the rectified load current, such that only the fundamental frequency current must be supplied from the AC line. It is an unreliable active network.

シェフアートとツァントにより提案されたものの欠点を
回避する補償回路は、[整流回路ハンドブック」 (ジ
ョンウィリー アンド サンズ、1980)の第18章
でスコールス(G、J、5cales)によって提案さ
れた。そこには“調整ブリッジ整流器”が記載され、L
C回路がACラインと整流器との間に直列に設けられて
AC周波数に共振するようにとくに調整されている。
A compensation circuit that avoids the shortcomings of the one proposed by Scheffert and Zandt was proposed by Scholes (G, J. Cales) in Chapter 18 of the Rectifier Circuit Handbook (John Wiley and Sons, 1980). It mentions “adjusted bridge rectifier” and L
A C circuit is provided in series between the AC line and the rectifier and is specifically tuned to resonate at the AC frequency.

しかしながら、この回路はそれ自体深刻な問題点を有し
ている。すなわち、整流器の負荷が変動するに従って整
流電圧が相当に変化するという問題である。具体的には
、無負荷又は軽負荷時と通常負荷(約二近テ)時との間
で30%程度変化する。これは、はとんどの場合に許容
できないほどの大きな変動である。このために、高負荷
時、特に始動時、過負荷時又は短絡時に、インダクタと
キャパシタ双方の両端の電圧および電流ピークは非常に
大きくなり、インダクタおよびキャパシタを破損する可
能性が出てくる。これを防ぐには、このようなサージに
耐えブレークダウンを回避できるような丈夫な、したが
って非常に高価な部品を使用しなければならない。
However, this circuit has its own serious problems. That is, the problem is that the rectified voltage changes considerably as the load on the rectifier changes. Specifically, it changes by about 30% between no load or light load and normal load (about two degrees). This is a large variation that is unacceptable in most cases. Because of this, at high loads, especially during start-up, overload or short circuits, the voltage and current peaks across both the inductor and capacitor become very large, creating the possibility of damaging the inductor and capacitor. To prevent this, durable and therefore very expensive components must be used that can withstand such surges and avoid breakdown.

したがって、電力変換器の力率を改善することがより賢
明な解決方法である。
Therefore, improving the power factor of the power converter is a more sensible solution.

[発明の要約] 本発明は上記従来技術の問題点を解決しようとするもの
である。本発明によれば、AC電源から電力を引いてく
るオフACライン整流器のような装置の力率を改善する
には、直列接続のLC回路を構成要素とし、その回路を
当該装置と電源との間に直列に接続し、さらにその回路
を電源周波数より高い周波数で共振するように調整する
[Summary of the Invention] The present invention seeks to solve the problems of the prior art described above. According to the present invention, to improve the power factor of devices such as off-line AC line rectifiers that draw power from an AC power source, a series-connected LC circuit is used as a component and the circuit is connected between the device and the power source. The circuit is connected in series between the two, and the circuit is tuned to resonate at a frequency higher than the power supply frequency.

その共振周波数は電源周波数の1.4倍〜3.5倍の間
の周波数であることが好ましい。より好ましくは、電源
周波数の約2倍であった。インダクタおよびキャパシタ
の望ましい値を求める実験公式を以下に示す。
Preferably, the resonant frequency is between 1.4 and 3.5 times the power supply frequency. More preferably, it was about twice the power supply frequency. The experimental formula for determining the desired values of the inductor and capacitor is shown below.

PF:所望力率 f:入力電力周波数(Hz) R二負荷インピーダンス(Ω) 本発明によって、装置により引き込まれる実効(RMS
)電流が減少し、したがってAC電力分配装置の力率を
改善し、上述した低力率に起因する諸問題を解決又は低
減する。特に、本発明はAC電力装置の効率を改善し;
特に入力キャパシタ、電流ダイオード、ラインフィルタ
およびコードの等価直列抵抗(ESR)における電力損
失を減少させ;装置のピーク電力要求を低下させること
でAC電力分配システムの部品の必要容量を低減させ;
負荷を低減させ、それによって装置の整流ダイオード、
蓄積キャパシタ及び配線のコスト及び必要容量を低減さ
せる。より厳しい安全基準が適用か否かは、その装置に
存在しうる最大実効(RM S )電流に一般に依存す
るために、力率を改善することが安全基準を容易に且つ
低コストで満たすこととなる。また、本発明は突入電流
、短絡電流からの保護も提供する。
PF: Desired power factor f: Input power frequency (Hz) R double load impedance (Ω) According to the present invention, the effective (RMS) drawn by the device
) The current is reduced, thus improving the power factor of the AC power distribution device and solving or reducing the problems caused by low power factor mentioned above. In particular, the present invention improves the efficiency of AC power equipment;
reducing power losses, particularly in the equivalent series resistance (ESR) of input capacitors, current diodes, line filters and cords; reducing the required capacitance of AC power distribution system components by lowering the peak power requirements of the equipment;
Rectifier diodes of the device, thereby reducing the load
Reduces the cost and required capacity of storage capacitors and wiring. Because whether more stringent safety standards apply generally depends on the maximum effective (RMS) current that can be present in the equipment, improving power factor can easily and inexpensively meet safety standards. Become. The invention also provides protection from inrush currents and short circuit currents.

さらに、部品の値を変えずに力率を改善する本発明は、
種々の入力電力周波数、特に50Hzと80Hzの双方
の周波数で使用するのに適している。したがって、本発
明は各国の異なる電力周波数に対応するための再設計又
は変更を必要としない。ただし、約4.5%程度のわず
かな出力電圧降下は生じる。また、本発明は入力の電流
及び電圧の位相を一致させようとする傾向がある。過負
荷又は短絡時に、本発明は電流を自動的に制限し、破損
やヒユーズがとぶというような事態の発生を防止できる
。また、本発明は、始動時に大きな整流器キャパシタに
よって流れる突入電流の値を許容範囲内に自動的に制限
し、したがって通常使用されている°ソフトスターじ回
路を付加する必要がなくなる。更に、本発明は受動的で
周知の部品(インダクタ、キャパシタ)のみで構成でき
るために、構造が簡単となり、信頼性も向上する。
Furthermore, the present invention improves the power factor without changing component values.
It is suitable for use with a variety of input power frequencies, particularly both 50Hz and 80Hz frequencies. Therefore, the present invention does not require redesign or modification to accommodate different power frequencies in different countries. However, a slight output voltage drop of about 4.5% occurs. The present invention also tends to match the phase of the input current and voltage. In the event of an overload or short circuit, the present invention can automatically limit the current to prevent damage or blown fuses. The invention also automatically limits the value of the inrush current drawn by the large rectifier capacitor during start-up to within an acceptable range, thus eliminating the need for additional soft-start circuits commonly used. Furthermore, since the present invention can be constructed using only passive and well-known components (inductors, capacitors), the structure is simple and reliability is improved.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明を実施するシステムの一例の概略的構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a system implementing the present invention.

同図においで1システム10は電源装置11とそれに接
続された負荷12とから構成されている。システム10
はコンピュータシステムであり、負荷12はコンピュー
タ自体を表し、電源装置11はそのコンピュータを駆動
する電源となっている。
In the figure, one system 10 is composed of a power supply device 11 and a load 12 connected to it. system 10
is a computer system, the load 12 represents the computer itself, and the power supply 11 serves as a power source for driving the computer.

更に、システム10はAC電源13にプラグ接続される
。電源13は通常の電線j4と壁用ソケット15とを有
し、システム10は電線16によりソケット15とプラ
グ接続される。
Additionally, system 10 is plugged into an AC power source 13. The power supply 13 has a conventional electrical wire j4 and a wall socket 15, to which the system 10 is plugged by electrical wire 16.

電源装置11は電力変換!a17を含む。電力変換器は
従来から知られたものであるが、ここでは十分な説明を
行うために、第2図に電力変換器の一例を図示する。
The power supply device 11 is a power converter! Contains a17. Although power converters are conventionally known, in order to provide a sufficient explanation here, an example of a power converter is illustrated in FIG. 2.

第2図における電力変換器は、4個のダイオード22か
らなる通常のブリッジ整流器21と、蓄積用コンデンサ
23と、DC−AC又はDC−DCコンバータのような
通常の電力調整器24と、から構成されている。
The power converter in FIG. 2 consists of a conventional bridge rectifier 21 consisting of four diodes 22, a storage capacitor 23, and a conventional power regulator 24, such as a DC-AC or DC-DC converter. has been done.

電源装置11は更に力率補償器18を有し、電力変換器
17と電源13との間に設けて電力変換器17の(した
がって電源装置11の)力率改善を行う。力率補償器1
8を設けでいない従来の電源装置では、狭く非常に大き
い電流パルスを電源13から流すのが一般的であるが、
補償器18を用いることによって、電流及び電圧の位相
関係に大きな影響を与えること無く、実質的にその電流
パルスの幅を拡げ、その大きさを減少させることができ
る。
The power supply device 11 further includes a power factor compensator 18, which is provided between the power converter 17 and the power source 13 to improve the power factor of the power converter 17 (and therefore of the power supply device 11). Power factor compensator 1
In conventional power supply devices that do not have the power supply 8, it is common to send narrow and very large current pulses from the power supply 13.
By using compensator 18, the width of the current pulse can be substantially widened and the magnitude reduced without significantly affecting the current and voltage phase relationships.

補償器18の基本構成を第3図に示す。同図において、
インダクタ30及びキャパシタ31は電力変換器17及
び電源13と直列に接続されている。安全という観点か
ら見ると、インダクタ30及びキャパシタ31は電源1
3と電力変換器17との間の電力ラインに直列接続し、
接地ラインはそのまま接続するべきである。しかしなが
ら、機能的観点からは、インダクタ30及びキャパシタ
31が接地線に接続されてもよいし、あるいは第4図に
示すように、インダクタ30を一方に、キャパシタ31
を他方に接続してもよい。
The basic configuration of the compensator 18 is shown in FIG. In the same figure,
Inductor 30 and capacitor 31 are connected in series with power converter 17 and power source 13 . From a safety point of view, the inductor 30 and capacitor 31 are
3 and the power converter 17,
The ground line should be connected as is. However, from a functional point of view, inductor 30 and capacitor 31 may be connected to the ground line, or as shown in FIG.
may be connected to the other.

更に基本的構成の変型が可能である。すなわち、複数の
インダクタ(70,71)及びキャパシタ(80,81
)を用いて、補償器11の回路の結合値を第3図に示す
インダクタ30及びキャパシタ31の結合値まで減少さ
せることができる。この様な可能な構成の一例を第5図
に示す。
Furthermore, variations in the basic configuration are possible. That is, a plurality of inductors (70, 71) and capacitors (80, 81)
) can be used to reduce the circuit coupling value of compensator 11 to the coupling value of inductor 30 and capacitor 31 shown in FIG. An example of such a possible configuration is shown in FIG.

同図において、一方のインダクタ・キャパシタ70.8
0のペアが電源13と電力変換器17との間の電力ライ
ンに直列に接続され、他方のインダクタ・キャパシタ7
1.11のペアが同じく接地線に直列に接続されている
In the same figure, one inductor/capacitor 70.8
0 pair is connected in series on the power line between the power supply 13 and the power converter 17, and the other inductor-capacitor 7
1.11 pairs are also connected in series to the ground wire.

また、上記可能な構成の他の例を第6図に示す。Further, another example of the above possible configuration is shown in FIG.

同図において2個のインダクタ・キャパシタのペア(7
0,80と71.81)は互いに並列に電源13と電力
変換器17との間の接線線の一方に接続されている。
In the same figure, two inductor-capacitor pairs (7
0,80 and 71.81) are connected to one of the tangential lines between the power source 13 and the power converter 17 in parallel with each other.

これらのLCペアの各々は異なる周波数に調整されても
よい。
Each of these LC pairs may be tuned to a different frequency.

従来技術とは別のものとして、インダクタ30及びキャ
パシタ31を調整し、即ちそれらの値を相対的に選択し
て、電源13の周波数より高い周波数で共振させること
も有意義である。その選択される共振周波数は電源周波
数の1.4倍〜3.5倍になることが望ましい。次に示
す異なったパラメータの重み付けにしたがって、共振周
波数の許容範囲、したがってインダクタ30及びキャパ
シタ31の値の許容範囲が存する。
As an alternative to the prior art, it is also advantageous to tune the inductor 30 and the capacitor 31, ie to choose their values relative to each other, so that they resonate at a frequency higher than the frequency of the power supply 13. The selected resonant frequency is preferably 1.4 to 3.5 times the power supply frequency. Depending on the weighting of the different parameters, there is a tolerance range for the resonant frequency and therefore for the values of the inductor 30 and capacitor 31.

1)力率の所望改善量、2)補償器18に起因する整流
電圧の降下量、3)過負荷に対するピーク電流限界値、
4)キャパシタ31の両端の最大許容電圧、及び5)イ
ンダクタ30を通る最大許容電流。
1) desired amount of power factor improvement; 2) amount of rectified voltage drop due to compensator 18; 3) peak current limit for overload;
4) maximum allowable voltage across capacitor 31; and 5) maximum allowable current through inductor 30.

実験によれば、上記パラメータに関して、電源13の周
波数の約2倍の共振周波数で非常に良好な結果が得られ
ることがわかった。電i1!13の周波数は50Hz及
び80Hzが一般的であるから、約110Hzの共振周
波数が好都合である。インダクタ30及びキャパシタ3
1の所望値を求める実験公式を以下に示す。
Experiments have shown that very good results can be obtained with respect to the above parameters at a resonant frequency that is approximately twice the frequency of the power source 13. Since frequencies of 50 Hz and 80 Hz are common for electric i1!13, a resonant frequency of about 110 Hz is advantageous. Inductor 30 and capacitor 3
The experimental formula for determining the desired value of 1 is shown below.

、238R L ゞ−e I zs x pp   マ(7(]A 
ンリーc2 104 .6jg、pp   クアラ、、
Fxf PF:所望力率 f:電源周波数(Hz) R:負荷12のインピーダンス(Ω) 上記公式かられかるように、補償器18は精度良く調整
された回路である必要はなく、インダクタ30及びキャ
パシタ31の値にある幅のあることが許されており、し
かも力率の当初の目的を達成している。もちろん、イン
ダクタ及びキャパシタの値を許容範囲内で選択すること
で、所望の力率(P。
, 238R L ゞ-e I zs x pp ma(7(]A
Nli c2 104. 6jg,pp kuala,,
Fxf PF: Desired power factor f: Power supply frequency (Hz) R: Impedance of the load 12 (Ω) As can be seen from the above formula, the compensator 18 does not need to be a precisely adjusted circuit, and the inductor 30 and capacitor A certain range of values of 31 is allowed and still achieves the original purpose of power factor. Of course, by choosing the inductor and capacitor values within acceptable ranges, the desired power factor (P) can be achieved.

F、 )値より、若干低下したものとなる。許容範囲を
例示すれば、キャパシタンス値で±30%、インダクタ
ンス値で±30%である。このように許容範囲があるこ
とで、補償器18に比較的低価格の部品を用いることが
可能となり、50Hz及び80Hzの双方の電源システ
ムに対して1つの補償器の相互交換使月が可能となる。
This is slightly lower than the F, ) value. Examples of allowable ranges are ±30% for capacitance values and ±30% for inductance values. This tolerance allows the use of relatively low-cost components in the compensator 18 and allows the interchangeability of a single compensator for both 50 Hz and 80 Hz power systems. Become.

キャパシタ31のかわりに、並列又は直列接続した複数
のキャパシタを用いることもできる。しかし、コスト面
から見ると、変圧器を単一キャパシタと接続して所望の
キャパシタンスと等価にする方が望ましい。この構成を
第7図に示す。
In place of the capacitor 31, a plurality of capacitors connected in parallel or series can also be used. However, from a cost perspective, it is preferable to connect the transformer with a single capacitor to equate the desired capacitance. This configuration is shown in FIG.

第7図に示すように、キャパシタ31の代わりに、変圧
器40の一次巻線がインダクタ30と直列接続されてい
る。また、キャパシタ41は変圧器40の二次巻線の両
端子に接続されている。変圧器40をにNの変圧器とす
ると、キャパシタ41のキャパシタンスはC/N2とな
る。ここで、Cは変圧器40及びキャパシタンス41に
よって置き換えられたキャパシタ31のキャパシタンス
である。Nの値は、昇電圧の変圧器であれば1より大き
く、昇竜流の変圧器であれば1より小さくすればよい。
As shown in FIG. 7, the primary winding of a transformer 40 is connected in series with the inductor 30 instead of the capacitor 31. Further, the capacitor 41 is connected to both terminals of the secondary winding of the transformer 40. If the transformer 40 is a N transformer, the capacitance of the capacitor 41 is C/N2. Here, C is the capacitance of capacitor 31 replaced by transformer 40 and capacitance 41. The value of N may be greater than 1 in the case of a step-up voltage transformer, and may be smaller than 1 in the case of a Shoryu style transformer.

第7図に示すインダクタ30と変圧器40とを組み合わ
せて単一の磁気構造にすれば、更に経済的に有利となる
。この様な組み合わせ構造の補償器]8における一例を
第8図に示す。
It would be even more economically advantageous to combine the inductor 30 and transformer 40 shown in FIG. 7 into a single magnetic structure. An example of a compensator] 8 having such a combination structure is shown in FIG.

第8図に示す構造では、単一折返し巻線を有する変圧器
60を用いている。補償器18の入力は変圧器60の入
力リードとキャパシタ41の一方のリードとに接続され
ている。変圧器60の出力リードはキャパシタ41の他
方のリードに接続され、補償器18の出力は変圧器60
のタップに接続されている。
The structure shown in FIG. 8 uses a transformer 60 with a single folded winding. The input of compensator 18 is connected to the input lead of transformer 60 and one lead of capacitor 41. The output lead of transformer 60 is connected to the other lead of capacitor 41, and the output of compensator 18 is connected to transformer 60.
connected to the tap.

補償器18によって変換器17の出力に若干の電圧降下
が生ずるが、必要ならば、それを償う方法がいくつかあ
る。
Compensator 18 introduces some voltage drop at the output of converter 17, but there are several ways to compensate for it, if necessary.

一つの方法は、第9図に示すような変圧器50を用いる
ことである。この構成では、キャパシタ31の出力が変
圧器50のタップに接続されている。また、変圧器50
の巻線の一方の端子がインダクタ30の入力に、他方の
端子がリターン線又は接地線に各々接続されている 他の方法は、第10図に示すようなインダクタ150を
変圧器50の代わりに用いることである。インダクタ6
0及び30は磁気的に結合されていない。インダクタ6
0のインダスタンスはインダクタ30のそれに比較して
大きく、例えば50倍程度大きい。インダクタ60の一
方の端子はキャパシタ31の出力端子とインダクタ30
の入力端子とに接続され、他方の端子はリターン線又は
接地線に接続されている。
One method is to use a transformer 50 as shown in FIG. In this configuration, the output of capacitor 31 is connected to a tap of transformer 50. In addition, the transformer 50
Another method in which one terminal of the winding is connected to the input of the inductor 30 and the other terminal to the return wire or the ground wire is to replace the transformer 50 with an inductor 150 as shown in FIG. It is to use. Inductor 6
0 and 30 are not magnetically coupled. Inductor 6
The inductance of the inductor 30 is larger than that of the inductor 30, for example, about 50 times larger. One terminal of the inductor 60 is the output terminal of the capacitor 31 and the inductor 30
The other terminal is connected to the return line or the ground line.

なお、本発明には種々の変形例、実施例が考え、られる
。たとえば、非線形インダクタを用いれば、過負荷状態
で部分的飽和によりキャパシタ両端のピーク電圧を減少
させることができるであろう。
Note that various modifications and embodiments of the present invention can be considered. For example, a nonlinear inductor could be used to reduce the peak voltage across a capacitor through partial saturation under overload conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施するためのシステムのブロック
構成図、 第2図は、第1図に示すシステムにおける電力変換器の
回路構成図、 第3図は第1図に示すシステムの力率補償器の基本構成
を示す回路図、 第4図〜第10図は、力率補償器の他の構成例を示す回
路図である。 10:コンピュータシステム ]1:電源装置 17:電力変換器 18:力率補償器 出願人;アメリカン テレフォン アンドFIG、  
I FIG、2 FIG、3           FNo、4FIG、
5 FIO,7 FIG、9 FIG、G FIG、8 FIG−10
FIG. 1 is a block configuration diagram of a system for implementing the present invention, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a power converter in the system shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a power converter diagram of the system shown in FIG. 1. A circuit diagram showing a basic configuration of a power factor compensator. FIGS. 4 to 10 are circuit diagrams showing other configuration examples of a power factor compensator. 10: Computer system] 1: Power supply device 17: Power converter 18: Power factor compensator Applicant: American Telephone & FIG.
I FIG, 2 FIG, 3 FNo., 4 FIG,
5 FIO, 7 FIG, 9 FIG, G FIG, 8 FIG-10

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ある周波数の交流電源から電力を引き出す整流器
の力率を改善する装置において、誘導性手段と容量性手
段とが相互に直列に接続され、更に前記誘導性手段およ
び容量性手段の組合わせが前記整流器と前記電源との間
に直列に接続され、前記電源の周波数より高い周波数で
共振するように調整されていることを特徴とする力率改
善装置。
(1) In a device for improving the power factor of a rectifier that draws power from an AC power supply of a certain frequency, an inductive means and a capacitive means are connected in series, and a combination of the inductive means and the capacitive means is further provided. is connected in series between the rectifier and the power source, and is adjusted to resonate at a frequency higher than the frequency of the power source.
(2)上記誘導性手段は少なくとも1つのインダクタか
ら成り、上記誘導性手段は少なくとも1つのキャパシタ
から成ることを特徴とする請求項1記載の力率改善装置
2. The power factor correction device according to claim 1, wherein said inductive means comprises at least one inductor, and said inductive means comprises at least one capacitor.
(3)前記容量性手段は、上記整流器と上記電源との間
に直列に接続された一次巻線と更に二次巻線とを有する
変圧器と;前記二次巻線に並列に接続されたキャパシタ
と;を有することを特徴とする請求項1記載の力率改善
装置。
(3) said capacitive means comprises a transformer having a primary winding connected in series between said rectifier and said power supply and further a secondary winding; connected in parallel to said secondary winding; The power factor correction device according to claim 1, further comprising: a capacitor;
(4)上記変圧機および誘導性手段は単一の磁気構造内
に含まれていることを特徴とする請求項3記載の力率改
善装置。
4. The power factor correction device of claim 3, wherein said transformer and said inductive means are contained within a single magnetic structure.
(5)上記容量性手段に直列に接続され、かつ上記誘導
性手段および整流器の組合わせに並列に接続された第2
誘導性手段を更に有することを特徴とする請求項1記載
の力率改善装置。
(5) a second connected in series with said capacitive means and in parallel with said inductive means and rectifier combination;
The power factor correction device according to claim 1, further comprising inductive means.
(6)上記誘導性手段および整流器の組合わせと並列に
接続された巻線を有すると共に上記容量性手段に接続さ
れたタップを有する変圧器を更に有し、前記巻線の一部
分が上記容量性手段と誘導性手段との間に直列に接続さ
れていることを特徴とする請求項1記載の力率改善装置
(6) further comprising a transformer having a winding connected in parallel with the combination of said inductive means and rectifier and having a tap connected to said capacitive means, a portion of said winding being connected to said capacitive means; 2. A power factor correction device according to claim 1, characterized in that the device is connected in series between the means and the inductive means.
(7)上記容量性手段はキャパシタンス (104/R×f)e^−^6.38^×^P^Fファ
ラッド±30%を有し、 上記誘導性手段はインダクタンス (238R/f)e^12.8^×^P^Fマイクロヘ
ンリー±30%、ここで、PFは力率の所望値、 fは上記電流電源の周波数(Hz)、 Rは上記整流器の出力上の負荷インピーダンス(Ω)で
ある。 を有することを特徴とする請求項1記載の力率改善装置
(7) The capacitive means has a capacitance (104/R×f)e^-^6.38^×^P^F farad ±30%, and the inductive means has an inductance (238R/f)e^ 12.8^×^P^F microhenry ±30%, where PF is the desired value of power factor, f is the frequency of the above current source (Hz), and R is the load impedance on the output of the above rectifier (Ω) It is. The power factor improvement device according to claim 1, characterized in that it has:
(8)上記共振周波数は、上記電源周波数の1.4〜3
.5倍の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の
力率改善装置。
(8) The above resonance frequency is 1.4 to 3 of the above power supply frequency.
.. 2. The power factor correction device according to claim 1, wherein the power factor correction device is within a range of 5 times.
(9)上記共振周波数は上記電源周波数の2倍であるこ
とを特徴とする請求項8記載の力率改善装置。
(9) The power factor correction device according to claim 8, wherein the resonance frequency is twice the power supply frequency.
(10)上記容量性手段は (104/R×f)e^−^6.38^×^P^Fファ
ラッド±30%のキャパシタンスを有し、 上記誘導性手段は (238R/f)e^12.8^×^P^Fマイクロヘ
ンリー±30%、のインダクタンスを有する ここで、PFは力率の所望値、 fは上記電流電源の周波数(Hz)、 Rは上記整流器の出力上の負荷インピーダンス(Ω)で
ある。 ことを特徴とする請求項8記載の力率改善装置。
(10) The capacitive means has a capacitance of (104/R×f)e^-^6.38^×^F farads ±30%, and the inductive means has a capacitance of (238R/f)e^ It has an inductance of 12.8^^^P^F microhenry ±30%, where PF is the desired value of power factor, f is the frequency (Hz) of said current source, and R is the load on the output of said rectifier. Impedance (Ω). The power factor correction device according to claim 8, characterized in that:
(11)ある周波数の交流電源に接続するための手段と
、 前記接続手段に接続され、前記交流を整流する手段と、 相互に直列接続された誘導性手段と容量性手段とからな
る回路と、 を有し、前記回路が前記接続手段と整流手段との間に直
列に介在し、且つ前記交流周波数より高い周波数で共振
するように調整されていることを特徴とする電源装置。
(11) a circuit consisting of means for connecting to an alternating current power supply of a certain frequency; means connected to the connecting means and rectifying the alternating current; and inductive means and capacitive means connected in series with each other; 1. A power supply device, characterized in that the circuit is interposed in series between the connecting means and the rectifying means, and is adjusted to resonate at a frequency higher than the alternating current frequency.
(12)上記容量性手段は (104/R×f)e^−^6.38^×^P^Fファ
ラッド±30%のキャパシタンスを有し、 上記誘導性手段は (238R/f)e^12.8^×^P^Fマイクロヘ
ンリー±30%、のインダクタンスを有する ここで、PFは力率の所望値、 fは上記電流電源の周波数(Hz)、 Rは上記整流器の出力上の負荷インピーダンス(Ω)で
ある。 ことを特徴とする請求項11記載の電源装置。
(12) The capacitive means has a capacitance of (104/R×f)e^-^6.38^×^F farads ±30%, and the inductive means has a capacitance of (238R/f)e^ It has an inductance of 12.8^^^P^F microhenry ±30%, where PF is the desired value of power factor, f is the frequency (Hz) of said current source, and R is the load on the output of said rectifier. Impedance (Ω). The power supply device according to claim 11, characterized in that:
(13)上記共振周波数は、上記電源周波数の1.4〜
3.5倍の範囲内であることを特徴とする請求項11記
載の電源装置。
(13) The above resonant frequency is 1.4 to 1.4 of the above power supply frequency.
12. The power supply device according to claim 11, wherein the power supply is within a range of 3.5 times.
(14)上記共振周波数は上記電源周波数の2倍である
ことを特徴とする請求項13記載の電源装置。
(14) The power supply device according to claim 13, wherein the resonant frequency is twice the power supply frequency.
(15)上記容量性手段は (104/R×f)e^−^6.38^×^P^Fファ
ラッド±30%のキャパシタンスを有し、 上記誘導性手段は (238R/f)e^12.8^×^P^Fマイクロヘ
ンリー±30%、のインダクタンスを有する ここで、PFは力率の所望値、 fは上記電流電源の周波数(Hz)、 Rは上記整流器の出力上の負荷インピーダンス(Ω)で
ある。 ことを特徴とする請求項13記載の電源装置。
(15) The capacitive means has a capacitance of (104/R×f)e^-^6.38^×^F farads ±30%, and the inductive means has a capacitance of (238R/f)e^ It has an inductance of 12.8^^^P^F microhenry ±30%, where PF is the desired value of power factor, f is the frequency (Hz) of said current source, and R is the load on the output of said rectifier. Impedance (Ω). The power supply device according to claim 13, characterized in that:
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013162591A (en) * 2012-02-03 2013-08-19 Sekisui Chem Co Ltd Power supply circuit and electronic device

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JPS60197161A (en) * 1984-03-19 1985-10-05 Nec Corp Constant current device
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