(57)【要約】【課題】簡単な構成で高出力電圧、高力率を維持しながら高調波の抑制を可能とする大容量直流電源装置を提供する。【解決手段】複数のリアクタ２、３、４があって、リアクタ２、３の接続点と直流出力端間に双方向スイッチ１２を介して接続されたコンデンサ１３と、リアクタ３、４の接続点と直流出力端間に双方向スイッチ１４を介して接続されたコンデンサ１５と、ブリッジ整流回路９の交流入力端と直流出力端間に双方向スイッチ１６を介して接続されたコンデンサ１７と、リアクタ３の間に接続された双方向スイッチ１８と、リアクタ４の間に接続された双方向スイッチ１９と、ゼロクロス検出手段２０と直流電圧検出手段２２と負荷電力検出手段２３の出力に基づき双方向スイッチ１２、１４、１６を駆動する双方向スイッチ制御手段２１を備えたことにより、出力量に応じて５つの双方向スイッチを切り替えることで、直流出力電圧、力率の低下を回避できる。【選択図】図１
2010233416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源からの交流を全波整流するブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端子との間に直列に接続された複数のリアクタとを有する直流電源装置であって、前記複数のリアクタどうしの接続点と直流出力端子との間に第１の双方向スイッチを介して接続された第１のコンデンサと、第２の双方向スイッチを介して接続された第２のコンデンサと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端子と直流出力端子との間に第３の双方向スイッチを介して接続された第３のコンデンサと、前記複数のリアクタどうしの接続点間を開閉する第４の双方向スイッチと、前記複数のリアクタどうしの接続点と前記ブリッジ整流回路の交流入力端子との間の接続を開閉する第５の双方向スイッチとを有するとともに、前記交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、前記平滑コンデンサの両端の電圧を検出する直流電圧検出手段と、負荷電力を検出する負荷電力検出手段と、双方向スイッチ制御手段をさらに備え、前記双方向スイッチ制御手段は、前記ゼロクロス検出手段と前記直流電圧検出手段と前記負荷電力検出手段の出力に基づき、前記第１の双方向スイッチと、前記第２の双方向スイッチと、前記第３の双方向スイッチとを駆動することを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチが開の時は第１の双方向スイッチを開とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項３】
第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチは、複数のリアクタに流れる電流がゼロになった時点で開とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項４】
第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチは、交流電源のゼロクロス点から所定の時間経過後に開とする請求項１に記載の直流電源装置。
【請求項５】
第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチを閉とする時に、同時に第１の双方向スイッチと、第２の双方向スイッチと、第３の双方向スイッチとを開とする請求項１〜４いずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項６】
交流電源から供給される入力電流が第１の所定値を超えると第４の双方向スイッチと第５の双方向スイッチを閉とし、前記入力電流が前記第１の所定値より小さい第２の所定値を下回ると前記第５の双方向スイッチを開とし、前記入力電流が前記第２の所定値より小さい第３の所定値を下回ると前期第４の双方向スイッチを開とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【請求項７】
複数のリアクタのうち、交流電源側のリアクタに可飽和特性を持たせたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリッジ整流回路を利用した整流方式を用い、装置、システム等に高力率、低ひずみで電力を供給する直流電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高力率で高調波を抑制した低ひずみを実現する従来の直流電源装置として、全波整流回路にコンデンサを付加した装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８（ａ）〜（ｄ）は、特許文献１に記載された従来の直流電源装置を示すものである。図８に示すように、交流電源１と、ダイオード４〜７より構成されたブリッジ整流回路８と、平滑コンデンサ９と、リアクタ２と、双方向スイッチ１１と、コンデンサ１２と、ゼロクロス検出手段１６と、双方向スイッチ駆動信号生成手段２５と、双方向スイッチ駆動手段２６から構成されている。
【０００４】
図９（ａ）及び（ｂ）は前記従来の直流電源装置の各部動作波形である。同図を用いてその動作を説明する。
【０００５】
図９（ａ）に示すように、交流電圧の正の半周期において、そのゼロクロス点から△ｄだけ遅らせて双方向スイッチ１１がオンされると、交流電源１−リアクタ２−ダイオード４−平滑コンデンサ９−双方向スイッチ１１−コンデンサ１２−交流電源１の経路で直列共振電流が流れ、コンデンサ１２の電荷が平滑コンデンサ９へ放電される。双方向スイッチ１１のオンから△ｔ後に双方向スイッチ１１をオフすると、リアクタ２に流れる電流はダイオード４、７を通って通常の全波整流動作として継続される。次に交流電圧の負の半周期において、そのゼロクロス点から△ｄだけ遅らせて双方向スイッチ１１がオンされると、交流電源１−コンデンサ１２−双方向スイッチ１１−ダイオード５−リアクタ２−交流電源１の経路でコンデンサ１２に充電電流が流れる。さらに△ｔ後に双方向スイッチ１１をオフすると、リアクタ２に流れる電流はダイオード６、５を通って通常の全波整流動作として継続される。
【０００６】
以上の構成、動作において、リアクタ２のインダクタンス、コンデンサ１２の静電容量を適当に選定し、前記△ｄ、△ｔを負荷に応じて適当に設定することにより、図９（ｂ）および（ｃ）に示すように、高調波を抑制しながら高力率を実現するともに、リアクタ２とコンデンサ１２の昇圧作用により直流出力電圧を制御することができるというものである。
【特許文献１】特開２００２−２２３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のような従来の直流電源装置では、比較的小容量の直流電源装置では良好な特性を有するが、電源を大容量化しようとすると直流出力電圧および力率が低下してしまうという課題を有していた。特にＩＥＣ高調波規制をクリアする大容量電源を実現するためにはリアクタ２のインダクタンスを大きくする必要があり、その結果リアクタ２による電圧降下が大きくなって直流出力電圧が低下するとともに、入力電流と電源電圧の位相のずれが増大することにより力率が低下するという課題を有していた。
【０００８】
本発明の直流電源装置は、前記のような従来の課題を解決するものであり、大出力時も直流出力電圧および力率の低下を抑制できる直流電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の直流電源装置は、複数のリアクタとブリッジ整流回路を備え、複数のリアクタどうしの接続点と直流出力端子との間に第１の双方向スイッチを介して接続された第１のコンデンサ、第２の双方向スイッチを介して接続された第２のコンデンサと、ブリッジ整流回路の交流入力端子と直流出力端子との間に第３の双方向スイッチを介して接続された第３のコンデンサと、前記複数のリアクタどうしの接続点間を開閉する第４の双方向スイッチと、複数のリアクタの中間接続点とブリッジ整流回路の交流入力端子との間に接続された第５の双方向スイッチを備えたものである。
【００１０】
これによって、出力量に応じて第４の双方向スイッチと第５の双方向スイッチを閉とすることによりリアクタのインダクタンスを低減した場合に相当する回路動作となり、さらに直流電源装置の出力量によって第１の双方向スイッチ、第２の双方向スイッチと第３の双方向スイッチを同時に制御することによって、第１のコンデンサ、第２のコンデンサと第３のコンデンサの静電容量を大きく設定しなくてもリアクタによる電圧降下、電流位相のずれが抑制されるため、小〜大電力領域において出力電圧および力率の低下を抑制できることとなる。
【００１１】
また、リアクタを複数使用することで１個当りは数ｍＨ程度のリアクタでよいので、より省スペースにすることができ、さらに発熱も抑えられることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の直流電源装置は、出力電圧制御を行ないながら、大出力時にも直流出力電圧および力率の低下を抑制することができる。また、リアクタを複数使用することで１個当りは数ｍＨ程度のリアクタでよいので、より省スペースにすることができ、さらに発熱も抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、交流電源と、交流電源からの交流を全波整流するブリッジ整流回路と、ブリッジ整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサと、交流電源とブリッジ整流回路の交流入力端子との間に直列に接続された複数のリアクタとを有する直流電源装置であって、複数のリアクタどうしの接続点と直流出力端子との間に第１の双方向スイッチを介して接続された第１のコンデンサと、第２の双方向スイッチを介して接続された第２のコンデンサと、ブリッジ整流回路の交流入力端子と直流出力端子との間に第３の双方向スイッチを介して接続された第３のコンデンサと、複数のリアクタどうしの接続点間を開閉する第４の双方向スイッチと、複数のリアクタどうしの接続点とブリッジ整流回路の交流入力端子との間の接続を開閉する第５の双方向スイッチとを有するとともに、交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、平滑コンデンサの両端の電圧を検出する直流電圧検出手段と、負荷電力を検出する負荷電力検出手段と、双方向スイッチ制御手段をさらに備え、前記双方向スイッチ制御手段は、ゼロクロス検出手段と直流電圧検出手段と負荷電力検出手段の出力に基づき、第１の双方向スイッチと、第２の双方向スイッチと、第３の双方向スイッチとを駆動するとしたことにより、第１の双方向スイッチ、第２の双方向スイッチ、第３の双方向スイッチ、第４の双方向スイッチ及び第５の双方向スイッチを切り替えることで、小〜大電力領域において直流出力電圧および力率低下を抑制することができる。また、リアクタを複数使用することで１個当りは数ｍＨ程度のリアクタでよいので、より省スペースにすることができ、さらに発熱も抑えられる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の第１の双方向スイッチを、第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチが開の時は開とするように構成した直流電源装置であり、力率の低下を抑制することができる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１の発明の第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチを、第１の双方向スイッチの接続点よりブリッジ整流回路側にあるリアクタに流れる電流がゼロになった時点で開とするように構成した直流電源装置であり、複数のリアクタに流れる電流が急変することによる電圧サージの発生を回避することができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１の発明の第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチを、交流電源の電圧のゼロクロス点から第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチに電流がゼロになるまでの所定の時間経過後にオフするように構成した直流電源装置であり、複数のリアクタの電流急変によるサージ電圧発生を回避できることができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第１の発明の第４の双方向スイッチあるいは第５の双方向スイッチを、閉とする時に、同時に第１の双方向スイッチ、第２の双方向スイッチあるいは第３の双方向スイッチを開とするように構成した直流電源装置であり、直流出力電圧の急上昇を回避することができる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１の発明の第４の双方向スイッチと第５の双方向スイッチを、交流電源から供給される入力電流が第１の所定値を超えると第４の双方向スイッチと第５の双方向スイッチを閉とし、前記入力電流が前記第１の所定値より小さい第２の所定値を下回ると前記第５の双方向スイッチを開とし、前記入力電流が前記第２の所定値より小さい第３の所定値を下回ると前期第４の双方向スイッチを開とするように構成した直流電源装置であり、負荷の大小を入力電流で判定し、第４の双方向スイッチと第５の双方向スイッチ切り換えることにより直流出力電圧と力率の低下を回避することができる。
第７の発明は、特に、第１〜第６の発明の第１の双方向スイッチの接続点より交流電源側にあるリアクタを、可飽和特性を持たした直流電源装置であり、第１の双方向スイッチの接続点より交流電源側にあるリアクタの小型化が可能である。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１において、ブリッジ整流回路９は４個のダイオード５〜８を単相全波整流回路を形成するように接続された構成となっている。リアクタ２に加えてリアクタ３とリアクタ４がリアクタ２と直列に、かつコンデンサ１３、コンデンサ１５及びコンデンサ１７が接続されている交流ラインに挿入されている。そしてリアクタ２、３の接続点と直流出力端子との間に第１の双方向スイッチ１２と第１のコンデンサ１３を介して接続され、リアクタ２、３の接続点とリアクタ３と第２の双方向スイッチ１４の接続点間が第４の双方向スイッチ１８を介して接続され、また、リアクタ３、４の接続点と直流出力端子との間に第２の双方向スイッチ１４と第２のコンデンサ１５を介して接続され、リアクタ３、４の接続点とリアクタ４と第３の双方向スイッチ１６の接続点間が第５の双方向スイッチ１９を介して接続されている。リアクタ２、３、４のインダクタンスおよび第１のコンデンサ１３、第２のコンデンサ１５及び第３のコンデンサ１７の静電容量は第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１３を以下の動作説明のごとく出力に応じて適切にオン、オフさせた時に、入力電流の高調波がＩＥＣ高調波規制をクリアするような値にあらかじめ設定されている。また、リアクタ２、３、４はほぼ同じ値のインダクタンス値に設定され、さらに第１のコンデンサ１３は第２のコンデンサ１５より大きく、第２コンデンサ１５のコンデンサは第３のコンデンサ１７より大きく設定されている。
【００２１】
以上の構成において図１の回路動作を説明する。まず、出力が比較的小さい領域におい
ては、第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４、第４の双方向スイッチ１８及び第５の双方向スイッチ１９はオフとし、第３の双方向スイッチ１６は従来の直流電源装置と同様の動作を行なう。この時は図２（ａ）に示した通り、第３の双方向スイッチ１６のオン時間は比較的短く、第３のコンデンサ１７の電圧Ｖｃも変動分が少なく直流バイアスされた状態となる。出力が大きくなるにつれて高調波の抑制と直流出力電圧の維持のために、図２の△ｄを減少し、かつ△ｔを増加してゆく。さらに出力が大きくなると△ｄ＝０とし、電圧のゼロクロスから第３の双方向スイッチ１６をオンさせることとなる。また、出力の増加に伴い第３のコンデンサ１７の電圧Ｖｃの変動幅が大きくなり、図２（ｂ）に示すようにやがてゼロと直流出力電圧Ｖｏとの間で変動することとなる。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）は第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９を依然としてオフに保った状態で比較的大出力を出した時の各部動作波形例で、電源電圧を２３０Ｖ、５０Ｈｚ、リアクタ２、３、４のインダクタンスを５ｍＨ、平滑コンデンサ１０の静電容量を３３００μＦ、第３のコンデンサ１７の静電容量を１００μＦとし、入力電力が３．５ｋＷの時のものである。この動作点では直流出力電圧が約２７０Ｖ、力率が９６％と良好な特性を有している。また、入力電流ＩＬ８の高調波も図２（ｃ）に示す通り、ＩＥＣ高調波規制値２４を下回っている。
【００２３】
この状態でさらに負荷を増大して、入力電力が５．０ｋＷになった時の入力電流ＩＬ８と直流出力電圧Ｖｏを図３（ａ）に示す。この動作点では直流出力電圧が約２００Ｖと大幅に低下しており、例えばこの電源装置をＤＣモータ駆動電源として用いる場合に所望のモータ最高回転数が得られない等、電源装置の用途によって支障が生じることが考えられる。また、入力電流ＩＬ８は電源電圧Ｖｉと大きく位相がずれており、その結果力率は約７９％と大幅に低下してしまう。従って従来の回路構成では実用上はもっと小さい出力範囲に抑制されてしまい、出力の拡大ができないという課題を招く。
【００２４】
ここで電圧のゼロクロス点で第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９をオンにすると、リアクタ３、４にはほとんど電流が流れず、リアクタ３、４がバイパスされるような動作となり、見かけ上リアクタのインダクタンスが減少した状態となる。この動作の詳細を図１および図３（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。まず交流電源１の正の半周期において第３の双方向スイッチ１６がオンされると、交流電源１−リアクタ２−第４の双方向スイッチ１８−第５の双方向スイッチ１９−第３の双方向スイッチ１６−第３のコンデンサ１７−ダイオード８−交流電源１の経路で第３のコンデンサ１７に充電電流が流れる。次に第３の双方向スイッチ１６がオフされると、交流電源１−リアクタ２−第４の双方向スイッチ１８−第５の双方向スイッチ１９−ダイオード５−平滑コンデンサ１０−ダイオード８−交流電源１の電流経路が形成され、交流電源１から流れる電流の大半がこの経路を通ることとなる。これにより交流電源１から流れる電流の大半は第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９を経由し、リアクタ３、４を経由して流れる電流はごく僅かな値となる（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
交流電源１の負の半周期において第３の双方向スイッチ１６がオンされると、交流電源１−ダイオード７−平滑コンデンサ１０−第３のコンデンサ１７−第３の双方向スイッチ１６−第５の双方向スイッチ１９−第４の双方向スイッチ１８−リアクタ２−交流電源１の経路で第３のコンデンサ１７の電荷が平滑コンデンサ１０に放電される。次に第３の双方向スイッチ１７がオフされると交流電源１−ダイオード７−平滑コンデンサ１０−ダイオード６−第５の双方向スイッチ１９−第４の双方向スイッチ１８−リアクタ２−交流電源１の電流経路が形成され、交流電源１から流れる電流の大半がこの経路を通ることとなる。これにより交流電源１から流れる電流の大半は第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９を経由し、リアクタ３、４を経由して流れる電流はごく僅かな値となる（図３（ｃ）参照）。
【００２６】
以上の動作により、リアクタ２の電流波形は図３に示すＩＬ８、リアクタ３、４の電流はＩＬ９のようになり、第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９の電流はリアクタ２の電流波形とほぼ同一になる。ここでリアクタ３、４の電流は前述の通り、第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９の導通時にはごく僅かな値となる。このことは第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９をオンにすることによりリアクタ３、４がバイパスされ、そのインダクタンス成分の作用がほとんど無くなったことを意味し、その結果図３（ｂ）の波形に示すように出力電圧Ｖｏは約２７０Ｖと高い値を維持している。また、電源電圧Ｖｉと入力電流ＩＬ８の位相のずれもないため、力率も約９５％と高い値を実現している。
【００２７】
次に、出力がさらに大きい領域においては、第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９はオンのままで、第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１５を従来の直流電源装置と同様の動作を行う。なお、第１のコンデンサ１３と第２のコンデンサ１５の静電容量は第３のコンデンサ１７と同じ１００μＦと設定する。第１の双方向スイッチ１２と第２の双方向スイッチ１４を第３の双方向スイッチ１６と同じ制御で動作させることにより、第１のコンデンサ１３と第２のコンデンサ１５の充放電電流による電流経路が追加される形となるため、より大きい出力の領域において出力電圧Ｖｏと力率を保つことができる。第３の双方向スイッチ１６のみ動作時においては、パルスを限界まで広げても高力率を維持しつつ６．０ｋＷを保つのが限界であったのに対して、第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１６を制御することによって、図４に示すように入力電力が９．０ｋＷで出力電圧Ｖｏは約２７０Ｖと高い値を維持し、力率も約９７％と高い値を実現している。
【００２８】
大出力時において第１のコンデンサ１３、第２のコンデンサ１５及び第３のコンデンサ１７の静電容量を特に大きく設定せずに動作しているために高出力電圧、高力率を維持し、また第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１６を同時に制御することによって、中〜大電力領域を細かく設定することが可能となるので、直流電源装置の制御性が増している。
【００２９】
さらに、リアクタは、通常例えば１５ｍＨと大きい容量のものを用いなければ入力３．５ｋＷ付近で高力率を維持しつつ高調波規制を下回ることは困難であり、さらに高負荷になると発熱しやすくなる。それに対してリアクタ２、３、４は、例えば５ｍＨと比較的小さく設定できるため設置スペースに余裕ができ、負荷に応じてリアクタ２、３、４に流れる電流を切り替えて制御しているので全体的に個々のリアクタの負担は軽減できるため、発熱も抑えられる。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１の第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９が開の時は第１の双方向スイッチ１２と第２の双方向スイッチ１４を開とする。第４の双方向スイッチ１８が開の時に第１の双方向スイッチ１２を動作させると、第１の双方向スイッチ１２の接続点はリアクタ２とリアクタ３の間にあるので、図５（ｂ）の波形に示すようにブリッジ整流回路８の交流入力端子に流れる電流が小さくなるので、第１のコンデンサ１３の充放電電流は図５（ｂ）に示すように歪な形に大きくなる。そのため、リアクタ２に流れる電流は図５（ａ）に示すようになり、力率も８２％と大幅に低下してしまう。そのため、第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９を開として小〜中電力領域にて動作するときは、第１の双方向スイッチ１２あるいは第２の双方向スイッチ１４をオフにして従来の直流電源装置と同様の動作を行うことで、力率が低くなるモードを防ぐことができる。
【００３１】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１の第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９はリアクタ３、４に流れる電流がゼロになった時点で開とする。直流電源装置に求められる出力が低くなってきた場合には、第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９の電流がゼロとなった時点で第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９がオフされる。この動作によりリアクタ２、３、４に流れる電流が急変することによる電圧サージの発生を回避することができる。
【００３２】
（実施の形態４）
実施の形態４では実施の形態１の第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９を交流電源１の電圧のゼロクロス点から第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９の電流がゼロになるまでの所定の時間経過後にオフするようにしている。第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９に流れる電流は図３（ｂ）のＩＬ８とほぼ同一となり、交流半周期の後半にゼロとなる。その電流ゼロ期間に適切なタイミングを設定し、電圧のゼロクロス点からその設定したタイミングまでの所定時間経過後に第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９をオフするようにしている。電圧のゼロクロス点は第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４あるいは第３の双方向スイッチ１６の制御に必要なため既にその検出手段が設けられており、前記制御とすることで特に部品を追加することなく、簡単な制御で第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９の電流がゼロとなる区間でのオフが可能となり、リアクタ２、３、４の電流急変によるサージ電圧発生を回避できることとなる。
【００３３】
（実施の形態５）
実施の形態５では、実施の形態１における第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９を閉とすると同時に第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１６を開とする構成されている。第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第３の双方向スイッチ１６のオンデューティを維持したままで第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９をオンすると、その瞬間に直流出力電圧が数１０Ｖ急上昇し、負荷の挙動に悪影響を与える場合が考えられるが、ここでは第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９をオンすると同時に第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４及び第２の双方向スイッチ１６をオフしているため、それぞれの昇圧、降圧作用が相殺され、直流出力電圧の急上昇を回避することができる。
【００３４】
（実施の形態６）
実施の形態６では、実施の形態１における第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９が交流電源１から供給される入力電流が第１の所定値を超えると第４の双方向スイッチ１８を閉（オン）、第５の双方向スイッチ１９も閉（オン）とし、入力電流が第１の所定値より小さい第２の所定値を下回ると第４の双方向スイッチ１８を閉（オン）、第５の双方向スイッチ１９は開（オフ）とし、入力電流が第２の所定値より小さい第３の所定値を下回ると第４の双方向スイッチ１８、第５の双方向スイッチ１９を開（オフ）とするように構成されている。
【００３５】
図６に示すように比較的負荷が軽く第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９がオフの運転状態から、負荷が大きくなって入力電流ＩＬ８が増加し、第１の所定値を超えると第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９をオンする。そして再び負荷が軽くなり入力電流ＩＬ１０が第３の所定値を下回ると第４の双方向スイッチ１８と第５の双方向スイッチ１９をオフする。ここで第１の所定値は第２の所定値より大きく、第２の所定値は第３の所定値より大きい値に設定されている。また、第４の双方向スイ
ッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９をオンする場合に、それと同時に第１の双方向スイッチ１２、第２の双方向スイッチ１４あるいは第３の双方向スイッチ１６をオフする。
【００３６】
以上の動作により、負荷の大小を入力電流ＩＬ８で判定し、負荷の大きい時には第４の双方向スイッチ１８をオンすることにより直流出力電圧と力率の低下が回避できる。また、第１の所定値は第２の所定値より大きく、第２の所定値は第３の所定値より大きく設定しているため、第４の双方向スイッチ１８あるいは第５の双方向スイッチ１９のオンとオフを繰り返すハンチング現象を回避することができる。
【００３７】
（実施の形態７）
実施の形態７では、リアクタ２に可飽和特性を持たせ、図７に示すようにリアクタ２に流れる電流が所定値ＩＬｏより小さい時には５ｍＨを確保し、電流が所定値ＩＬｏより大きくなるとインダクタンスが減少するような特性としている。この特性を持たせることにより、小〜中電力領域では電源高調波を抑制するのに十分なインダクタンスを確保できるとともに、大電力領域ではインダクタンスが減少するため、リアクタ２での電圧降下、電流位相のずれが抑制され、大出力化にとって有利になる。また、リアクタ２に蓄積する最大エネルギーを小さくできるためリアクタ２の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる直流電源装置は、大出力時の高力率と出力電圧維持の両立が可能となるので、大出力のインバータエアコン等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における直流電源装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における直流電源装置の比較的大出力時の各部動作波形図（ａ）入力電流と直流出力電圧を示す波形図（ｂ）コンデンサの動作波形図（ｃ）高調波成分とＩＥＣ高調波規制値の比較を示す説明図
【図３】（ａ）従来の直流電源装置の大出力時の入力電流と出力電圧を示す波形図（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態１における直流電源装置の大出力時の各部動作波形図
【図４】本発明の実施の形態１における第１の双方向スイッチを制御している時の直流電源装置の大出力時の各部動作波形図
【図５】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態２における直流電源装置の大出力時の各部動作波形図
【図６】本発明の実施の形態６における第４の双方向スイッチ及び第５の双方向スイッチの動作説明図
【図７】本発明の実施の形態７におけるリアクタ２の電流とインダクタンスの特性図
【図８】（ａ）〜（ｄ）従来の直流電源装置の一例に係る構成図
【図９】（ａ）、（ｂ）従来の直流電源装置の一例に係る各部動作波形図（ｃ）同直流電源装置の高調波成分と高調波規制国内ガイドラインとの比較を示す説明図
【符号の説明】
【００４０】
１  交流電源
２  第１のリアクタ
３  第２のリアクタ
４  第３のリアクタ
５〜８  ダイオード
９  ブリッジ整流回路
１０  平滑コンデンサ
１１  負荷
１２  第１の双方向スイッチ
１３  第１のコンデンサ
１４  第２の双方向スイッチ
１５  第２のコンデンサ
１６  第３の双方向スイッチ
１７  第３のコンデンサ
１８  第４の双方向スイッチ
１９  第５の双方向スイッチ
２０  ゼロクロス検出手段
２１  双方向スイッチ制御手段
２２  直流電圧検出手段
２３  負荷電力検出手段
２４  ＩＥＣ高調波規制値
２５  双方向スイッチ駆動信号生成手段
２６  双方向スイッチ駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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