JP2010273506A - Dc power supply device - Google Patents
Dc power supply device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010273506A JP2010273506A JP2009125433A JP2009125433A JP2010273506A JP 2010273506 A JP2010273506 A JP 2010273506A JP 2009125433 A JP2009125433 A JP 2009125433A JP 2009125433 A JP2009125433 A JP 2009125433A JP 2010273506 A JP2010273506 A JP 2010273506A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- reactor
- short
- circuit
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、冷蔵庫、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機などに用いられる直流電源装置に関する。 The present invention relates to a DC power supply device used for a refrigerator, an air conditioner, a heat pump type hot water heater, and the like.
交流電源の交流電圧を整流して直流電圧に変換する直流電源装置において、交流電源からより多くの有効電力を取り出すには、電源力率を改善することが有効な手段として知られている。また、電源力率の改善は、国際電気標準会議(IEC)などの高調波電流規制に対応する手段としても知られている。 In a DC power supply device that rectifies an AC voltage of an AC power supply and converts it into a DC voltage, it is known as an effective means to extract more effective power from the AC power supply. Moreover, the improvement of the power factor is also known as a means for complying with harmonic current regulations such as the International Electrotechnical Commission (IEC).
電源力率を改善する手段は、交流電源の交流電圧が零点を通過してから、交流電源を短絡させるスイッチをオンすることで、適当な短い時間、リアクターを介して交流電源を短絡させ、それまで通電されなかった期間にも交流電流を流し、電源力率を改善するものが示されている。(例えば、特許文献1参照) The means to improve the power factor is to turn on the switch that shorts the AC power supply after the AC voltage of the AC power supply has passed through the zero point, thereby shorting the AC power supply through the reactor for an appropriate short time. It is shown that an alternating current is passed even during a period when the power is not supplied until the power factor is improved. (For example, see Patent Document 1)
特許文献1で示した従来の直流電源装置は、リアクターを介して交流電源を短絡し、交流電流の通電期間を広げることで、電源力率を改善するが、リアクターを介して交流電源を短絡することで、リアクターに交流電流が流れ、リアクター内の巻線に磁束が発生し、吸引力が生じるため、リアクター自体が強制振動を起こし、不快な騒音を発する問題がある。
The conventional DC power supply device shown in
リアクターの騒音を抑える手段としては、リアクターの剛性を高めることで振動を抑えるものや、防音手段を設けることで外部に騒音を漏らさないものなどが挙げられるが、装置の大型化、コストアップを招く問題がある。 Examples of means for suppressing reactor noise include those that suppress vibration by increasing the rigidity of the reactor, and those that do not leak noise to the outside by providing soundproofing means. There's a problem.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、電源力率を改善しながら、経済的にリアクターの騒音を抑えた直流電源装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a DC power supply apparatus that can economically suppress reactor noise while improving the power factor of the power supply.
本発明に係る直流電源装置は、交流電源の一端に接続されたリアクターと、前記交流電源の他端と前記リアクターとに接続され、交流電圧を直流電圧に整流する整流手段と、前記リアクターを介して前記交流電源を短絡する短絡手段と、前記短絡手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記短絡手段を制御して、前記交流電源の半周期に1度、前記リアクターの固有振動数に基づいて算出された期間だけ、前記交流電源を短絡することを特徴とするものである。 A DC power supply device according to the present invention includes a reactor connected to one end of an AC power supply, a rectifier connected to the other end of the AC power supply and the reactor, rectifying an AC voltage into a DC voltage, and the reactor via the reactor. A short-circuit means for short-circuiting the AC power supply, and a control means for controlling the short-circuit means. The control means controls the short-circuit means so that the characteristic of the reactor is once in a half cycle of the AC power supply. The AC power supply is short-circuited only during a period calculated based on the frequency.
本発明の直流電源装置は、リアクターの固有振動数に基づいて、交流電源を短絡する時間を決定することで、電源力率を改善しながら、リアクターの騒音を抑えるという効果を得るものである。
The DC power supply device of the present invention obtains the effect of suppressing the noise of the reactor while improving the power factor by determining the time for short-circuiting the AC power supply based on the natural frequency of the reactor.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る直流電源装置の電気回路図である。
図1において、直流電源装置7は、商用の交流電源1の一端に接続されたリアクター2と、交流電源1の他端とリアクター2の他端に接続された整流手段3と、交流電源1の同他端とリアクター2の同他端に接続された短絡手段4と、交流電源1の零点を検知し、短絡手段4を制御する制御手段5とを備える。整流手段3は、ダイオード31a〜31dで構成された全波整流回路31と、全波整流回路31の出力端に接続し、出力電圧を平滑するコンデンサー32とを有する。短絡手段4は、ダイオード41a〜41dで構成された全波整流回路41と、制御手段5に基づいて交流電源1を短絡するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)42とを有する。外部装置の負荷6は、全波整流回路31の出力端に接続している。
FIG. 1 is an electric circuit diagram of a DC power supply device according to
In FIG. 1, a DC
次に、実施の形態1の直流電源装置7における動作原理について説明する。図2は、横軸に時間軸をとり、上段に、交流電圧と2つの交流電流の出力図を、下段に、IGBT42をオン/オフするタイミング図を示す。
図2において、交流電圧11は、交流電源1から供給される交流電圧を示し、交流電流12は、IGBT42が常にオフとした場合の充電電流を示す。交流電流12は、交流電源1の電圧とコンデンサー32の電圧の差からコンデンサーが充電しようとして流れる電流で、通電期間が短く偏りがある。駆動信号14は、制御手段5が零点検知の直後にIGBT42をオンにしたり、短い時間の後、オフにしたり、IGBT42を制御するタイミングを示す。交流電流13は、駆動信号14に基づいてIGBT42をオン/オフしたときに流れる交流電流である。交流電流13は、IGBT42がオンになると、交流電源1が短絡され交流電源1から電流が急激に流れ始め、IGBT42がオフになると、短絡が開放され一度電流の量は落ちるが、交流電流12と同じ原理で充電電流が流れることを示す。
本実施の形態1の直流電源装置7は、上記のように交流電圧が零点になった直後から短時間の間、制御手段5でIGBT42をオン/オフして交流電源1を短絡することで、交流電流の通電期間を広げ、電源力率を改善することができる。
Next, the operation principle of the DC
In FIG. 2, an alternating voltage 11 indicates an alternating voltage supplied from the alternating
The DC
次に、リアクター2の構造を記す。図3(a)は、本発明の実施の形態1に係るリアクター2の平面図であり、図3(b)は、図3(a)の切断線A−Aにおける断面図である。
図3(a)及び(b)において、リアクター2は、中央に四角柱と両端に前記四角柱より若干高い柱を持つE鉄心22と、E鉄心の四角柱に巻かれている巻線21と、E鉄心22の両端の柱に支えられるように突合せて溶接されているI鉄心23とを備える。E鉄心22の四角柱とI鉄心23の突合せ部分には空隙24がある。リアクター2は、E鉄心22に巻かれた巻線21に交流電流が流れることで、起磁力が生じ、空隙24が磁気抵抗となる磁気回路を形成する。
Next, the structure of the
3 (a) and 3 (b), the
図4は、リアクター2を磁気回路としてとらえた等価回路図である。
図4において、Uが起磁力、Rが磁気抵抗、Φが交番磁束を示す。また、巻線21に流れる交流電流をI、巻線の数をNとすると、以下の式(1)(2)が成り立つ。
起磁力U = N・I ・・・・・・・(1)
交番磁束Φ = U/R ・・・・・・・(2)
また、吸引力Fは、交番磁束Φの2乗に比例する(F∝Φ2)。
つまり、交流電流Iにより、空隙24近傍のE鉄心22とI鉄心23に吸引力が生じ、強制振動が発生する。しかも、交流電流IはIGBT42をオン/オフした直後に急激に変化するため、空隙24近傍のE鉄心22とI鉄心23には強い力が働き、固体固有の自由振動が発生する。この自由振動が騒音の原因であり、この自由振動を低減することで、リアクター2の騒音を抑えることができる。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram in which the
In FIG. 4, U is a magnetomotive force, R is a magnetic resistance, and Φ is an alternating magnetic flux. When the alternating current flowing through the
Magnetomotive force U = N · I (1)
Alternating magnetic flux Φ = U / R (2)
The attractive force F is proportional to the square of the alternating magnetic flux Φ (F∝Φ 2 ).
In other words, the alternating current I causes an attractive force to be generated in the
図5は、本発明を適用する前のリアクター2の振動波形を示す図である。
図5において、駆動信号14は、横軸に時間軸をとり、IGBT42をオン/オフするタイミング図であり、短絡時間Tbは、直流電源装置7の電源力率を最大にするときの短絡時間を示す。自由振動15aは、IGBT42をオンにしたときに、交流電源1が短絡され、リアクター2に急激に流れ込む交流電流により発生する振動を示す。自由振動15bは、IGBT42をオフにしたときに、短絡が終わり、リアクター2に流れる交流電流が急激に減少したために発生する振動を示す。自由振動15は、自由振動15aと自由振動15bが合成した、実際にリアクター2に生じる振動であり、自由振動15aと自動振動15bが増長する可能性を示している。
FIG. 5 is a diagram showing a vibration waveform of the
In FIG. 5, the
図6は、本発明の実施の形態1のリアクター2の振動波形を示す図である。
図6において、駆動信号16は、横軸に時間軸をとり、IGBT42をオン/オフ制御したタイミング図であり、短絡時間Tは、交流電源1を短絡していた時間を示し、短期間ΔTは、電源力率を最大にする短絡時間Tb経過後の僅かな期間を示し、周期T0と振動数ωは、E鉄心22とI鉄心23に生じる固有振動の周期と振動数を示す。それ以外の記号は、図5と同じである。自由振動15aは、リアクター2に流れる電流が急増するときに発生する振動で、sin(ωt): tは時間 と表すことができる。また、自由振動15bは、リアクター2に流れる電流が激減するときに発生する振動であるため、sin(ωt−π)となる。つまり自動振動15bは、自動振動15aと半周期の位相差がある。短絡時間TがT0の整数倍、T=n・T0: n=1、2、3、…となるとき、自動振動15は、自動振動15aと自動振動15bがお互いに打ち消し合い、振動が低減される。電源力率を最大にする短絡時間Tbに短期間ΔTを延長し、短絡時間T=Tb+ΔT として制御することで、直流電源装置7の電気力率を最大に近づけ、且つ、リアクター2から発生する騒音を低減することができる。
FIG. 6 is a diagram showing a vibration waveform of the
In FIG. 6, the
図7は、本発明の実施の形態1の制御手段の駆動信号を示す図である。
図7において、駆動信号17〜21は、横軸に時間軸をとり、IGBT42をオン/オフ制御するタイミング図である。その他の記号は、図6と同じである。駆動信号17は、IGBT42をオンする時間を短絡時間Tbと合わせ、オフする時間を僅かな期間早くして、短絡時間を固有周期T0の整数倍に合わせる制御タイミングを示す。駆動信号18は、IGBT42をオフする時間を短絡時間Tbと合わせ、オンする時間を僅かな期間遅くして、短絡時間を固有周期T0の整数倍に合わせる制御タイミングを示す。駆動信号19は、IGBT42をオフする時間を短絡時間Tbと合わせ、オンする時間を僅かな期間早くして、短絡時間を固有周期T0の整数倍に合わせる制御タイミングを示す。駆動信号20及び駆動信号21は、IGBT42をオン及びオフする時間を短い期間調整して、短絡時間を固有周期T0の整数倍に合わせる制御タイミングを示す。駆動信号17〜21のいずれの制御方法も、駆動信号16で制御した時と同様の効果が得られる。もちろん電気力率より静穏化を優先し、短絡時間を固有周期T0の整数倍にしながら短絡時間Tbよりさらに長くしたり、短くしたりすることもできる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a drive signal of the control unit according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 7, drive signals 17 to 21 are timing diagrams for taking the time axis on the horizontal axis and controlling the
以上のように本発明の実施の形態1は、リアクター2の固有振動数に基づいて、IGBT42を駆動し、リアクター2の振動を抑えることができる。その結果、電源力率を改善しながら、リアクター2の騒音を抑えることができる。大きな防音装置や消音装置を付けず、静穏性や静寂性を高める効果を得ることができる。
As described above, the first embodiment of the present invention can drive the
1 交流電源、2 リアクター、3 整流手段、31 全波整流回路、31a〜31d ダイオード、32 コンデンサー、4 短絡手段、41 全波整流回路、41a〜41d ダイオード、42 IGBT、5 制御手段、6 負荷、7 直流電源装置、11 交流電圧、12,13 交流電流、14,16,17,18,19,20,21 駆動信号、15,15a,15b 自由振動、21 巻線、22 E鉄心、23 I鉄心、24 空隙、25 底板、F 吸引力、I 交流電流、R 磁気抵抗、U 起磁力、Φ 交番磁束、Tb,T 短絡時間、ΔT 短期間、T0 固有周期、ω 固有振動数。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記制御手段が、前記短絡手段を制御して、前記交流電源の半周期に1度、前記リアクターの固有振動数に基づいて算出された期間だけ、前記交流電源を短絡することを特徴とする直流電源装置。 A reactor connected to one end of an AC power supply; a rectifying means connected to the other end of the AC power supply and the reactor; and rectifying an AC voltage into a DC voltage; and a shorting means short-circuiting the AC power supply through the reactor And a control means for controlling the short-circuit means,
The control means controls the short-circuit means to short-circuit the AC power supply for a period calculated based on the natural frequency of the reactor once every half cycle of the AC power supply. Power supply.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009125433A JP2010273506A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Dc power supply device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009125433A JP2010273506A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Dc power supply device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010273506A true JP2010273506A (en) | 2010-12-02 |
Family
ID=43421076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009125433A Pending JP2010273506A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Dc power supply device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010273506A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1127934A (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Toshiba Corp | Power supply equipment |
JP2004289998A (en) * | 2004-06-11 | 2004-10-14 | Toshiba Kyaria Kk | Power supply device |
-
2009
- 2009-05-25 JP JP2009125433A patent/JP2010273506A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1127934A (en) * | 1997-06-30 | 1999-01-29 | Toshiba Corp | Power supply equipment |
JP2004289998A (en) * | 2004-06-11 | 2004-10-14 | Toshiba Kyaria Kk | Power supply device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4845432B2 (en) | Induction heating cooker | |
KR20150119421A (en) | Ac/ac converter for a brushless motor | |
TWI713296B (en) | Carrier frequency setting method, motor drive system, and carrier frequency setting device | |
JP2011234458A (en) | Output controller of hybrid type engine generator | |
JP5097081B2 (en) | Field winding type synchronous machine | |
KR20130092556A (en) | Controller and systems of permanent magnet alternator and motor | |
JP2011097738A (en) | Output controller of generator | |
TWI474761B (en) | Induction heating conditioner | |
JPH08294298A (en) | Alternator for vehicle and control method thereof | |
TW201918010A (en) | Power conversion device and refrigeration air conditioner | |
JP6541074B2 (en) | Three-phase voltage doubler rectifier circuit, inverter device, air conditioner, control method and program for three-phase voltage doubler rectifier circuit | |
JP2010257996A (en) | Induction heating cooking device | |
JP2015033150A (en) | Field winding-type synchronous electric machine | |
JP5228609B2 (en) | Power supply | |
JP5923386B2 (en) | Converter device and motor driving device using the same | |
Hota et al. | A novel three-phase induction motor drive for domestic fan application with improved reliability | |
JP2010273506A (en) | Dc power supply device | |
WO2012108158A1 (en) | Motor drive device | |
JP6445698B2 (en) | Power supply device for internal combustion engine | |
JP4174948B2 (en) | Energy storage device | |
JP3279193B2 (en) | Induction heating cooker | |
JP2009071904A (en) | Controller for inverter generator | |
JP2015050871A (en) | Control circuit of inverter circuit, inverter including control circuit, induction heating device including the inverter, and control method | |
JP2014113007A (en) | Electric power conversion system, reactor loss calculation method, and reactor protection method | |
JP6074589B2 (en) | Blower |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110519 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120912 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120925 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130205 |