(57)【要約】【課題】商用交流対応の電流検出用ＣＴを用いることなく負荷率によらない精度良い入力電流を検出することができ、低ひずみで動作させることができるＡＣ−ＤＣ電力変換装置を提供する。【解決手段】入力端子間にインダクタ手段を介して２つのスイッチング素子が直列に接続される回路を備えるＡＣ−ＤＣ電力変換装置であって、制御回路３は、一方の入力端子は検出手段１４、１５の両端電圧が入力され、他端の入力端子は出力側でそれぞれカソード側が接続されたダイオードＤ１、Ｄ２を介してダイオードＤ１、Ｄ２のアノード側とそれぞれ接続された増幅手段３１、３２と、増幅手段３１、３２からダイオードＤ１、Ｄ２を介して出力されるそれぞれの信号に基づく入力電流に応じた信号が入力されパルス状の信号を出力するパルス幅制御手段３９とを有し、パルス幅制御手段３９から出力されるパルス状の信号に基づきスイッチング素子１２、１３をオンオフ制御する。【選択図】図１
2014166050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が第１又は第２端子側に接続される昇圧用のインダクタンス手段と、
第１、第２端子間に前記インダクタンス手段を介して直列に接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、
前記第１スイッチング素子と直列に接続される第１検出手段と、
前記第２スイッチング素子と直列に接続される第２検出手段と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とに駆動信号を与える制御回路とを備え、
前記制御回路は、
一方の入力端子は前記第１検出手段からの電圧が入力され、他端の入力端子は出力側でカソード側が接続された第１ダイオードを介して前記第１ダイオードのアノード側と接続された第１増幅手段と、
一方の入力端子は前記第２検出手段からの電圧が入力され、他端の入力端子は出力側でカソード側が接続された第２ダイオードを介して前記第２ダイオードのアノード側と接続された第２増幅手段と、
前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号及び前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介して出力される信号に基づく入力電流に応じた信号が入力されパルス状の信号を出力するパルス幅制御手段とを有し、
前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の信号に基づき前記第１スイッチング素子をオンオフ制御し、前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の信号に基づき前記第２スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とするＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記第１検出手段で検出された第１スイッチング素子に流れる電流に基づく値が基準値よりも大きい場合は前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の前記第１スイッチング素子の駆動信号にかかわらず前記第１スイッチング素子をオフさせ、
前記第２検出手段で検出された第２スイッチング素子に流れる電流に基づく値が基準値よりも大きい場合は前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の前記第２スイッチング素子の駆動信号にかからず前記第２スイッチング素子をオフさせることを特徴とする請求項１に記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項３】
前記パルス幅制御手段には、前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号と前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介しての出力される信号とを加算する加算回路を介して整流された入力電流に応じた信号が入力されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記第１スイッチング素子の逆方向に導通する電流が流れる期間に前記第１スイッチング素子にオン信号を与え、
前記第２スイッチング素子の逆方向に導通する電流が流れる期間に前記第２スイッチング素子にオン信号を与えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
一方の入力端子は前記第１スイッチング素子の逆方向に導通する期間に応じた信号を入力され他端は前記パルス幅制御手段からの出力信号が入力され、前記第１スイッチング素子に与える駆動信号を出力する第１ＯＲ回路と、
一方の入力端子は前記第２スイッチング素子の逆方向に導通する期間に応じた信号を入力され他端は前記パルス幅制御手段からの出力信号が入力され、前記第２スイッチング素子に与える駆動信号を出力する第２ＯＲ回路と、
を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項６】
前記第１スイッチング素子と前記第１検出手段との接続点側と前記第１端子と前記インダクタンス手段との接続点側とに接続される第１半導体素子と、
前記第２スイッチング素子と前記第２検出手段との接続点側と前記第２端子と前記インダクタンス手段との接続点側とに接続される第２半導体素子とを有し、
前記第１端子側が前記第２端子側よりも電圧が高い場合は前記第１端子から少なくとも前記インダクタンス手段と前記第２検出手段と前記第２半導体素子とを有する閉回路が形成され、前記第１端子側が前記第２端子側よりも電圧が低い場合は前記第２端子から少なくとも前記インダクタンス手段と前記第１検出手段と前記第１半導体素子とを有する閉回路が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記第１半導体素子にオン信号を与え、前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記第２半導体素子にオン信号を与えることを特徴とする請求項６に記載のＡＣ−ＤＣ電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力される交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ電力変換装置において、商用交流入力からリアクタを通じて流れる電流をスイッチング素子とダイオードとによる混合ブリッジ回路を介して直流に変換する方式が知られている。この方式では、商用交流入力に対して全波整流ダイオード回路を用いる場合と比べて半導体素子の部品点数を減らし、導通時の損失を低減できるというメリットがある。
【０００３】
混合ブリッジ回路を用いて入力される交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣ電力変換装置としては、負荷低下による入力力率の低下を抑制できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されるＰＷＭコンバータでは、２個のＦＥＴ、２個のＦＥＴのそれぞれの内蔵ダイオードおよび２個のダイオードによって混合ブリッジ回路を構成している。このＰＷＭコンバータでは、入力電流を電流検出回路３によって検出し、電流検出回路  の電流信号に基づき２個のＦＥＴのスイッチング制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１１５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のＰＷＭコンバータでは、商用交流の入力電流を電流検出回路を用いて検出する場合は、商用交流対応の電流検出用ＣＴを用いる必要があり、大型でコストが高くなるというデメリットがある。また、電流検出回路を用いて２個のＦＥＴに流れる電流を検出することができず、２個のＦＥＴの過電流保護を行うためには、別途、２個のＦＥＴに流れる電流の検出回路を設ける必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、商用交流入力に対して全波整流ダイオード回路を用いずに、入力端子間にインダクタ手段を介して２つのスイッチング素子が直列に接続される回路を備えるもので、商用交流対応の電流検出用ＣＴを用いることなく負荷率によらない精度良い入力電流を検出することができ、低ひずみで動作させることができるＡＣ−ＤＣ電力変換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】
【０００７】
本発明に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置は、一端が第１又は第２端子側に接続される昇圧用のインダクタンス手段と、第１、第２端子間に前記インダクタンス手段を介して直列に接続される第１スイッチング素子と第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と直列に接続される第１検出手段と、前記第２スイッチング素子と直列に接続される第２検出手段と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とに駆動信号を与える制御回路とを備え、前記制御回路は、一方の入力端子は前記第１検出手段からの電圧が入力され、他端の入力端子は出力側でカソード側が接続された第１ダイオードを介して前記第１ダイオードのアノード側と接続された第１増幅手段と、一方の入力端子は前記第２検出手段からの電圧が入力され、他端の入力端子は出力側でカソード側が接続された第２ダイオードを介して前記第２ダイオードのアノード側と接続された第２増幅手段と、前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号及び前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介して出力される信号に基づく入力電流に応じた信号が入力されパルス状の信号を出力するパルス幅制御手段とを有し、前記第２増幅手段から前記第２ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の信号に基づき前記第１スイッチング素子をオンオフ制御し、前記第１増幅手段から前記第１ダイオードを介して出力される信号が出力される期間に前記パルス幅制御手段から出力されるパルス状の信号に基づき前記第２スイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＡＣ−ＤＣ電力変換は、商用交流入力に対して全波整流ダイオード回路を用いずに、入力端子間にインダクタ手段を介して２つのスイッチング素子が直列に接続される回路を備えるもので、商用交流対応の電流検出用ＣＴを用いることなく負荷率によらない精度良い入力電流を検出することができ、低ひずみで動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の入力電圧、スイッチング素子１２、１３の駆動信号及びスイッチング素子に流れる電流の一例を示す波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の構成図である。
【００１０】
（第１の実施形態）    
図１、図２によって本発明に係る第１の実施形態のＡＣ−ＤＣ電力変換装置について説明する。図１に、本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の構成図を示す。図１に示されるＡＣ−ＤＣ電力変換装置は、昇圧用のインダクタンス手段１０、１１と入力される交流を直流に変換するダイオードＤ１０、Ｄ１１、及び第１、第２スイッチング素子１２、１３と、第１、第２スイッチング素子１２、１３に流れる電流を検出する第１、第２検出手段１４、１５、第１、第２スイッチング素子１２、１３をオンオフ制御する制御回路３とを備える。このＡＣ−ＤＣ電力変換装置は、第１端子Ｔ１及び第２端子Ｔ２側から入力される交流電力を直流電力に変換させて出力側の第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４側に供給する。
【００１１】
第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２側には、外付けされる例えば商用交流電源からの電力が入力される。第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４側には外付の負荷が接続される。第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２間にはインダクタンス手段１０、１１を介して第１スイッチング素子１２と第２スイッチング素子１３とが直列に接続される。第１スイッチング素子１２は逆並列にダイオード１２Ａが接続され、第２スイッチング素子１３は、逆並列にダイオード１３Ａが接続される。第１検出手段１４は第１スイッチング素子１２と直列に接続され、第２検出手段１５は、第２スイッチング素子１３と直列に接続される。また、インダクタンス手段１０、１１の他端はそれぞれダイオードＤ１０、Ｄ１１を介して第３端子Ｔ３側に接続される。第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４間にはフィルタ用コンデンサ１６が接続され、直流電力を出力する。
【００１２】
図１では、昇圧用のインダクタンス手段として、第１端子Ｔ１側に接続されるインダクタンス手段１０と第２端子Ｔ２側に接続されるインダクタンス手段１１を用いているが、少なくともどちらか一方があればよい。また、第１、第２スイッチング素子１２、１３には、双方向導通が可能な半導体素子、例えばＦＥＴやＩＧＢＴなどを用いる。また、スイッチング素子１２、１３に逆方向に接続されるダイオード１２Ａ、１３Ａは内部ダイオードでも外付けのダイオードであってもよい。
【００１３】
制御回路３は、第１、第２スイッチング素子１２、１３のパルス制御を行う。第１、第２検出手段１４、１５で検出された第１、第２スイッチング素子１２、１３に流れる電流に応じた電圧波形がそれぞれ第１、第２増幅手段として用いるオペアンプ３１、３２に入力される。オペアンプ３１、３２の他端の入力端子は、それぞれオペアンプ３１、３２の出力側でカソード側が接続されたダイオードＤ１、Ｄ２を介して、このダイオードＤ１、Ｄ２のアノード側にそれぞれ接続される。このような構成を採ることにより、ダイオードＤ１、Ｄ２を介してオペアンプ３１、３２から出力される信号は、オペアンプ３１、３２に入力される信号と同程度の精度となる。つまり、オペアンプ３１、３２に入力される信号よりもダイオードＤ１、Ｄ２の電圧降下Ｖｆ分低くならない。
【００１４】
オペアンプ３１側からダイオードＤ１を介した信号及びオペアンプ３２側からダイオードＤ２を介した信号は入力電流に応じた信号としてパルス幅制御手段３９に入力される。図1では、パルス幅制御手段３９には、ダイオードＤ１のアノード側の信号とダイオードＤ２のアノード側の信号とを加算する加算回路３３を介して整流された入力電流に応じた信号が入力される。
【００１５】
力率改善機能を持つパルス幅制御手段３９は、入力電流に応じたパルス状の信号を出力する。パルス幅制御手段３９としては、例えばコントロールＩＣを用いる。なお、パルス幅制御手段３９には、入力電流に応じた信号、すなわち、オペアンプ３１からダイオードＤ１を介して出力される信号及びオペアンプ３２からダイオードＤ２を介して出力される信号に基づく信号が与えられればよいので、これらの信号はパルス幅制御手段３９に例えば直接入力されてもよいし、図１に示すような加算回路３３のような演算回路を通じて入力されてもよい。つまり、オペアンプ３２、３１からダイオードＤ２、Ｄ１を介して出力される信号が出力される期間に、パルス幅制御手段３９から出力されるパルス状の信号に基づき第１、第２スイッチング素子１２、１３がオンオフ制御される。
【００１６】
パルス幅制御手段３９の出力信号は、図１では第１、第２ＯＲ回路３７、３８の一方の入力端子に与えられる。また、ＯＲ回路３７、３８の他端の入力端子には、例えばコンパレータなどの比較手段３５、３６を介して第１又は第２スイッチング素子１２、１３の逆方向に導通する期間に応じた信号がそれぞれ入力される。
【００１７】
過電流保護回路４Ａの一例として、図１では第３増幅手段であるオペアンプ４１、ダイオードＤ３、比較手段４３及びＡＮＤ回路４５を用いる。オペアンプ４１は、一方の入力端子には第１検出手段からの電圧、すなわち、検出手段１４で検出されたスイッチング素子１２に流れる電流に応じた電圧波形が入力され、他端の入力端子にはオペアンプ４１の出力側でアノード側が接続されたダイオードＤ３を介してダイオードＤ３のカソード側が接続される。このため、オペアンプ４１の出力側ではダイオードＤ３を介してスイッチング素子１２を順方向に流れる電流に応じた信号が出力され、比較手段４３に入力される。
【００１８】
ダイオードＤ３を介してオペアンプ４１から出力される信号は、オペアンプ４１に入力される信号と同程度の精度となる。つまり、オペアンプ４１に入力される信号よりもダイオードＤ３の電圧降下Ｖｆ分低くならない。
【００１９】
例えば、コンパレータなどを用いた比較手段４３は、ダイオードＤ３を介してオペアンプ４１の出力側から与えられる信号、すなわちスイッチング素子１２に流れる電流に基づく値が基準値よりも大きい期間をパルス状の波形として出力し、ＡＮＤ回路４５の一端の入力端子に入力される。ＡＮＤ回路４５の他端の入力端子にはＯＲ回路３７の出力信号が入力され、ＡＮＤ回路４５の出力信号はスイッチング素子１２の駆動信号としてスイッチング素子１２に与えられる。ＡＮＤ回路４５は、ダイオードＤ３を介してオペアンプ４１の出力側から与えられる信号が基準値よりも大きい場合は、パルス幅制御手段３９から出力されるパルス状の信号にかかわらず、スイッチング素子１２をオフさせる信号を出力する。なお、過電流検出回路４Ａでは、オペアンプ４１やダイオードＤ３を用いずに、第１検出手段１４で検出された第１スイッチング素子１２に流れる電流に基づく値が比較手段４３に入力され、基準値と比較されてもよい。
【００２０】
過電流保護回路４Ａと同様に、過電流保護回路４Ｂの一例として、図１では第４増幅手段であるオペアンプ４２、ダイオードＤ４、比較手段４４及びＡＮＤ回路４６を用いている。ＡＮＤ回路４６は、ダイオードＤ４を介してオペアンプ４２の出力側から与えられる信号、すなわちスイッチング素子１３を順方向に流れる電流に応じた信号が基準値よりも大きい場合は、パルス幅制御手段３９から出力されるパルス状の信号にかかわらず、スイッチング素子１３をオフさせる信号を出力する。過電流保護回路４Ａ、４Ｂを用いることでスイッチング素子１２、１３に過電流が流れるのを防止することができる。なお、過電流検出回路４Ｂでは、オペアンプ４２やダイオードＤ４を用いずに、第２検出手段１５で検出された第２スイッチング素子１３に流れる電流に基づく値が比較手段４４に入力され、基準値と比較されてもよい。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の動作の一例について図１及び図２を用いて説明する。図２は本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の動作波形図であり、図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の入力電圧Ｖinの一例を示す波形図、図２（ｂ）、図２（ｃ）は第１、第２スイッチング素子１２、１３の駆動信号の一例を示す波形図、図２（ｄ）、図２（ｅ）は第１、第２スイッチング素子１２、１３に流れる電流の一例を示す波形図である。
【００２２】
図２（ａ）の入力電圧は、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が高い場合をプラス側とする。また、図２（ｄ）、（ｅ）に示すスイッチング素子１２、１３に流れる電流は順方向に流れる電流をプラス側とする。
【００２３】
図１に示すＡＣ−ＤＣ電力変換装置は第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２側から入力される交流電力を直流に変換し、出力側の第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４側に供給する。入力される交流電圧が、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が高い、つまり交流電圧の極性がプラスの場合は、第１スイッチング素子１２はオンオフ動作をさせ、第２スイッチング素子１３の逆方向に導通させる。逆に、入力される交流電圧が、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が低い、つまり交流電圧の極性がマイナスの場合は、第１スイッチング素子１２の逆方向に導通させ、第２スイッチング素子１３はオンオフ動作をさせる。
【００２４】
図２を用いて具体的に説明をする。図２の時刻ｔ１で、入力される交流電圧が、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が高くなる、つまり交流電圧の極性がプラスになったとする。制御回路３は、時刻ｔ１に第１スイッチング素子１２の駆動信号を与えて第１スイッチング素子１２を順方向に導通させ、第２スイッチング素子１３に駆動信号を与えて第２スイッチング素子１３の逆方向に導通させる。入力側から電流が、第１端子Ｔ１側からインダクタンス手段１０、第１スイッチング素子１２、第１検出手段１４、第２検出手段１５、第２スイッチング素子１３、インダクタンス手段１１及び第２端子Ｔ２側に流れ、インダクタンス手段１０、１１にエネルギーが蓄積させる。
【００２５】
第１検出手段１４には、第１スイッチング素子１２の順方向の電流が流れる。第４端子Ｔ４側に対して第１端子Ｔ１側の電圧が高いため、第１検出手段１４で検出されたスイッチング素子１２に流れる電流に応じた電圧の極性は第４端子Ｔ４側に対してプラスとなる。第１検出手段１４で検出された電圧はオペアンプ３１の一端の入力端子に入力される。
【００２６】
第２検出手段１５には、第２スイッチング素子１３の逆方向の電流が流れる。第４端子Ｔ４側に対して第１端子Ｔ１側の電圧が高いため、第２検出手段１５で検出された第２スイッチング素子１３に流れる電流に応じた電圧の極性は第４端子Ｔ４側に対してマイナスとなる。第２検出手段１５で検出された電圧はオペアンプ３２の一端の入力端子に入力される。
【００２７】
時刻ｔ２で第１スイッチング素子１２をオフさせる。第２スイッチング素子１３の駆動信号は時刻ｔ１から継続して与えられ、第２スイッチング素子１３の逆方向に継続して電流が流れる。時刻ｔ１からｔ２の間にインダクタンス手段１０、１１に蓄積されたエネルギーは第２スイッチング素子１３を介して第３端子Ｔ３、第４端子Ｔ４側に供給される。
【００２８】
時刻ｔ３に第１スイッチング素子１２の駆動信号を与えて第１スイッチング素子１２を再度順方向に導通させる。交流入力電圧がプラスとなる期間Ｔ１では、時刻ｔ１〜ｔ２のときと同様に時刻ｔ３以降も第１スイッチング素子１２のオンオフ動作を繰り返し行う。図２（ｄ）に示すように、第１スイッチング素子１２には、第１スイッチング素子１２に駆動信号が与えられる期間にプラス側の矩形波状の電流が流れている。一方、第２スイッチング素子１３の電流は、図２（ｅ）に示すように期間Ｔ１にはマイナス側に半波の正弦波状の電流が流れている。期間Ｔ１では、第２スイッチング素子１３に流れる電流はＡＣ−ＤＣ電力変換装置の入力電流と同じである。
【００２９】
交流入力電圧がマイナスとなる期間Ｔ２では、第１スイッチング素子１２にパルス状の駆動信号を与えて第１スイッチング素子１２の逆方向に半波の正弦波状の電流を流す。一方、第２スイッチング素子１３はオンオフ動作を繰り返し行い、図２（ｅ）に示すように、第２スイッチング素子１３に駆動信号が与えられる期間にプラス側の矩形波状の電流が流れている。第１スイッチング素子１２の電流は、図２（ｄ）に示すように期間Ｔ２にはマイナス側に半波の正弦波状の電流が流れる。期間Ｔ２では、第１スイッチング素子１２に流れる電流はＡＣ−ＤＣ電力変換装置の入力電流と同じである。
【００３０】
制御回路３では、オペアンプ３１の一方の入力端子には図２（ｄ）の第１スイッチング素子１２の電流に応じた電圧による信号が入力され、オペアンプ３２の一方の入力端子には、図２（ｅ）の第２スイッチング素子１３の電流に応じた電圧による信号が入力される。オペアンプ３１とオペアンプ３２との出力側ではそれぞれダイオードＤ１、Ｄ２を介して信号が加算回路３３に入力される。加算回路３３では、ダイオードＤ１、Ｄ２を介したオペアンプ３１、オペアンプ３２の出力側の信号が加算され、第１、第２検出手段１４、１５によって第１、第２スイッチング素子１２、１３に流れるマイナス側の半波の正弦波状の電流に応じた電圧に基づく信号、すなわち入力電流をマイナス側で整流した波形に相当する信号がパルス幅制御手段３９に入力される。
【００３１】
パルス幅制御手段３９では、整流された入力電流波形に基づき力率を改善させるための第１スイッチング素子１２又は第２スイッチング素子１３が順方向に導通する期間に与えるオンオフ信号を出力する。パルス幅制御手段３９から出力された信号はＯＲ回路３７、３８の入力端子の一端にそれぞれ入力される。ＯＲ回路３７の他端には、ダイオードＤ１を介してオペアンプ３１の出力側から与えられた第１スイッチング素子１２の逆方向に流れる電流に応じた信号が比較手段３５を介して入力され、ＯＲ回路３７の出力側にはパルス状の信号が出力される。一方、ＯＲ回路３８の他端には、ダイオードＤ２を介してオペアンプ３２の出力側から与えられた第２スイッチング素子１３の逆方向に流れる電流に応じた信号が比較手段３６を介して入力され、ＯＲ回路３８の出力側にはパルス状の信号が出力される。よって、第１、第２検出手段１４、１５から制御回路３に入力される信号と同程度の精度の信号をパルス幅制御手段３９に与えるので、特に電流検出精度の影響を受けやすいゼロクロス近辺においての電流ひずみを低減し、かつ高力率な動作を実現させることができる。
【００３２】
過電流保護回路４Ａ、４Ｂでは、オペアンプ４１、４２の一端の入力端子には第１、第２検出手段１４、１５で検出された第１、第２スイッチング素子１２、１３に流れる電流に応じた電圧波形がそれぞれ入力される。オペアンプ４１、４２の出力側からはそれぞれダイオードＤ３、Ｄ４を介して第１、第２スイッチング素子１２、１３を順方向に流れる電流に応じた信号を出力する。ダイオードＤ３、Ｄ４を介して出力されるオペアンプ４１、４２の信号は、比較手段４３、４４を介して、第１、第２スイッチング素子１２、１３に過電流が流れるのを防止する信号としてＡＮＤ回路４５、４６の一端の入力端子にそれぞれ入力される。ＡＮＤ回路４５、４６の他端の入力端子には、ＯＲ回路３７、３８の出力信号がそれぞれ入力される。よって、過電流保護回路４Ａ、４Ｂを用いれば、第１、第２スイッチング素子１２、１３に過電流が流れるときはパルス幅制御手段３９から出力されるパルス状の信号にかかわらず第１、第２スイッチング素子１２、１３をオフさせることができる。
【００３３】
第１、第２スイッチング素子１２、１３の駆動信号は、それぞれの例えばゲート−ソース間電圧として与えられ、第１、第２スイッチング素子１２、１３がそれぞれ順方向に導通するときにＰＷＭ制御を行う。本発明に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置は、入力電流に相当する信号を特にゼロ電流近辺において高い精度で検出することができ、この検出値に基づいて第１、第２スイッチング素子１２、１３を制御されることによって低ひずみ、かつ高力率で動作させることができる。さらに、本発明に係る過電流保護回路を備えれば、簡単な構成でスイッチング素子の過電流保護機能を備えた動作を実現できる。
【００３４】
なお、第１の実施形態において、第１、第２スイッチング素子１２、１３に内蔵又は外付けされるダイオードが逆並列に接続される場合は、第１、第２スイッチング素子１２、１３の逆方向に流す電流をこの逆並列ダイオードの導通によって流すことができる。この逆並列ダイオードが導通する期間は第１、第２スイッチング素子１２、１３にオン信号の有無に関わらず第１、第２スイッチング素子１２、１３の逆方向に電流が流すことができる。この場合、比較手段３５、３６やＯＲ回路３７、３８を用いなくてもよい。なお、上述の図１、図２を用いて説明した動作のように、第１、第２スイッチング素子１２、１３の逆方向に電流を流す際に、スイッチング素子１２、１３にオン信号を与えて第１、第２スイッチング素子１２、１３を逆方向に導通させる場合は、内部ダイオードを導通させるときよりも導通損失を低減させることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）    
図３を用いて本発明に係る第１の実施形態のＡＣ−ＤＣ電力変換装置について説明する。図３に、本発明の第２の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の構成図を示す。構成において上述の第１の実施形態と異なるのは、第１スイッチング素子１２及び第１検出手段１４の接続点側と第１端子Ｔ１及びインダクタンス手段１０の接続点側との間に半導体素子２１を接続し、第２スイッチング素子１３及び第２検出手段１５の接続点側と第２端子Ｔ２及びインダクタンス手段１１の接続点側との間に半導体素子２２を接続している点である。
【００３６】
本発明の第２の実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力変換装置の動作は、第１の実施形態とほぼ同じであるが、入力される交流電圧が、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が高い、つまり交流電圧の極性がプラスの場合は、半導体素子２２が導通する。逆に入力される交流電圧が、第２端子Ｔ２側に対して第１端子Ｔ１側の方が低い、つまり交流電圧の極性がマイナスの場合は、半導体素子２１が導通する。図３では、スイッチング素子に逆並列にダイオードを接続した半導体素子２１、２２を用いているが、半導体素子２１、２２としてダイオード２１、２２のみを用いてもよい。
【００３７】
第２の実施形態では、インダクタンス手段１０又はインダクタンス手段１１のうち一方は昇圧用として用い、他方のインダクタンス手段１１又はインダクタンス手段１０に流れる電流分を半導体素子２１又は半導体素子２２によって形成される迂回経路に流させることで、インダクタンス手段１１又はインダクタンス手段１０に電流が流れた場合に生じるその電流量に応じた損失分を低減させることができる。
【００３８】
また、第２の実施形態では、第１スイッチング素子１２は、順方向に導通させる場合にオンオフさせる制御を行えばよいので、交流電圧の極性がプラスとなるときに制御信号を与えればよい。第２スイッチング素子１３については、順方向に導通させる場合にオンオフさせる制御を行えばよいので、交流電圧の極性がマイナスとなるときに制御信号を与えればよい。
【００３９】
なお、図３では、半導体素子２１、２２としてダイオードを逆並列に接続したスイッチング素子を用いているが、これらのダイオードは内蔵のダイオードであっても別部品を外付けしたものであってもよい。また、外付けのダイオードやスイッチング素子の内部ダイオードよりも内部インピーダンスの低いスイッチング素子を逆方向に導通させて損失を低減させてもよい。半導体素子２１、２２のスイッチング素子を逆方向に導通させるためのオン信号は、第４端子Ｔ４側から検出手段１４又は１５側の方向に電流が流れる期間に与えればよい。
【００４０】
なお、第１、第２検出手段１４、１５で検出される値や、制御御回路３の増幅手段、比較手段、ＯＲ回路などの演算回路で用いられる信号は、これらの値にある係数を乗除算したり、ある値を加減算等したりといった演算をして得られた値も含まれる。また、駆動信号は、第１、第２スイッチング素子１２、１３や半導体素子２１、２２をオン又はオフさせるための信号であり、電圧、電流などを用いる。駆動信号は、オンやオフの期間ずっと信号を与えるものであっても、トリガーとして短い時間の信号を与えるものであってもよく、特に限定されるものではない。
【００４１】
本発明の電気回路において、接続点とは電気的に接続されて同電位にある部位を言い、物理的に接続された点を言うものではない。また、本発明のＡＣ−ＤＣ電力変換装置における各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。より具体的には、例えば、スイッチング素子、半導体素子、ダイオード、コンデンサ、インダクタンス手段、増幅手段、ＯＲ回路、ＡＮＤ回路などとして記号により例示したものなどは、これら特定の電気素子には限定されず、同様の機能または作用を有する単一の電気素子あるいは複数の電気素子を含む電気回路として構成することができ、これらすべての変形は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４２】
Ｔ１・・・第１端子、Ｔ２・・・第２端子、Ｔ３・・・第３端子、Ｔ４・・・第４端子、１０、１１・・・インダクタンス手段、１２、１３・・・第１、第２スイッチング素子、１２Ａ、１３Ａ・・・逆並列ダイオード、１４、１５・・・第１、第２検出手段、２１、２２・・・半導体素子、３・・・制御回路、３１、３２、４１、４２・・・増幅手段、３３・・・加算回路、３５、３６、４３、４４・・比較手段、３７、３８・・・ＯＲ回路、３９・・・パルス幅制御手段、４５、４６・・・ＡＮＤ回路、Ｄ１〜Ｄ４、Ｄ１０、Ｄ１１・・・ダイオード
【図１】
2014166050.tif 000003
【図２】
2014166050.tif 000004
【図３】
2014166050.tif 000005