JPS6038950B2 - 直流電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電源側に高調波電流が流れるのを阻止す
ると同時に電圧調整を行うようにした直流電源装置に関
するものである。

第１図に示すように、交流電源１と負荷２との間に４つ
のサイリスタ３，４，５，６とからなる制御整流器と、
リアクトル７とコンデンサ８とからなる平滑回路を設け
て、負荷２に制御された直流電圧又は電流を供給すれば
、交流電源１の電源電圧が第２図Ａに示す如く正弦波で
あっても、電流は第２図Ｂ又はＣに示す如く歪み、高調
波電流が流れる。

このように高調波電流が流れると、交流電源側に接続さ
れている発電機や回転機の発熱、電力系統の共振現象に
よる過電圧過電流の発生、力率改善用コンデンサの発熱
等の高調波電力障害を引き起す。この高調波電力障害は
電力線にフィル夕を接続することによって防止すること
が可能であるが、当然の結果として装置が高価になる。
そこで、本発明の目的はコストを低減した状態で高調波
電流を阻止することが可能な直流電源装贋を提供するこ
とにある。

上記目的を達成するための本願の第１番目の発明は、交
流電源に接続された変圧器と、該変圧器の２次巻線に接
続されたセンタタップ型全波整流回路と、前記２次巻線
に接続されていると共に前記センタタップ型全波整流回
路によって負荷に電力を供給したときに発生する高調波
電流を吸収して該高調波電流の前記交流電源への波及を
阻止することが可能な容量を有しているコンデンサと、
導通角制御可能な交流スイッチを介して前記コンデンサ
に並列接続された電圧調整用リアクトルと、前記センタ
タップ型全波整流回路の入力側又は出力側の電圧を検出
する電圧検出回路と、該電圧検出回路の出力に応答して
前記電圧が所定値になるように前記交流スイッチの導通
角制御をするスイッチ制御回路とを具備していることを
特徴とする直流電源装置に係わるものである。

上記本発明によれば、電圧調整に利用するコンデンサを
高調波電流の阻止に利用しているので、電圧調整と同時
に高調波電流を阻止することが可能になり、装置を簡略
化してコストを低減することが可能になる。

また変圧器をセンタタップ型全波整流回路に使用してい
るのみならず、コンデンサに進み電流を流すためにも使
用し、また電圧調整のための電圧降下を与えるためにも
使用し、更にまた高調波電流が電源側に流れるのを阻止
するためにも使用しているので、装置を大幅に簡略にす
ることが出来る。またセンタタップ型全波整流回路を使
用しているので、ダイオードの数が少なくなり、装置の
低コスト化が可能になる。本願の第２番目の発明は、第
１番目の発明に係わる直流電源装置において交流電源と
変圧器との間にリアクトルを付加したものである。

この発明によっても、第１番目の発明と同一の作用効果
を得ることが出来る。

またリアクトルが高調波電流阻止と電圧調整との両方に
利用されるので、変圧器の譲導分を多くする必要がなく
なり、変圧器の構成が容易になる。以下、図面を参照し
て本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例に係わる充電用直流電源装置を示す第３
図において、交流電源１１と蓄電池負荷１２との間には
変圧器１３を介して交流を直流に変換するためのセンタ
タップ型全波整流回路１４が設けられている。

即ち変圧器１３の１次巻線１５が交流電源１１に接続さ
れ、変圧器１３の２次巻線１６に第１の端子１７、第２
の端子１８、第３の端子１９、及び第４の端子２０が設
けられ、この内の第１の端子１７に第１のダイオード２
１が接続され、第２の端子１８に第２のダイオード２２
が接続され、第３の端子１９に中間線２３′が接続され
、第１のダイオード２１のカソードと第２のダイオード
２２のカソードとが共通接続されてセンタタップ型全波
整流回路１４が構成されている。尚整流回路１４と負荷
１２との間に平滑用リアクトル２３と平滑用コンデンサ
２４とが接続されている。変圧器１３はセンタタップ型
全波整流回路１４の変圧器と使用するように構成されて
いるのみならず、第２の端子１８と第４の端子２０との
間に接続されたコンデンサ２５に昇圧した状態で進み電
流を流すために使用するようにも構成され、更に漏洩磁
束を多くすることによって誘導分を増大させて電圧調整
及び高調波電流阻止のためのりアクトルとした作用する
ように構成されている。コンデンサ２５に並列に、導通
角制御可能な交流スイッチとしてのサィリスタ２６，２
７を介して接続されている第１のＩＪァクトル２８は、
遅れ電流を制御した状態で流して電圧を調整するための
ものである。

２９は電圧検出回路であって、整流回路１４の出力電圧
貝０ち負荷電圧を検出する回路である。

３川まサィリスタ制御回路であって、出力電圧が所定値
になるようにサイリスタ２６，２７を制御する回路であ
る。

このサィリスタ制御回路３０１こは、交流電源１１の電
圧に同期させてサィリス夕２６，２７を導通角制御する
ために電源電圧検出用３次巻線３１も接続されている。
この制御回路３０は良く知られたサィリスタ導通角制御
回路であるので、詳しい説明は省略する。上述の回路に
おいて、変圧器１３は整流回路に使用されるのみならず
、高調波電流阻止及び電圧調整にも使用されるので、誘
導分が多くなるように構成され、例えば２仇ｈＨの誘導
分を有する。またコンデンサ２５も電圧制御に使用され
るのみならず、高調波電流阻止にも使用されるように構
成されており、例えば６００仏Ｆである。遅れ電流成分
を流すためのりァクトル２８は例えば２他日である。次
に回路の動作を説明する。

蓄電池負荷１２に定電圧で電力供給しているときに何ん
らかの原因で出力電圧が上昇したとすれば、これが電圧
検出回路３０で検出され、サィリスタ２６，２７の導通
角（導適期間）が大きくなるようにサィリスタ２６，２
７が制御回路３０で制御される。

ところで、交流電源１１の電圧が第４図Ａに示すように
例えば２００Ｖ、５０Ｈｚであるとすれば、サィリスタ
２６，２７の導通角制御は第４図Ｂに示すようになされ
ているので、出力電圧を下げたいときには、ち〜ｔ２期
間及びら〜ｔ４期間が大きくなるように制御する。サィ
リスタ２６，２７の導適時間が長くなれば、リアクトル
２８に流れる遅れ電流ＩＬが増加する。一方、コンデン
サ２５には進み電流ｌｃが流れているので、変圧器１３
には負荷電流の他に遅れ電流ＩＬと進み電流ＩＣとの合
成電流が流れることになる。変圧器１３の誘導分による
電圧降下は遅れ電流１しと進み電流ｌｃに依存し、この
場合進み電流ｌｃは略一定であるので、遅れ電流ＩＬが
大きくなれば、電圧降下が大きくなり、遅れ電流１しが
小さくなれば、電圧降下が小さくなる。

従って、負荷電圧が上昇してサィリスタ２６，２７の導
通角が大きくなると、編圧器１３での電圧降下が大きく
なり、整流回路入力側の交流電圧及びその出力側の直流
電圧は低下し、所定電圧値に近ずく。出力電圧が所定値
より低下したときには、上記と全く逆の動作となり、サ
ィリスタ２６，２７の導通角は小さくなり、ＩＪァクト
ル２８に流れる遅れ電流ＩＬが制限され、変圧器１３で
の電圧降下が少なくなり、出力電圧が所定に近づくよう
に動作する。ところで、変圧器１３の誘導分を２０ｈＨ
とすれば、基本波５０ＨＺの第３次高調波（１５０ＨＺ
成分）に対するインピーダンスのＬは１８．８５０とな
り、コンデンサ２５を６００〃Ｆとすれば第３次高調波
に対するインピ‐ダンス点弧．肌と地、文／叫＝〇．〇
９４となる。

従ってコンデンサ２５の第３次高調波に対するインピー
ダンスが変圧器１３と電源１ １とから成る回路のイン
ピーダンスの約１／１０となり、第３次高調波電流の殆
んど全部がコンデンサ２２に流れることによって、変圧
器１３を介して交流電源１１側に流れるのが阻止される
。第５次高調波（２５０日２成分）についてのＬと１／
■Ｃとを比較すると、点／心＝３．３８ｘｌｏ‐３とな
り、殆んどがコンデンサ２２に流れる。

従って変圧器１３を通過して交流電源１１に波及せず、
交流電源１１での電流は正弦波形となる。尚第５次以上
の高周波電流も勿論阻止される。以上から明らかなよう
にこの実施例では、変圧器１３とコンデンサ２５とを電
圧調整に使用するのみならず、高調波阻止にも使用する
ので、簡単な構成で高調波電力障害を除去することがで
きる。例えば交流電源１１をエンジン発電機とした場合
には、電源での電流が正弦波となるために定格容量を３
０〜４０％増大させることが可能になる。また商用電源
の場合には、ここに接続される種々の装置に対する高調
波電流の影響を除去することができる。また変圧器１３
の２次巻線１６の一部を利用してセンタタップ型全波整
流回路１４を接続し、また２次巻線１６の全部を利用し
てコンデンサ２５を後続しているので、コンデンサ２５
に高い電圧を加えることが可能になり、コンデンサ２５
の容量を小さくすることが可能となる。

また変圧器１３を種々の目的のために使用しているので
装置の構成を大幅に簡略にすることができる。また２組
の半波整流回路によってセンタタップ型全波整流回路１
４として全波整流出力を得ているので、ダイオードの数
をブリッジ型整流回路に比較して半分にすることができ
る。

また変圧器１３に３次巻線３１を設けて同期検出を行っ
ているので、同期検出回路の構成を簡略化することが出
来る。

また本装置によれば、力率を良くすることが可能になる
。

また効率の良い電圧調整が可能になる。次に、本発明の
別の実施例について述べる。

但し、この実施例及びこの後に述べる実施例において、
符号１１〜３１で示すものは第３図で同一符号で示すも
のと実質的に同一であるからその説明を省略する。この
実施例では第１のコンデンサ２５に並列に第２のコンデ
ンサ３２とＩＪアクトル３３とから成る第３次高調波除
去回路が設けられている。

従って、変圧器１３と第１のコンデンサ２５とは主とし
て第５次高調波を除去するように構成されている。第３
次高調波を第２のコンデンサ３２とＩＪアクトル３３と
で主として除去するために、第２のコンデンサ３２のＣ
とりアクトル３３のＬとは第３次高調波の周波数ｆに対
してｆ＝；ゴフＺになるように設定されている。尚、こ
の装置では整流回路１４が２次巻線１６の中央部を利用
して接続され、コンデンサ２５は２次巻線１６の一端で
ある第４の端子２０と他端である第５の端子２０′との
間に接続されている。

このように構成しても、第５次高調波は変圧器１３と第
１のコンデンサ２５とで除去されるので、同一の回路要
素を電圧調整と高調波阻止との両方に使用することが可
能になり装置の簡略化が可能である。

従って、最初の実施例と同様の作用効果を有する。第６
図は更に別な実施例を示すものである。

この実施例では交流電源１１と変圧器１３の１次巻線１
５との間に第１のリアクトル４１が接続されている。こ
の第１のリアクトル４１はコンデンサ２５に流れる進み
電流と第２のリアクトル２８に流れる遅れ電流との比率
に対応して電圧降下が変化するものであると共に、高調
波電流が交流電源１１側へ流れるのを阻止するものであ
る。従って、この場合は、電圧調整のための電圧降下及
び高調波電流の阻止を変圧器１３の誘導分のみに依存し
なくともよいから、変圧器１３の誘導分を特別に大きく
するように設計しなくとも、電圧調整及び高調波電流の
阻止が可能になる。また最初の実施例と同様な作用効果
を勿論有する。尚第６図の回路に更に第５図で設けたコ
ンデンサ３２とりアクトル３３とを接続し、第３次高調
波をこれによって吸収し、リアクトル４１とコンデンサ
２５とで第５次高調波を阻止するようにしてもよい。ま
た第６図において、整流回路１４を第５図と同様に２次
巻線１６の中央に接続してもよい。第７図は本発明を３
相回路に適用した実施例を示すものである。この３相回
路の各相の構成は第３図の回路構成と実質的に同じであ
るので、第１相の各部には第３図と同一の符号を付し、
第２相の各部にはサアフィクスａを付けた同一の符号を
付し、第３相の各部にはサアフィクスｂを付けた同一の
符号を付してある。この３相の場合には第３次高調波が
発生しないので、変圧器１３，１３ａ，１３ｂとコンデ
ンサ２５，２５ａ，２５ｂとで第５次及びそれ以上の高
調波を除去するように構成されている。このように構成
しても、第３図の実施例と全く同様な作用効果を得るこ
とが出来る。以上、本発明の実施例について述べたが、
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、電圧検出を整流回路１４の入力側で行なっても
よい。また負荷電流の検出を行って、定電流制御をする
ように電圧調整をする場合にも適用可能である。また蓄
電池以外の負荷の電源装置にも適用可能である。またサ
イリスタ２６，２７をトライアツク又はその他のスイッ
チング素子に置き換えてもよい。また第７図のような三
相回路を第６図に示す単相回路の組合せで構成してもよ
い。また第７図において整流回路１４，１４ａ，１４ｂ
を１次巻線１６，１６ａ，１６ｂの中央に第５図に示す
ように接続してもよい。またコンデンサ２５を昇圧した
巻線に接続せず、例えば端子１７と１８との間に接続す
るように構成してもよい。即ちセンタタップを有する変
圧器の両側にコンデンサを接続すると共に、整流用ダイ
オードを接続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図は第
１図の回路における電圧及び電流波形を説明的に示す波
形図、第３図は本発明の実施例に係わる直流電源装置の
回路図、第４図は第３図の回路における交流電源電圧波
形Ａとりアクトル２８の電圧波形Ｂとを示す波形図、第
５図は本発明の別の実施例に係わる直流電源装置を示す
回路図、第６図は本発明の更に別な実施例に係わる電源
装置を示す回路図、第７図は本発明を適用した３相回路
の実施例を示す回路図である。 尚図面に用いられている符号において、１１は交流電源
、１２は負荷、１３は変圧器、１４は二相半波整流回路
（センタタップ全波整流回路）、１５は１次巻線、１６
は２次巻線、２１は第１のダイオード、２２は第２のダ
イオード、２５はコンデンサ、２６，２７はサイリスタ
、２８はリアクトル、２９は電圧検出回路、３０はサィ
リスタ制御回路である。 第１図 第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源に接続された変圧器と、 該変圧器の２次巻線に接続されたセンタタツプ型全波整
   流回路と、前記２次巻線に接続されていると共に前記セ
   ンタタツプ型全波整流回路によつて負荷に電力を供給し
   たときに発生する高調波電流を吸収して該高調波電流の
   前記交流電源への波及を阻止することが可能な容量を有
   しているコンデンサと、導通角制御可能な交流スイツチ
   を介して前記コンデンサに並列接続された電圧調整用リ
   アクトルと、前記センタタツプ型全波整流回路の入力側
   又は出力側の電圧を検出する電圧検出回路と、該電圧検
   出回路の出力に応答して前記電圧が所定値になるように
   前記交流スイツチの導通角制御をするスイツチ制御回路
   とを具備していることを特徴とする直流電源装置。 ２ 前記変圧器の前記２次巻線は、その一部を利用して
   前記センタタツプ型全波整流回路を接続するための３つ
   の端子と、前記センタタツプ型全波整流回路に使用され
   ている巻線で得られる電圧よりも高い電圧を前記コンデ
   ンサに供給する端子とを有するものである特許請求の範
   囲第１項記載の直流電源装置。 ３ 交流電源に接続された変圧器と、 前記交流電源と前記変圧器の１次巻線との間に直流接続
   された第１のリアクトルと、前記変圧器の２次巻線に接
   続されたセンタタツプ型全波整流回路と、前記２次巻線
   に接続されていると共に前記センタタツプ型全波整流回
   路によつて負荷に電力を供給したときに発生する高調波
   電流を吸収して該高調波電流の前記交流電源への波及を
   阻止することが可能な容量を有しているコンデンサと、
   導通角制御可能な交流スイツチを介して前記コンデンサ
   に並列接続された第２のリアクトルと、前記センタタツ
   プ型全波整流回路の入力側又は出力側の電圧を検出する
   電圧検出回路と、該電圧検出回路の出力に応答して前記
   電圧が所定値になるように前記交流スイツチの導通角制
   御をするスイツチ制御回路とを具備していることを特徴
   とする直流電源装置。 ４ 前記変圧器の前記２次巻線は、その一部を利用して
   前記センタタツプ型全波整流回路を接続するための３つ
   の端子と、前記センタタツプ型全波整流回路に使用され
   ている巻線で得られる電圧よりも高い電圧を前記コンデ
   ンサに供給する端子とを有するものである特許請求の範
   囲第３項記載の直流電源装置。