JP2000115998A - Power supply - Google Patents
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電源装置の力率改善
のために用いられる昇圧型アクティブフィルタを構成す
る回路内のスイッチング素子の動作状態を監視し、異常
時に保護動作を行う異常保護装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormal protection device for monitoring the operating state of a switching element in a circuit constituting a boost type active filter used for improving a power factor of a power supply device and performing a protective operation when an abnormality occurs. .
【0002】[0002]
【従来の技術】交流電源ラインから電力供給を受けるス
イッチング電源装置において、その入力力率を改善する
ための施策の一つに、主コンバータ部の入力側に平滑フ
ィルタとして、アクティブフィルタを接続する構成が知
られている。2. Description of the Related Art One of the measures for improving the input power factor of a switching power supply apparatus which receives power supply from an AC power supply line is to connect an active filter as a smoothing filter to the input side of a main converter. It has been known.
【0003】このアクティブフィルタは、一般にチョッ
パ型コンバータとして知られる回路構成を有し、そのス
イッチング素子のオン・オフ動作を適切に制御すること
で入力電圧と入力電流(平均値)を比例させ、力率をほ
ぼ1.0まで向上させようとするものである。This active filter has a circuit configuration generally known as a chopper type converter. By appropriately controlling the on / off operation of the switching element, the input voltage and the input current (average value) are made proportional to each other, so that The ratio is to be improved to approximately 1.0.
【0004】電源装置にこのようなアクティブフィルタ
を設けると、電源装置内にはアクティブフィルタ用と主
コンバータ用の独立した2つの制御回路が必要になり、
当然、各制御回路に駆動電力の供給を行わなければなら
ない。When such an active filter is provided in the power supply device, two independent control circuits for the active filter and the main converter are required in the power supply device.
Naturally, drive power must be supplied to each control circuit.
【0005】一般には各制御回路への駆動電力の供給
は、その電圧値の安定化と損失の低減のために、起動時
と通常運転時ではそれぞれ別の手段により行われる。In general, drive power is supplied to each control circuit by different means during startup and during normal operation in order to stabilize the voltage value and reduce loss.
【0006】図3に、アクティブフィルタを採用した従
来の電源装置の回路の一例を示す。図3において、交流
入力は各ラインを断続可能な双投のスイッチS1を介し
て、直流へ整流するためのダイオードブリッジDBの交
流入力端子に接続され、交流入力のホット側には突入電
流制限回路Prが直列に挿入される。FIG. 3 shows an example of a circuit of a conventional power supply device employing an active filter. In FIG. 3, an AC input is connected to an AC input terminal of a diode bridge DB for rectifying to DC through a double-throw switch S1 capable of intermittently connecting each line, and a rush current limiting circuit is provided on the hot side of the AC input. Pr is inserted in series.
【0007】突入電流制限回路Prは、温度ヒューズ内
蔵抵抗Rtと並列に接続されたトライアックTRを有
し、トライアックのアノード(T2)〜ゲート間にはフ
ォトトライアックPTR1のトライアック側が接続さ
れ、カソード(T1)〜ゲート間にはゲート抵抗Rgと
コンデンサCgが並列に接続される。また、フォトトラ
イアックPTR1のフォトダイオード側は2次側の出力
端子に接続される。The inrush current limiting circuit Pr has a triac TR connected in parallel with a resistor Rt with a built-in thermal fuse. ) -A gate resistor Rg and a capacitor Cg are connected in parallel between the gates. The photodiode side of the phototriac PTR1 is connected to the output terminal on the secondary side.
【0008】ダイオードブリッジDBの”+”端子に
は、チョークコイルL1の一端が接続され、チョークコ
イルL1の他端にはダイオードD1のアノードとスイッ
チング素子であるMOS−FETのQ1のドレインが接
続されている。One end of the choke coil L1 is connected to the "+" terminal of the diode bridge DB, and the other end of the choke coil L1 is connected to the anode of the diode D1 and the drain of the MOS-FET Q1 as a switching element. ing.
【0009】スイッチング素子Q1のソースは電流検出
抵抗Rsを介してダイオードブリッジDBの”−”端子
に接続され、ダイオードD1のカソードは平滑コンデン
サCin、電流検出抵抗Rsを介してダイオードブリッ
ジDBの”−”端子に向かうループを形成する。The source of the switching element Q1 is connected to the "-" terminal of the diode bridge DB via a current detection resistor Rs, and the cathode of the diode D1 is connected to the "-" terminal of the diode bridge DB via a smoothing capacitor Cin and the current detection resistor Rs. Form a loop toward the terminal.
【0010】スイッチング素子Q1のゲートにはアクテ
ィブフィルタ制御回路HB1のPWM出力端子が接続さ
れる。The PWM output terminal of the active filter control circuit HB1 is connected to the gate of the switching element Q1.
【0011】上記のチョークコイルL1、スイッチング
素子Q1、ダイオードD1、平滑コンデンサCin、電
流検出抵抗Rs及びアクティブフィルタ制御回路HB1
によりアクティブフィルタAFの主要回路が構成され
る。The above-mentioned choke coil L1, switching element Q1, diode D1, smoothing capacitor Cin, current detection resistor Rs and active filter control circuit HB1
Constitutes a main circuit of the active filter AF.
【0012】アクティブフィルタ制御回路HB1の電流
検出端子Isen1、Isen2は電流検出抵抗Rsの
両端に接続され、ラインの電流値が電圧情報として入力
される。また、アクティブフィルタ制御回路HB1の入
力端子IacにはダイオードブリッジDBにより全波整
流された脈流出力電圧が、入力端子Vsensには平滑
コンデンサCinの”+”端子の出力電圧が入力されて
いる。The current detection terminals Isen1 and Isen2 of the active filter control circuit HB1 are connected to both ends of the current detection resistor Rs, and the current value of the line is input as voltage information. The pulsating output voltage that has been full-wave rectified by the diode bridge DB is input to the input terminal Iac of the active filter control circuit HB1, and the output voltage of the “+” terminal of the smoothing capacitor Cin is input to the input terminal Vsens.
【0013】アクティブフィルタ制御回路HB1は、P
WM制御回路から構成されており、上記の各電流および
電圧検出入力(交流入力電圧、直流電流および電圧)に
基づきスイッチング素子Q1をPWM制御することによ
り、入力電圧と入力電流の比例制御を行ない、これによ
り力率が改善される。The active filter control circuit HB1 has P
A PWM control circuit for controlling the switching element Q1 based on the current and voltage detection inputs (AC input voltage, DC current and voltage) to perform proportional control of the input voltage and the input current. This improves the power factor.
【0014】そしてダイオードD1のカソードには、ト
ランスTの1次巻線P1の一端が接続され、1次巻線P
1の他端にはスイッチング素子であるMOS−FETの
Q2のドレインが接続される。One end of a primary winding P1 of a transformer T is connected to the cathode of the diode D1.
The other end of 1 is connected to the drain of Q2 of a MOS-FET as a switching element.
【0015】スイッチング素子Q2のソースは平滑コン
デンサCinの”−”端子に接続され、ゲートはコンバ
ータ制御回路HB2のPWM出力端子に接続されてい
る。トランスTの2次巻線Sは、その一端がダイオード
Ds1のアノードに接続され、他端が出力端子のGND
側に接続される。The source of the switching element Q2 is connected to the "-" terminal of the smoothing capacitor Cin, and the gate is connected to the PWM output terminal of the converter control circuit HB2. The secondary winding S of the transformer T has one end connected to the anode of the diode Ds1 and the other end connected to the output terminal GND.
Connected to the side.
【0016】トランスTの2次側において、ダイオード
Ds1のカソードはダイオードDs2のカソード及びチ
ョークコイルLoの一端に接続され、チョークコイルL
oの他端は出力端子Voと平滑コンデンサCoの一端に
接続されている。On the secondary side of the transformer T, the cathode of the diode Ds1 is connected to the cathode of the diode Ds2 and one end of the choke coil Lo.
The other end of o is connected to the output terminal Vo and one end of the smoothing capacitor Co.
【0017】ダイオードDs2のアノードと平滑コンデ
ンサCoの他端は出力端子のGND側に接続されてお
り、このトランスT、スイッチング素子Q2、ダイオー
ドDs1,Ds2、チョークコイルLo、平滑コンデン
サCo、及びコンバータ制御回路HB2により、図示の
電源装置の主コンバータ部をなすDC−DCコンバータ
の主要部が構成されている。The anode of the diode Ds2 and the other end of the smoothing capacitor Co are connected to the output terminal GND. The transformer T, the switching element Q2, the diodes Ds1 and Ds2, the choke coil Lo, the smoothing capacitor Co, and the converter control. The circuit HB2 constitutes a main part of a DC-DC converter which is a main converter of the illustrated power supply device.
【0018】ここで、トランスTには補助電源巻線P2
が設けられており、この補助電源巻線P2の一端はダイ
オードD2のアノードに接続され、他端は比較的大容量
の平滑コンデンサC1の”−”端子に接続されている。The transformer T has an auxiliary power supply winding P2
The auxiliary power supply winding P2 has one end connected to the anode of the diode D2 and the other end connected to the "-" terminal of a relatively large-capacity smoothing capacitor C1.
【0019】ダイオードD2のカソードは平滑コンデン
サC1の”+”端子に接続されたあとダイオードD3の
アノードヘ接続される。ダイオードD3のカソードは、
コンバータ制御回路HB2の電源供給端子(Vcc)に
接続され、ダイオードD2のカソードと補助電源巻線P
2の他端との間に、コンデンサC2(C2<<C1)が
接続されている。The cathode of the diode D2 is connected to the "+" terminal of the smoothing capacitor C1 and then to the anode of the diode D3. The cathode of the diode D3 is
Connected to the power supply terminal (Vcc) of converter control circuit HB2, the cathode of diode D2 and auxiliary power supply winding P
A capacitor C2 (C2 << C1) is connected to the other end of the capacitor C2.
【0020】コンバータ制御回路HB2の電源供給端子
(Vcc)には、さらに抵抗Rstの一端が接続され、
抵抗Rstの他端は1次巻線P1の一端(ダイオードD
1側)に接続されている。このダイオードD2、D3、
コンデンサC1、C2は、図示のDC−DCコンバータ
の(平常)運転時にコンバータ制御回路HB2に駆動電
力を供給する補助電源回路Pcを構成し、一方、抵抗R
stは、DC−DCコンバータ起動時にコンバータ制御
回路HB2に駆動電力を供給する起動回路を構成する。One end of a resistor Rst is further connected to a power supply terminal (Vcc) of the converter control circuit HB2.
The other end of the resistor Rst is connected to one end of a primary winding P1 (diode D1).
1). These diodes D2, D3,
Capacitors C1 and C2 constitute an auxiliary power supply circuit Pc that supplies drive power to converter control circuit HB2 during the (normal) operation of the illustrated DC-DC converter, while resistance R
st constitutes a start-up circuit that supplies drive power to the converter control circuit HB2 when the DC-DC converter is started.
【0021】また、平滑コンデンサC1の”+”端子に
はダイオードD4のアノードが接続され、ダイオードD
4のカソードは、平滑コンデンサC3の”+”端子とと
もにアクティブフィルタ制御回路HB1の電源供給端子
Vccに接続され、コンデンサC3の”−”端子は平滑
コンデンサCinの”−”端子側のGNDラインに接続
される。これらダイオードD2、D4、コンデンサC
1、C3はアクティブフィルタ制御回路の補助電源回路
Paを構成する。The anode of a diode D4 is connected to the "+" terminal of the smoothing capacitor C1.
4 is connected to the power supply terminal Vcc of the active filter control circuit HB1 together with the "+" terminal of the smoothing capacitor C3, and the "-" terminal of the capacitor C3 is connected to the GND line on the "-" terminal side of the smoothing capacitor Cin. Is done. These diodes D2, D4 and capacitor C
1, C3 constitutes the auxiliary power supply circuit Pa of the active filter control circuit.
【0022】さらに、出力端子Voの出力電圧は誤差増
幅回路HB3の電圧検出端子Vosensに入力されて
いる。この誤差増幅回路HB3は、誤差増幅器などから
構成され、出力端子Voの出力電圧と所定の基準電圧の
誤差信号を形成し、この誤差信号は絶縁用のフォトカプ
ラPC1を介してコンバータ制御回路HB2のフィード
バック入力端子FBに入力される。Further, the output voltage of the output terminal Vo is input to the voltage detection terminal Vosens of the error amplifier circuit HB3. The error amplifier circuit HB3 is composed of an error amplifier or the like, and forms an error signal between the output voltage of the output terminal Vo and a predetermined reference voltage. The error signal is output to the converter control circuit HB2 via an insulating photocoupler PC1. The signal is input to the feedback input terminal FB.
【0023】コンバータ制御回路HB2は、誤差増幅回
路HB3から入力される出力電圧Voの検出信号に基づ
き、出力電圧Voが所望の値となるように、定電圧制御
を行なう。Converter control circuit HB2 performs constant voltage control based on a detection signal of output voltage Vo input from error amplifier circuit HB3 such that output voltage Vo has a desired value.
【0024】図3の電源装置において、各制御回路への
駆動電力の供給は以下のようにして行われる。In the power supply device shown in FIG. 3, supply of drive power to each control circuit is performed as follows.
【0025】まず、スイッチS1により、交流電源が接
続されると、突入電流制限回路Prの抵抗Rtを介し
て、ダイオードブリッジDBにて整流された交流電圧が
チョークコイルL1、ダイオードD1を介して平滑コン
デンサCinに印加され、抵抗Rtにより充電電流のピ
ークが抑制されながら充電され、その端子間電圧が上昇
する。First, when an AC power supply is connected by the switch S1, the AC voltage rectified by the diode bridge DB via the resistor Rt of the rush current limiting circuit Pr is smoothed via the choke coil L1 and the diode D1. The voltage applied to the capacitor Cin is charged while the peak of the charging current is suppressed by the resistor Rt, and the voltage between the terminals increases.
【0026】補助電源回路Pcへは起動抵抗Rstを介
して電力供給が行われ、平滑コンデンサCinの端子間
電圧が上昇し、コンバータ制御回路HB2の起動電圧に
達すると、コンバータ制御回路HB2はスイッチング素
子Q2に対してPWM駆動信号を出力し、DC−DCコ
ンバータに動作を開始させる。Power is supplied to the auxiliary power supply circuit Pc via the starting resistor Rst. When the voltage between the terminals of the smoothing capacitor Cin rises and reaches the starting voltage of the converter control circuit HB2, the converter control circuit HB2 switches the switching element. A PWM drive signal is output to Q2, and the DC-DC converter starts operating.
【0027】DC−DCコンバータCONVが動作を開
始すると補助電源巻線P2に電圧が発生し、アクティブ
フィルタ側の補助電源回路Pa及びDC−DCコンバー
タ側の補助電源回路Pcにその電圧が印加され、アクテ
ィブフィルタ制御回路HB1ないしコンバータ制御回路
HB2に駆動電力を供給するようになる。When the DC-DC converter CONV starts operating, a voltage is generated in the auxiliary power supply winding P2, and the voltage is applied to the auxiliary power supply circuit Pa on the active filter side and the auxiliary power supply circuit Pc on the DC-DC converter side. The driving power is supplied to the active filter control circuit HB1 or the converter control circuit HB2.
【0028】以後、起動抵抗Rstからの電力供給にか
わり、アクティブフィルタ制御回路HB1及びコンバー
タ制御回路HB2は、補助電源回路Pa,Pcより供給
される駆動電力により、アクティブフィルタとDC−D
CコンバータCONVの運転を継続する。また、このコ
ンバータ制御回路HB2が起動し、2次側に電力供給を
行い所定の電圧レベルヘ達すると、突入電流制限回路P
rを構成するトライアックTRが駆動を開始し、電流制
限抵抗Rtが短絡され、交流電源ラインから電源装置へ
電力供給が行われ始める。After that, instead of supplying power from the starting resistor Rst, the active filter control circuit HB1 and the converter control circuit HB2 use the active filter and the DC-D
The operation of the C converter CONV is continued. When the converter control circuit HB2 is activated and supplies power to the secondary side and reaches a predetermined voltage level, the rush current limiting circuit PB
The triac TR constituting r starts driving, the current limiting resistor Rt is short-circuited, and power supply from the AC power supply line to the power supply device starts.
【0029】これと同期して、補助電源回路Paを介し
てアクティブフィルタ制御回路HB1への駆動電力の供
給が始まることで、アクティブフィルタ制御回路HB1
はスイッチング素子Q1に対してPWM駆動信号を出力
し、アクティブフィルタAFの動作を開始させ、平滑コ
ンデンサCinの端子間電圧が所定の電圧となるよう制
御が行われる。アクティブフィルタの制御回路HB1の
動作は概略次のようなものである。In synchronization with this, the supply of drive power to the active filter control circuit HB1 via the auxiliary power supply circuit Pa starts, so that the active filter control circuit HB1
Outputs a PWM drive signal to the switching element Q1, starts the operation of the active filter AF, and performs control such that the voltage between the terminals of the smoothing capacitor Cin becomes a predetermined voltage. The operation of the control circuit HB1 of the active filter is roughly as follows.
【0030】すなわち、アクティブフィルタの制御回路
HB1はアクティブフィルタの出力であるコンデンサC
inの電圧レベルを検出し、所定の電圧レベルとなるよ
うにスイッチング素子Q1をPWM制御によりパルス幅
を調整するが、その際に入力電流が交流入力電圧波形に
比例した正弦波となるように制御を行ない、これにより
力率の改善が行なわれる。That is, the control circuit HB1 of the active filter includes a capacitor C which is the output of the active filter.
The voltage level of "in" is detected, and the pulse width of the switching element Q1 is adjusted by PWM control so as to have a predetermined voltage level. At this time, the input current is controlled to be a sine wave proportional to the AC input voltage waveform. , Thereby improving the power factor.
【0031】そのため、アクティブフィルタの制御回路
HB1は入力端子Vsensから取り込んだコンデンサ
Cinの電圧レベルを、内部(不図示)の電圧エラーア
ンプにより所定の電圧レベルと比較して誤差増幅値を得
た後、その際にIac端子に入力された交流電圧波形を
もとに、回路内の乗算器(不図示)により、電流制御に
おいて参照すべき基準電流レベルを算出する。一方で、
アクティブフィルタの制御回路HB1は電流検出抵抗R
sに流れる主ラインの電流をIsen1,Isen2端
子により検出し、内部の電流エラーアンプ(不図示)に
より上記のようにして得られた基準電流レベルと比較し
て誤差増幅値を得、これを内部のPWM制御回路(不図
示)により、前記誤差値がなくなるようなPWM信号を
形成し、出力端子OUTからスイッチング素子Q1に出
力することにより、スイッチング素子Q1のパルス幅が
決定される。Therefore, the control circuit HB1 of the active filter compares the voltage level of the capacitor Cin taken from the input terminal Vsens with a predetermined voltage level by an internal (not shown) voltage error amplifier to obtain an error amplification value. At this time, a reference current level to be referred to in current control is calculated by a multiplier (not shown) in the circuit based on the AC voltage waveform input to the Iac terminal. On the other hand,
The control circuit HB1 of the active filter includes a current detection resistor R
s is detected by the Isen1 and Isen2 terminals and compared with the reference current level obtained as described above by an internal current error amplifier (not shown) to obtain an error amplification value. By generating a PWM signal that eliminates the error value and outputting the PWM signal from the output terminal OUT to the switching element Q1, the pulse width of the switching element Q1 is determined.
【0032】なお、アクティブフィルタ制御回路HB1
への駆動電力の供給は、DC−DCコンバータCONV
の一部を構成するトランスTの補助電源巻線P2に発生
した電圧を補助電源回路Paに印加することにより行わ
れる。The active filter control circuit HB1
Supply of drive power to the DC-DC converter CONV
Is applied to the auxiliary power supply circuit Pa by applying a voltage generated in the auxiliary power supply winding P2 of the transformer T which constitutes a part of the transformer T.
【0033】また、DC−DCコンバータCONVに供
給される電圧はアクティブフィルタAFによって安定化
されているため、補助電源巻線P2から引き出すことの
できるエネルギー量が極端に変化することがなく、補助
電源回路Paからアクティブフィルタ制御回路HB1へ
充分な駆動電力の供給が行える。Further, since the voltage supplied to the DC-DC converter CONV is stabilized by the active filter AF, the amount of energy that can be extracted from the auxiliary power supply winding P2 does not change drastically. Sufficient drive power can be supplied from the circuit Pa to the active filter control circuit HB1.
【0034】[0034]
【発明が解決しようとする課題】上記のようなスイッチ
ング電源装置におけるアクティブフィルタのスイッチン
グ素子(図3のQ1)として必要な電圧・電流定格は、
電源装置全体での出力電力によって決定される。The voltage and current ratings required for the switching element (Q1 in FIG. 3) of the active filter in the switching power supply as described above are as follows.
It is determined by the output power of the entire power supply device.
【0035】たとえば、アクティブフィルタ等のスイッ
チング電源の設計時には、パルス電流値とデューティ比
率から過渡無抵抗比を求め、素子での損失による温度上
昇値に基づいて、素子の耐電圧、パルス電流定格等から
選定を行なうが、一般的に素子の直流電流定格はパルス
電流定格よりも約半分以下と小さいため、大電力を扱う
機器の電源装置に組み込まれるアクティブフィルタの場
合、交流入力段に設けられる異常時保護用のヒューズの
定格よりも、スイッチング素子の直流電流定格の方が小
さくなり、アクティブフィルタ回路内で制御回路等に異
常が発生し、スイッチング素子がオン状態となり続けた
場合に、ヒューズが切れる前にまずスイッチング素子が
故障に至ってしまうことがあった。For example, when designing a switching power supply such as an active filter, a transient resistanceless ratio is obtained from a pulse current value and a duty ratio, and the withstand voltage of the element, the pulse current rating, etc. are determined based on the temperature rise due to loss in the element. However, since the DC current rating of the element is generally less than about half of the pulse current rating, in the case of an active filter incorporated in the power supply unit of equipment that handles high power, the abnormalities provided in the AC input stage If the DC current rating of the switching element is smaller than the rating of the fuse for time protection, the fuse blows when the switching element continues to be turned on due to an abnormality in the control circuit etc. in the active filter circuit. Previously, the switching element sometimes failed.
【0036】仮にそのようにしてアクティブフィルタの
スイッチング素子がオープン状態に移行した場合、後段
のDC/DCコンバータの入力電圧範囲が広く、仮に昇
圧型のアクティブフィルタの動作が停止していて、出力
電圧Voが入力電圧の√2倍となるようなケースでも安
定して動作してしまうような場合、DC/DCコンバー
タの出力は正常であるので、この電源装置を利用してい
る装置は異常なく動作しているため、異常に全く気がつ
かないことがあり得る。If the switching element of the active filter shifts to the open state in such a manner, the input voltage range of the subsequent DC / DC converter is wide, and the operation of the boost type active filter is stopped, and the output voltage If the operation is stable even when Vo becomes ケ ー ス 2 times the input voltage, since the output of the DC / DC converter is normal, the device using this power supply device operates normally. May not be noticed at all.
【0037】しかしながら、昇圧型のアクティブフィル
タはチョークインプットのチョッパー回路であり、この
回路の動作すなわちスイッチング素子の動作が停止した
場合には、単にチョークインプットの整流回路となって
しまうため、高周波スイッチング用の100μ〜1mH
程度のインダクタンスでは十分に高調波電流を抑えるこ
とができず、負荷が一定であれば入力の実効電流は増大
する。However, the boost type active filter is a choke input chopper circuit, and when the operation of this circuit, that is, the operation of the switching element is stopped, it simply becomes a choke input rectifier circuit. 100μ ~ 1mH
With such an inductance, the harmonic current cannot be sufficiently suppressed, and if the load is constant, the effective input current increases.
【0038】また、一般家庭等のコンセント容量は15
A程度であり、大容量の機器で余裕の始めからないもの
は増大した電流により、コンセントの過熱などの障害が
生じることがあった。The outlet capacity of a general household is 15
In the case of large-capacity devices that have a capacity of about A and have no margin, the increased current may cause troubles such as overheating of outlets.
【0039】特に、大電力用途では、上記アクティブフ
ィルタのスイッチング素子などに用いられるFET等の
オン抵抗での損失を減らす目的と電流定格の問題からス
イッチング素子を並列接続して使用する場合が多いの
で、駆動回路部の何れか一つに異常が発生し、スイッチ
ング素子のいずれか一つがショート状態で故障した場合
などには、それ以外の正常素子が連鎖反応的に故障す
る、あるいは逆に異常が発生しているにもかかわらず何
事もなく動作してしまう状態となり、各素子にかかる負
担が増加した状態での動作が続くことで、さらなる別の
故障を誘発する原因になってしまうことがあった。In particular, in high power applications, switching elements are often connected in parallel for the purpose of reducing the loss due to the on-resistance of the FET or the like used for the switching element of the active filter and the problem of current rating. If an abnormality occurs in one of the drive circuits and one of the switching elements fails due to a short circuit, the other normal elements fail in a chain reaction, or conversely, the abnormality occurs. Even if it occurs, it will operate without incident, and if the operation continues with the load on each element increased, it may cause another failure. Was.
【0040】本発明の課題は、上記の問題を解決し、簡
単安価かつ小型軽量な構成により昇圧型のアクティブフ
ィルタを有する電源装置の異常保護を行えるようにする
ことにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a simple, inexpensive, small, and light-weight structure capable of protecting a power supply device having a boost type active filter from abnormalities.
【0041】[0041]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、負荷へ電力を供給する主コン
バータ部の入力側に接続される昇圧型コンバータによる
アクティブフィルタを有する電源装置において、前記ア
クティブフィルタのチョークコイルに流れる電流を監視
する補助巻線から前記アクティブフィルタの半導体スイ
ッチ素子の動作状況を電圧情報として取り出し、その電
圧レベルにより、前記半導体スイッチ素子の異常を判断
する異常検出回路と、前記異常検出回路の出力に応じ
て、交流電源と前記アクティブフィルタの間の断続を制
御することにより回路保護動作を行なう保護スイッチ回
路を有する構成を採用した。According to the present invention, there is provided a power supply apparatus having an active filter including a boost converter connected to an input side of a main converter for supplying power to a load. An abnormality detection circuit that extracts an operation state of the semiconductor switch element of the active filter as voltage information from an auxiliary winding that monitors a current flowing through a choke coil of the active filter, and determines an abnormality of the semiconductor switch element based on the voltage level. And a protection switch circuit that performs a circuit protection operation by controlling intermittent power supply between the AC power supply and the active filter according to the output of the abnormality detection circuit.
【0042】[作用]本発明によれば、アクティブフィ
ルタ内の制御回路及びスイッチング素子に異常が発生し
た場合に、素子に流れる電流を抑制することで素子への
ストレスを低減し連鎖故障を防ぎ、確実にアクティブフ
ィルタ回路への交流入力を遮断することが可能となる。According to the present invention, when an abnormality occurs in the control circuit and the switching element in the active filter, the current flowing through the element is suppressed to reduce stress on the element and prevent a chain failure. AC input to the active filter circuit can be reliably cut off.
【0043】[0043]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、以下では前述の従来構
成と同一ないし相当する部材には同一符号を付し、その
詳細な説明は省略するものとする。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, members that are the same as or correspond to those of the above-described conventional configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
【0044】[実施形態1]図1は、本発明の第1の実
施形態の回路構成を示したものである。図1の構成で
は、突入電流防止回路(図3のPrに相当)を保護スイ
ッチ回路HB5として使用すべくオンオフ制御素子とし
てのフォトトライアックPTRaを追加し、さらに、チ
ョークコイルL1(1次巻線N1)に補助巻線N2を設
け、この補助巻線N2と上記の保護スイッチ回路HB5
との間に接続すべく異常検出回路HB4を追加した点以
外は、図3と同等の構成である。[Embodiment 1] FIG. 1 shows a circuit configuration of a first embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 1, a phototriac PTRa as an on / off control element is added in order to use a rush current prevention circuit (corresponding to Pr in FIG. 3) as the protection switch circuit HB5, and further, a choke coil L1 (primary winding N1) is used. ) Is provided with an auxiliary winding N2, and the auxiliary winding N2 and the protection switch circuit HB5
The configuration is the same as that of FIG. 3 except that an abnormality detection circuit HB4 is added so as to be connected between.
【0045】異常検出回路HB4はチョークコイルL1
の補助巻線N2に、ダイオードDaとコンデンサCa、
抵抗Rz,Ra、ツェナーダイオードZDからなり、次
のような接続構成となっている。The abnormality detection circuit HB4 has a choke coil L1.
, A diode Da and a capacitor Ca,
It comprises resistors Rz and Ra and a Zener diode ZD, and has the following connection configuration.
【0046】すなわち、チョークコイルL1の補助巻線
N2の一端(主巻線N1とは逆相側)はダイオードDa
のアノードに接続され、このダイオードDaのカソード
はコンデンサCaの一端と抵抗Rzを介して、ツェナー
ダイオードZDのカソードに接続され、抵抗Raを介し
て保護スイッチ回路HB5の駆動制御素子であるフォト
トライアックPTRaのフォトダイオードのアノードヘ
接続される。また、補助巻線N2の他端はコンデンサC
aの他端とツェナーダイオードZDのアノードと、フォ
トトライアックPTRaのカソードに接続される。That is, one end of the auxiliary winding N2 of the choke coil L1 (on the side opposite to the main winding N1) is connected to the diode Da.
The cathode of this diode Da is connected to one end of a capacitor Ca and the cathode of a Zener diode ZD via a resistor Rz, and a phototriac PTRa which is a drive control element of the protection switch circuit HB5 via a resistor Ra. Is connected to the anode of the photodiode. The other end of the auxiliary winding N2 is connected to a capacitor C
a, the anode of the Zener diode ZD, and the cathode of the phototriac PTRa.
【0047】保護スイッチ回路HB5は、突入電流防止
回路を構成するトライアックTR、抵抗Rt(温度ヒュ
ーズ内蔵)、コンデンサCg、ゲート抵抗Rg及びフォ
トトライアックPTR1に、さらに異常検出回路出力に
より制御されるフォトトライアックPTRaを追加して
成り、以下のような接続構成となっている。The protection switch circuit HB5 includes a triac TR, a resistor Rt (with a built-in temperature fuse), a capacitor Cg, a gate resistor Rg, and a phototriac PTR1, which constitute an inrush current prevention circuit, and a phototriac controlled by an abnormality detection circuit output. It is configured by adding a PTRa, and has the following connection configuration.
【0048】温度ヒューズ内蔵抵抗Rtと、トライアッ
クTRが並列に接続されており、トライアックTRのア
ノード(T2)〜ゲート間にはフォトトライアックPT
R1、PTRaのトライアックが直列に接続され、カソ
ード(T1)〜ゲート間にはゲート抵抗Rgとコンデン
サCgが並列に接続される。また、フォトトライアック
のフォトダイオード側は2次側の出力端子に接続され
る。A resistance Rt with a built-in thermal fuse and a triac TR are connected in parallel, and a phototriac PT is connected between the anode (T2) and the gate of the triac TR.
The triacs of R1 and PTRa are connected in series, and a gate resistor Rg and a capacitor Cg are connected in parallel between the cathode (T1) and the gate. The photodiode side of the phototriac is connected to the output terminal on the secondary side.
【0049】アクティブフィルタAFと、DC−DCコ
ンバータCONVの基本構成については、図3に示した
通りであり、ここでは重複した説明を省略する。The basic configuration of the active filter AF and the DC-DC converter CONV is as shown in FIG. 3, and a duplicate description is omitted here.
【0050】次に以上の構成における各部の動作を説明
する。まず、突入電流制限回路Prとしての機能を含む
保護スイッチ回路HB5の動作を説明する。アクティブ
フィルタAFとDC−DCコンバータCONVの動作は
基本的には従来で示した通りである。起動操作(スイッ
チS1のオン)の後、主コンバータが起動すると、フォ
トトライアックPTR1が導通することで、主駆動制御
素子であるトライアックTRが交流入力のサイクル毎に
導通することにより、平常運転状態に移行する。Next, the operation of each section in the above configuration will be described. First, the operation of the protection switch circuit HB5 including the function as the inrush current limiting circuit Pr will be described. The operations of the active filter AF and the DC-DC converter CONV are basically the same as those shown in the related art. After the start operation (switch S1 is turned on), when the main converter is started, the photo triac PTR1 is turned on, and the triac TR, which is the main drive control element, is turned on for each cycle of AC input, so that the normal operation state is established. Transition.
【0051】ただし、本実施形態では、フォトトライア
ックPTRaが追加されているために、主コンバータが
起動した後、アクティブフィルタの駆動が正常に開始さ
れ、チョークコイルL1にパルス電流が流れ始めること
で異常検出回路HB4を介してアクティブフィルタAF
を含む回路全体が正常動作中であることが確認されて初
めてトライアックTRの導通がオン状態となる。However, in this embodiment, since the phototriac PTRa is added, the drive of the active filter is normally started after the main converter is started, and the pulse current starts flowing through the choke coil L1. Active filter AF via detection circuit HB4
The conduction of the triac TR is turned on only after it is confirmed that the entire circuit including the above is operating normally.
【0052】異常検出回路HB4は、次のようにして回
路の異常を検出する。The abnormality detection circuit HB4 detects an abnormality in the circuit as follows.
【0053】すなわち、図1の異常検出回路HB4の場
合、チョークコイルL1の補助巻線N2を主巻線N1と
は逆相にしているため、スイッチング素子Q1がONし
た場合に流れる電流に応じたエネルギーがコイル内に蓄
えられ、スイッチング素子Q1がオフした場合に補助巻
線側からダイオードDaを介してコンデンサCaに供給
され、充電電流量に応じた電圧に変換され、その電圧
は、抵抗RaとツェナーダイオードZDにより、あるレ
ベル以上となると定電圧化され、保護スイッチ回路HB
5の駆動制御素子であるフォトトライアックPTRaに
対し出力することで保護スイッチ回路HB5の駆動が制
御される。That is, in the case of the abnormality detection circuit HB4 of FIG. 1, since the auxiliary winding N2 of the choke coil L1 has a phase opposite to that of the main winding N1, the current depends on the current flowing when the switching element Q1 is turned on. Energy is stored in the coil, and when the switching element Q1 is turned off, it is supplied from the auxiliary winding side to the capacitor Ca via the diode Da, and is converted to a voltage corresponding to the amount of charging current. When the voltage exceeds a certain level, the voltage is made constant by the Zener diode ZD and the protection switch circuit HB
The drive of the protection switch circuit HB5 is controlled by outputting to the phototriac PTRa, which is the drive control element of No. 5.
【0054】つまり、補助巻線N2を逆相とすること
で、スイッチング素子Q1が正常にパルス駆動されてい
る場合にのみ、負荷に供給される電流量に応じた電圧が
異常検出回路HB4の出力として得られ、制御回路異常
などによるスイッチング素子Q1がオン状態のままとな
った場合には、補助巻線N2には電圧が発生せず、異常
検出回路HB4の出力も0レベルヘ低下し、保護スイッ
チ回路HB5の主駆動素子としてのトライアックTRが
フォトトライアックPTRaを介して遮断され、保護動
作モードに入る。That is, by setting the auxiliary winding N2 to the opposite phase, the voltage corresponding to the amount of current supplied to the load is output from the abnormality detection circuit HB4 only when the switching element Q1 is normally pulse-driven. When the switching element Q1 remains on due to a control circuit abnormality or the like, no voltage is generated in the auxiliary winding N2, and the output of the abnormality detection circuit HB4 also drops to 0 level, and the protection switch The triac TR as a main drive element of the circuit HB5 is cut off via the phototriac PTRa, and enters a protection operation mode.
【0055】この保護動作に入るとフォトトライアック
PTRaおよびトライアックTRが非導通状態となり、
これにより、トライアックPTRa、TRに並列に接続
された電流制限用の抵抗である温度ヒューズ内蔵抵抗R
tを介して、電流が制限されながら入力電流が流れるよ
うになる。そして、入力電流量に応じて抵抗での損失に
より抵抗自体が昇温し、内蔵された温度ヒューズの溶断
温度に達すると、後段回路への給電が遮断される。When the protection operation is started, the photo triac PTRa and the triac TR are turned off, and
As a result, the resistance R with a built-in thermal fuse, which is a current limiting resistor, connected in parallel to the triacs PTRa and TR
Through t, the input current flows while the current is limited. When the temperature of the resistor itself rises due to the loss in the resistor according to the amount of input current and reaches the fusing temperature of the built-in thermal fuse, power supply to the subsequent-stage circuit is cut off.
【0056】以上のようにして、アクティブフィルタ回
路内で制御回路ないしスイッチング素子に異常が生じ、
常時導通状態に陥った場合に、速やかに入力電流を抑制
することで素子への負担を低減でき、コンバータ回路の
みが動作し続けることによる上述の二次的な弊害を抑制
し、また、その状態が続いた場合には回路の確実な遮断
が行うことができ、故障部分が拡大することを防止し、
安全確実に電源装置を運用することが可能となる。As described above, an abnormality occurs in the control circuit or the switching element in the active filter circuit,
In the case of a continuous conduction state, the load on the element can be reduced by promptly suppressing the input current, and the above-mentioned secondary adverse effects due to the continuous operation of only the converter circuit are suppressed. If this continues, the circuit can be reliably shut off, preventing the failure from expanding,
It is possible to operate the power supply device safely and reliably.
【0057】また、本実施形態では、スイッチング素子
の耐圧に従来のように大きな余裕を持たせる必要がな
く、さらに図3との比較から明らかなように、突入電流
制限回路Prを利用して保護スイッチ回路HB5を構成
しているため、部品の追加は最低限で済み、装置を簡単
安価かつ小型軽量に構成できる。Further, in the present embodiment, it is not necessary to provide a large margin for the withstand voltage of the switching element as in the prior art, and as is clear from the comparison with FIG. 3, the protection is performed by using the rush current limiting circuit Pr. Since the switch circuit HB5 is configured, the addition of components is minimal, and the device can be configured simply, inexpensively, and small and light.
【0058】平滑フィルタのチョークコイルについて
は、従来でも制御回路の電源その他に用いるために補助
巻線を設ける構成が知られており、そのような品種を流
用することができるため、この点でも製造コストを大き
く増大させることがない。As for a choke coil of a smoothing filter, a configuration in which an auxiliary winding is provided for use as a power supply of a control circuit or the like is known in the related art, and such a kind can be used. There is no significant increase in cost.
【0059】[実施形態2]上記実施形態は、突入電流
制限回路を利用して保護回路を構成したものであるが、
本実施形態ではダイオードブリッジDBの2次側にc接
点(もしくはb接点、いわゆる駆動時に回路が開放され
るノーマルクローズ型)タイプのリレーを用いた保護ス
イッチ回路を設ける構成を例示する。[Second Embodiment] In the above embodiment, the protection circuit is configured by using the inrush current limiting circuit.
The present embodiment exemplifies a configuration in which a protection switch circuit using a c-contact (or a b-contact, a so-called normally closed type in which a circuit is opened at the time of driving) type relay is provided on the secondary side of the diode bridge DB.
【0060】本実施形態においても、図1および図3と
同一ないし相当する部材には同一符号を付し、その詳細
な説明は省略するものとする。Also in this embodiment, the same or corresponding members as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0061】図2は、本実施形態の回路構成を示してい
る。図2の構成では、チョークコイルL1(1次巻線N
1)に補助巻線N2を設け、異常検出回路HB4を介し
てリレーその他から構成した保護スイッチ回路HB6を
整流後の”+”ライン側に設けた点が図3の回路と相違
しているが、その他の回路構成は図3のものと同等であ
る。FIG. 2 shows a circuit configuration of the present embodiment. In the configuration of FIG. 2, the choke coil L1 (primary winding N
3 is different from the circuit of FIG. 3 in that an auxiliary winding N2 is provided in 1) and a protection switch circuit HB6 including a relay and the like is provided on the rectified "+" line side via an abnormality detection circuit HB4. The other circuit configuration is the same as that of FIG.
【0062】異常検出回路HB4は、チョークコイルL
1の補助巻線N2に、ダイオードDaとコンデンサC
a、ツェナーダイオードZD、抵抗R1・R2、トラン
ジスタQaからなり、次のような接続構成を有する。The abnormality detection circuit HB4 includes a choke coil L
The auxiliary coil N2 has a diode Da and a capacitor C
a, a Zener diode ZD, resistors R1 and R2, and a transistor Qa, and has the following connection configuration.
【0063】すなわち、チョークコイルL1の補助巻線
N2の一端(主巻線N1とは逆相側)はダイオードDa
のアノードに接続され、このダイオードDaのカソード
はコンデンサCaの”+”端と、ツェナーダイオードZ
Dのカソードに接続される。ツェナーダイオードZDの
アノードは、抵抗R1,R2を介してコンデンサCa
の”−”端子と補助巻線N2の他端に接続される。トラ
ンジスタQaのベースは抵抗R1とR2の接続端と接続
され、エミッタは抵抗R2の他端と接続されるととも
に、コンデンサCaの”−”端子にも接続される。That is, one end of the auxiliary winding N2 of the choke coil L1 (on the side opposite to the main winding N1) is connected to the diode Da.
The cathode of the diode Da is connected to the “+” end of the capacitor Ca and the Zener diode Z.
D is connected to the cathode. The anode of the Zener diode ZD is connected to a capacitor Ca via resistors R1 and R2.
"-" Terminal and the other end of the auxiliary winding N2. The base of the transistor Qa is connected to the connection end of the resistors R1 and R2, the emitter is connected to the other end of the resistor R2, and also to the "-" terminal of the capacitor Ca.
【0064】また、トランジスタQaのコレクタは保護
スイッチ回路HB6のリレー駆動素子であるフォトサイ
リスタPTHのフォトダイオードのアノードヘ接続され
るとともに、抵抗Rsdを介して、主コンバータから供
給されるアクティブフィルタの補助電源回路PaのVc
c側に接続される。The collector of the transistor Qa is connected to the anode of the photodiode of the photothyristor PTH, which is the relay driving element of the protection switch circuit HB6, and the auxiliary power supply of the active filter supplied from the main converter via the resistor Rsd. Vc of circuit Pa
Connected to c side.
【0065】保護スイッチ回路HB6は、交流入力の整
流後の”+”ラインを後段の回路から分離するためのリ
レーRELAYと、リレー駆動用電源とする抵抗Rr、
コンデンサCrとリレー駆動素子のフォトサイリスタP
TH、ゲート抵抗Rgt、およびコンデンサCgtで構
成され、以下のような接続構成を有する。The protection switch circuit HB6 includes a relay RELAY for separating the rectified “+” line of the AC input from a subsequent circuit, and a resistor Rr used as a power supply for driving the relay.
Capacitor Cr and relay drive element photothyristor P
It is composed of TH, gate resistance Rgt, and capacitor Cgt, and has the following connection configuration.
【0066】すなわち、リレーRELAYはダイオード
ブリッジDBの”+”端子とチョークコイルL1との間
に接続され、リレーの駆動回路側の一端は、ダイオード
ブリッジDBの”+”端子に接続された抵抗Rrの他端
と接続され、平滑コンデンサCrの”+”側にも接続さ
れる。また、リレーの駆動回路側の他端は、フォトサイ
リスタPTHのサイリスタ側のアノードヘ接続される。
フォトサイリスタPTHのサイリスタ側のカソードは、
コンデンサCrの”−”端子に接続されるとともに、平
滑コンデンサCinの”−”端子へも接続され、抵抗R
gt、コンデンサCgtはそれぞれフォトサイリスタP
THのサイリスタ側のアノード、カソード間に並列に接
続される。That is, the relay RELAY is connected between the "+" terminal of the diode bridge DB and the choke coil L1, and one end of the relay driving circuit side is connected to the resistor Rr connected to the "+" terminal of the diode bridge DB. , And also to the “+” side of the smoothing capacitor Cr. The other end of the relay on the drive circuit side is connected to the thyristor-side anode of the photothyristor PTH.
The cathode on the thyristor side of the photothyristor PTH is
The resistor R is connected to the "-" terminal of the capacitor Cr and also connected to the "-" terminal of the smoothing capacitor Cin.
gt and the capacitor Cgt are each a photo thyristor P
It is connected in parallel between the anode and cathode on the thyristor side of TH.
【0067】次に以上の構成における各部の動作を説明
する。アクティブフィルタAFとDC−DCコンバータ
CONVの動作は基本的には従来で示した通りである。
起動操作(スイッチS1のオン)の後、主コンバータが
起動すると、フォトトライアックPTR1が導通するこ
とで、主駆動制御素子であるトライアックTRが交流入
力のサイクル毎に導通することにより、平常運転状態に
移行する。Next, the operation of each section in the above configuration will be described. The operations of the active filter AF and the DC-DC converter CONV are basically the same as those shown in the related art.
After the start operation (switch S1 is turned on), when the main converter is started, the photo triac PTR1 is turned on, and the triac TR, which is the main drive control element, is turned on for each cycle of AC input, so that the normal operation state is established. Transition.
【0068】異常検出回路HB4の入力側に接続される
チョークコイルL1の補助巻線N2を主巻線N1とは逆
相になっているので、スイッチング素子Q1がONした
場合に流れる電流に応じたエネルギーがコイル内に蓄え
られ、スイッチング素子Q1がオフした場合に補助巻線
側からダイオードDaを介してコンデンサCaに供給さ
れ、充電電流量に応じた電圧に変換され、その電圧は、
ツェナーダイオードZDにより、あるレベル以上でスラ
イスされ、抵抗R1とR2によりさらに分圧される。Since the auxiliary winding N2 of the choke coil L1 connected to the input side of the abnormality detection circuit HB4 has a phase opposite to that of the main winding N1, the auxiliary winding N2 corresponds to the current flowing when the switching element Q1 is turned on. Energy is stored in the coil, and when the switching element Q1 is turned off, it is supplied from the auxiliary winding side to the capacitor Ca via the diode Da, and is converted into a voltage corresponding to the amount of charging current.
Slicing is performed at a certain level or more by the Zener diode ZD, and the voltage is further divided by the resistors R1 and R2.
【0069】つまり、補助巻線N2から出力平滑された
電圧が、あるレベル以下になると、トランジスタQaが
オフ状態となり、そのコレクタ端子はオープン状態にな
る。この状態において保護スイッチ回路HB6のフォト
サイリスタPTHのフォトダイオードには、補助電源回
路Paより電力供給が行われサイリスタはオン状態へ移
行し、リレーはオープン端子側へ切り変わり、交流入力
段(ダイオードブリッジDBの”+”出力端子)とアク
ティブフィルタAF以降の回路が切り離される。That is, when the voltage smoothed from the auxiliary winding N2 falls below a certain level, the transistor Qa is turned off and its collector terminal is opened. In this state, power is supplied from the auxiliary power supply circuit Pa to the photodiode of the photothyristor PTH of the protection switch circuit HB6, the thyristor shifts to the ON state, the relay switches to the open terminal side, and the AC input stage (diode bridge) The “+” output terminal of DB) and the circuits after the active filter AF are disconnected.
【0070】この状態は、交流入力が切断されない限り
サイリスタに保持電流以上の電流が流れ続けることでリ
レーもオープン側にホールドされ続け、保持される。In this state, as long as the AC input is not cut off, a current larger than the holding current continues to flow through the thyristor, so that the relay is also held open and held.
【0071】なお、本実施形態においても、アクティブ
フィルタAFのスイッチング素子の異常検出の動作原理
は本実施形態と同様であり、補助巻線N2を1次巻線N
1と逆相とすることで、スイッチング素子Q1が正常に
パルス駆動されている場合にのみ、負荷に供給される電
流量に応じた電圧が異常検出回路HB4の出力として得
られ、制御回路異常などによるスイッチング素子Q1が
オン状態のままとなった場合には、補助巻線N2には電
圧が発生しないため、異常検出回路HB4の出力である
トランジスタQaのコレクタ出力はオープン状態とな
り、前述の保護動作が行なわれるものである。In this embodiment, the principle of operation for detecting the abnormality of the switching element of the active filter AF is the same as that of this embodiment, and the auxiliary winding N2 is replaced with the primary winding N.
By setting the phase opposite to 1, a voltage corresponding to the amount of current supplied to the load is obtained as the output of the abnormality detection circuit HB4 only when the switching element Q1 is normally pulsed, and the control circuit abnormality When the switching element Q1 remains ON, no voltage is generated in the auxiliary winding N2, so that the collector output of the transistor Qa, which is the output of the abnormality detection circuit HB4, is in the open state, and the above-described protection operation is performed. Is performed.
【0072】以上のようにして、アクティブフィルタ回
路内で制御回路ないしスイッチング素子に異常が生じ、
常時導通状態に陥った場合に、速やかに入力電流を抑制
することで素子への負担を低減でき、また、その状態が
続いた場合には回路の確実な遮断を行うことができ、故
障部分が拡大することを防止し、安全確実に電源装置を
運用することが可能となる。As described above, the abnormality occurs in the control circuit or the switching element in the active filter circuit.
In the case of a continuous conduction state, the load on the element can be reduced by quickly suppressing the input current, and if the state continues, the circuit can be reliably shut off, and the faulty part is It is possible to prevent the power supply from being expanded and to operate the power supply device safely and reliably.
【0073】本実施形態においては、リレーなどを用い
るために多少構成が複雑となるが、実施形態1と同等の
保護モードにおいては温度ヒューズの溶断が行なわれな
いために、修理の際の作業個所が少なくなり、なんらか
の理由でごく一時的な異常が生じた場合などには修理作
業を要することなくそのまま平常運転に復帰することが
できる。In this embodiment, the configuration is somewhat complicated due to the use of a relay or the like. However, in the protection mode equivalent to that of the first embodiment, since the thermal fuse is not blown, the work location at the time of repair is In the case where a very temporary abnormality occurs for some reason, it is possible to return to normal operation without repair work.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、負荷へ電
力を供給する主コンバータ部の入力側に接続される昇圧
型コンバータによるアクティブフィルタを有する電源装
置において、前記アクティブフィルタのチョークコイル
に流れる電流を監視する補助巻線から前記アクティブフ
ィルタの半導体スイッチ素子の動作状況を電圧情報とし
て取り出し、その電圧レベルにより、前記半導体スイッ
チ素子の異常を判断する異常検出回路と、前記異常検出
回路の出力に応じて、交流電源と前記アクティブフィル
タの間の断続を制御することにより回路保護動作を行な
う保護スイッチ回路を設けるようにしたので、簡単安価
かつ小型軽量な構成により、アクティブフィルタ回路内
で制御回路ないしスイッチング素子に異常が生じ、常時
導通状態に陥った場合に、速やかに入力電流を抑制する
ことで素子への負担を低減でき、コンバータ回路のみが
動作し続けることによる上述の二次的な弊害を抑制し、
また、その状態が続いた場合には回路の確実な遮断を行
うことができ、故障部分が拡大することを防止し、安全
確実に電源装置を運用することが可能となる、という優
れた効果がある。As described above, according to the present invention, in a power supply device having an active filter of a boost converter connected to an input side of a main converter unit for supplying power to a load, a choke coil of the active filter is used. An operation state of the semiconductor switch element of the active filter is extracted as voltage information from an auxiliary winding that monitors a flowing current, and an abnormality detection circuit that determines an abnormality of the semiconductor switch element based on the voltage level, and an output of the abnormality detection circuit. , A protection switch circuit for performing a circuit protection operation by controlling the intermittent connection between the AC power supply and the active filter is provided. Or the switching element has an abnormality and is constantly conducting In case, can reduce the load to the element by suppressing the rapid input current, suppressing a secondary harmful effects described above due to the only converter circuit continues to operate,
Further, if the state continues, the circuit can be reliably shut off, preventing the failure portion from expanding, and the power supply device can be operated safely and reliably. is there.
【図1】本発明を採用した電源装置の第1の実施形態の
構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a power supply device employing the present invention.
【図2】本発明を採用した電源装置の第2の実施形態の
構成を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a power supply device employing the present invention.
【図3】従来の電源装置の構成を示したブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional power supply device.
AF アクティブフィルタ CONV DC−DCコンバータ DB ダイオードブリッジ Da ダイオード HB1 アクティブフィルタ制御回路 HB2 コンバータ制御回路 HB4 異常検出回路 HB5 保護スイッチ回路 HB6 保護スイッチ回路 L1 チョークコイル N2 補助巻線 PC1 フォトカプラ PTH フォトサイリスタ PTR1 フォトトライアック PTRa フォトトライアック Q1 スイッチング素子 RELAY 接点リレー Rs 電流検出抵抗 S1 スイッチ AF Active filter CONV DC-DC converter DB Diode bridge Da diode HB1 Active filter control circuit HB2 Converter control circuit HB4 Abnormality detection circuit HB5 Protection switch circuit HB6 Protection switch circuit L1 Choke coil N2 Auxiliary winding PC1 Photocoupler PTH Photothyristor PTR1 Phototriac PTRa Phototriac Q1 Switching element RELAY Contact relay Rs Current detection resistor S1 Switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G053 AA01 AA03 BA04 CA01 DA02 EB02 EC01 EC03 5G065 AA06 BA00 BA04 DA06 DA07 EA06 HA04 JA01 KA02 KA05 LA01 MA01 MA03 MA09 MA10 NA01 NA03 NA09 NA10 5H420 BB02 BB13 CC04 DD02 DD10 EA05 EA08 EA12 EA20 EA37 EA45 EB04 EB39 EB40 FF03 FF04 FF25 FF26 LL05 LL10 5H730 AA12 AA14 AA20 BB23 BB52 CC03 CC04 DD04 EE08 EE59 FD01 FD41 FG05 XC09 XX02 XX15 XX22 XX35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) EA20 EA37 EA45 EB04 EB39 EB40 FF03 FF04 FF25 FF26 LL05 LL10 5H730 AA12 AA14 AA20 BB23 BB52 CC03 CC04 DD04 EE08 EE59 FD01 FD41 FG05 XC09 XX02 XX15 XX22 XX35
Claims (6)
入力側に接続される昇圧型コンバータによるアクティブ
フィルタを有する電源装置において、 前記アクティブフィルタのチョークコイルに流れる電流
を監視する補助巻線から前記アクティブフィルタの半導
体スイッチ素子の動作状況を電圧情報として取り出し、
その電圧レベルにより、前記半導体スイッチ素子の異常
を判断する異常検出回路と、 前記異常検出回路の出力に応じて、交流電源と前記アク
ティブフィルタの間の断続を制御することにより回路保
護動作を行なう保護スイッチ回路を有することを特徴と
する電源装置。1. A power supply device having an active filter formed by a boost converter connected to an input side of a main converter unit for supplying power to a load, comprising: an auxiliary winding for monitoring a current flowing through a choke coil of the active filter; The operation status of the semiconductor switch element of the active filter is extracted as voltage information,
An abnormality detection circuit for judging abnormality of the semiconductor switch element based on the voltage level; and protection for performing a circuit protection operation by controlling intermittent connection between an AC power supply and the active filter in accordance with an output of the abnormality detection circuit. A power supply device having a switch circuit.
力を該チョークコイルの主巻線側とは逆相になるように
取り出すことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。2. The power supply device according to claim 1, wherein an output from an auxiliary winding of the choke coil is taken out so as to have a phase opposite to that of a main winding side of the choke coil.
フィルタ内の電解コンデンサヘ起動時に流れる電流を抑
制するための突入電流制限回路を兼ねており、該保護ス
イッチ回路兼突入電流制限回路内のスイッチ素子の駆動
のオンオフを前記異常検出回路の出力に応じて制御する
ことにより前記回路保護動作が行なわれることを特徴と
する請求項1に記載の電源装置。3. The protection switch circuit also serves as an inrush current limiting circuit for suppressing a current flowing to an electrolytic capacitor in the active filter at the time of startup, and a switching element in the protection switch circuit and the inrush current limiting circuit. The power supply device according to claim 1, wherein the circuit protection operation is performed by controlling on / off of driving according to an output of the abnormality detection circuit.
回路の出力に応じて主電源ラインに温度ヒューズが設け
られ、前記異常検出回路が異常検出した際、前記温度ヒ
ューズを介して前記アクティブフィルタ側に給電が行な
われるように前記スイッチ素子による切換えが行なわれ
ることを特徴とする請求項3に記載の電源装置。4. A temperature fuse is provided in a main power supply line according to an output of the abnormality detection circuit in the inrush current limiting circuit, and when the abnormality detection circuit detects an abnormality, the active filter is connected via the temperature fuse. 4. The power supply device according to claim 3, wherein switching is performed by the switch element so that power is supplied to the power supply side.
マルクローズ型のリレーにより構成され、平常運転時は
オン状態であり、前記異常検出回路により異常が検出さ
れた場合のみ、前記リレーが開放されることを特徴とす
る請求項1に記載の電源装置。5. The switch element of the protection switch circuit is constituted by a normally closed type relay, which is in an on state during normal operation, and the relay is opened only when an abnormality is detected by the abnormality detection circuit. The power supply device according to claim 1, wherein:
内のトランスから給電される補助電源により駆動される
ことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。6. The power supply device according to claim 1, wherein the protection switch circuit is driven by an auxiliary power supplied from a transformer in the main converter.
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