(57)【要約】【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変化させた場合に、効率の低下を防ぐことが可能な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置１０は、力率を改善して直流電圧を出力するＰＦＣ回路１と、ＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する第１の制御部５と、ＰＦＣ回路１の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、出力電圧指令７及びＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御する第２の制御部５と、を備えている。第１の制御部５は、出力電圧指令７に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるようにＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する。【選択図】図１
2019176642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、
前記第１のスイッチ素子を制御することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御部と、
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
出力電圧指令と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とに基づき、前記第２のスイッチ素子を制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御部と、
を備える電源装置であって、
前記第１の制御部は、
前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１の制御部は、
前記力率改善回路の出力電圧における変化量が所定の値より大きい場合、前記変化量を分割して前記力率改善回路の出力電圧を段階的に変化させる、
ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２の制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧における変化量を分割して前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を段階的に変化させる、
ことを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１の制御部は、
前記出力電圧指令により変更される基準電圧に基づいて前記力率改善回路の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項５】
前記第１の制御部は、
前記出力電圧指令に基づいて設定される電圧値と、固定された基準電圧と、に基づいて前記力率改善回路の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項６】
前記出力電圧指令は、
前記第２の制御部を介して前記第１の制御部に与えられる、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項７】
前記第１の制御部は、前記第２の制御部に前記力率改善回路の出力電圧の情報を送信する、
ことを特徴とする請求項６記載の電源装置。
【請求項８】
前記第１制御部及び前記第２制御部は、
１つのマイクロコンピュータにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の電源装置。
【請求項９】
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備える電源装置の制御回路であって、
前記第１のスイッチ素子を制御することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御部と、
出力電圧指令と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とに基づき、前記第２のスイッチ素子を制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御部と、を有し、
前記第１の制御部は、
前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする電源装置の制御回路。
【請求項１０】
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、
スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備える電源装置の制御方法であって、
前記第１のスイッチ素子を制御する第１の制御信号を供給することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御処理と、
出力電圧指令と前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とに基づき、前記第２のスイッチ素子を制御する第２の制御信号を供給することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御処理と、を有し、
前記第１の制御処理は、
前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率を改善して直流（ＤＣ）電圧を出力する力率改善回路とその出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置、その制御回路及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、力率改善回路（以下「ＰＦＣ回路」という。）とＤＣ／ＤＣコンバータを備える電源装置が広く使用されている。
図８は、従来の電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図である。
図８に示すように、電源装置７０は、交流（ＡＣ）電圧３を入力し、力率を改善して直流電圧を出力するＰＦＣ回路７１と、その出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７２とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧を負荷装置４に供給する。通常、ＰＦＣ回路７１は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第１のスイッチ素子を備え、電源装置７０は、その第１のスイッチ素子を制御することにより力率を改善するとともにＰＦＣ回路７１の出力電圧を制御するＰＦＣ出力電圧制御部７５を備えている。又、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第２のスイッチ素子を備え、電源装置７０は、その第２のスイッチ素子を制御することによりＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧を制御するＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部７６を備えている。
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧は、外部より入力される出力電圧指令７によって決定される。なお、ＰＦＣ回路７１は、入力側に設けた整流素子によって整流を行った後、第１のスイッチング素子によって力率の改善を行う構成か、又は、第１のスイッチング素子により整流動作と力率の改善動作を合わせて行う構成が可能である。
【０００３】
図８において、ＰＦＣ出力電圧制御部７５は、ＰＦＣ回路７１より、ＰＦＣ回路７１への入力電圧、入力電流、ＰＦＣ回路７１からの出力電圧などの入力情報８２を得て、その入力情報８２に基づいて第１のスイッチ素子を制御するためのＰＦＣ制御信号８１を生成し、ＰＦＣ回路７１に供給する。
同様に、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部７６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２より、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２からの出力電圧などの入力情報８４を得て、その入力情報８４、及び出力電圧指令７に基づいて、第２のスイッチ素子を制御するためのＤＣ／ＤＣ制御信号８３を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に供給する。
【０００４】
通常、図８に示すように、ＰＦＣ出力電圧制御部７５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部７６とは独立に動作して、ＰＦＣ制御信号８１を生成する。一方、特許文献１〜３には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に接続された負荷装置４の状況等によってＰＦＣ回路７１を制御する電源装置が開示されている。
【０００５】
特許文献１では、停電保持時間を確保しつつ、交流入力電圧の電圧変動に応じて電力変換効率を改善するため、交流入力電圧の変動と負荷の大きさを監視し、その監視結果に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータへの供給電圧を制御する電源装置が開示されている。
特許文献２では、負荷変動による電源効率の低下を防ぐため、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電流の変化量を検出し、その結果によりＰＦＣ回路の出力電圧のゲインを上昇させる電源装置が開示されている。
又、特許文献３では、ＰＦＣ回路の高効率化のため、ＰＦＣ回路への入力電圧値、ＤＣ／ＤＣコンバータから負荷への出力電流値又は負荷からの出力電力値等に基づき、ＰＦＣ回路の出力電圧を制御する電源装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１５４６５２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１００２４４号公報
【特許文献３】特開２０１３−２１８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電源装置７０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の変換効率を常に一定以上の値に保つことは困難であった。通常、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の変換効率は、その入力電圧と出力電圧の比率が、回路中で使用するトランスやインダクタ等の部品に依存した所定の範囲内にあるときに最大となる。一方、従来の電源装置７０においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧を変える場合、ＰＦＣ回路７１の出力電圧は一定に保たれていた。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の出力電圧を変えた場合、その入力電圧と出力電圧の比率が最適な範囲からずれてしまい、ＤＣ／ＤＣコンバータ７２の変換効率は低下していた。
即ち、従来の電源装置７０においては、出力電圧を変えるとＤＣ／ＤＣコンバータ７２の変換効率が低下し、それが電源装置７０全体の効率を低下させる原因となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、上記のような課題を解決し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変化させた場合に、電源装置全体の効率の低下を防ぐことが可能な電源装置、電源装置の制御回路及び電源装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電源装置は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、前記第１のスイッチ素子を制御することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御部と、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、出力電圧指令と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と、に基づき、前記第２のスイッチ素子を制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御部と、を備えている。
ここで、前記第１の制御部は、前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の電源装置の制御回路は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える電源装置の制御回路であって、前記第１のスイッチ素子を制御することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御部と、出力電圧指令と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と、に基づき、前記第２のスイッチ素子を制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御部と、を有し、前記第１の制御部は、前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、ことを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の電源装置の制御方法は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第１のスイッチ素子を備え、力率を改善して直流電圧を出力する力率改善回路と、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの第２のスイッチ素子を備え、前記力率改善回路の出力電圧を所定電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える電源装置の制御方法であって、前記第１のスイッチ素子を制御することにより前記力率改善回路の出力電圧を制御する第１の制御処理と、出力電圧指令と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と、に基づき、前記第２のスイッチ素子を制御することにより前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を制御する第２の制御処理と、を有している。
ここで、前記第１の制御処理は、前記出力電圧指令に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるように前記力率改善回路の出力電圧を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電源装置、電源装置の制御回路及び電源装置の制御方法によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変える場合、その出力電圧に応じてＰＦＣ回路の出力電圧を変化させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧と出力電圧の比が常に最適な値となるように制御することが可能となる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率の低下を防ぐことができる。
【００１３】
以上より、本発明では、電源装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を変化させた場合に、電源装置全体の効率の低下を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図
【図２】本発明の実施例１における電源装置の回路構成の一例を示す概略の回路図
【図３】本発明の実施例２における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図
【図４】本発明の実施例２における電源装置の詳細な制御方法の手順を示すフローチャート
【図５】本発明の実施例２の変形例における電源装置の詳細な制御方法の手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施例３における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図
【図７】本発明の実施例３における電源装置の回路構成の一例を示す概略の回路図
【図８】従来の電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１６】
（実施例１の電源装置の基本構成）
図１は、本発明の実施例１における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図である。
図１に示すように、本実施例１の電源装置１０は、交流電圧３を入力し、力率を改善して直流電圧を出力するＰＦＣ回路１と、その出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を負荷装置４に供給する構成になっている。ＰＦＣ回路１は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第１のスイッチ素子を備え、又、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第２のスイッチ素子を備えている。
電源装置１０は、第１のスイッチ素子を制御することにより力率を改善するとともにＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する第１の制御部であるＰＦＣ出力電圧制御部５と、第２のスイッチ素子を制御することによりＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御する第２の制御部であるＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６と、を備えている。ＰＦＣ出力電圧制御部５及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６により、電源装置１０の制御回路が構成されている。
【００１７】
（実施例１の電源装置における基本構成の制御方法）
図１に示すように、本実施例１において、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２より、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電圧などの入力情報１４を得て、その入力情報１４、及び外部より入力される出力電圧指令７に基づいて、第２のスイッチ素子を制御するための第２の制御信号であるＤＣ／ＤＣ制御信号１３を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に供給する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧は、出力電圧指令７により指定された値に制御される。
【００１８】
一方、ＰＦＣ出力電圧制御部５は、ＰＦＣ回路１より、ＰＦＣ回路１への入力電圧、入力電流、ＰＦＣ回路１からの出力電圧などの入力情報１２を得て、その入力情報１２と出力電圧指令７とに基づいて、第１のスイッチ素子を制御するための第１の制御信号であるＰＦＣ制御信号１１を生成し、ＰＦＣ回路１に供給する。
本実施例１のＰＦＣ出力電圧制御部５では、出力電圧指令７により得られるＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の情報を入力することにより、ＰＦＣ回路１の出力電圧、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の比が所定の範囲内となるようにＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する。
【００１９】
（実施例１の電源装置の回路構成例）
図２は、本発明の実施例１における電源装置の回路構成の一例を示す概略の回路図である。
【００２０】
図２において、ＰＦＣ回路１は、入力された交流電圧３を整流するための４つのダイオードのブリッジ接続により構成された整流部８と、第１のスイッチ素子（例えば、ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ、以下単に「ＦＥＴ」という。）２１を有する力率改善部９と、により構成されている。力率改善部９は、整流部８の正極側ラインに直列に接続されたインダクタ２２と、インダクタ２２の出力側と負極側ラインの間に接続されたＦＥＴ２１と、を備えている。出力側にはＦＥＴ２１と並列に接続された平滑用のコンデンサ２３を備えている。ＰＦＣ回路１の出力部には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力部が接続されている。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、入力の正極側ラインに１次側が接続された絶縁トランス３２と、絶縁トランス３２の１次側の他端と入力の負極側ラインとの間に接続された第２のスイッチ素子（例えば、ＦＥＴ）３１と、を備えている。絶縁トランス３２の２次側には、ダイオード３３、ダイオード３４、インダクタ３５、及び正極出力端子３７と負極出力端子３８間に接続された平滑用のコンデンサ３６からなる回路を備えている。ここで、絶縁トランス３２の２次側の正極側にダイオード３３のアノードが接続され、ダイオード３３のカソードには、アノードが負極側出力端子３８に接続されたダイオード３４のカソードと、インダクタ３５が接続され、インダクタ３５の出力側は正極出力端子３７に接続されている。
【００２２】
ＰＦＣ出力電圧制御部５は、ＰＦＣ回路１から、力率改善部９への入力電圧２５、入力電流２６及び出力電圧２７を、入力情報１２として入力し、更に出力電圧指令７を入力し、これらの情報に基づいてフィードバック制御を行い、ＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する構成になっている。ここで、入力電圧２５は入力の正極側ラインから、入力電流２６は入力の負極側ラインから、出力電圧２７は出力部の正極側ラインから、それぞれ公知の電圧センサ、電流センサを用いて検出し、入力される。
ＰＦＣ出力電圧制御部５は、ＰＦＣ基準電圧設定回路５１、演算増幅器５２、５４、乗算器５３、信号発生器５５、比較器５６、及び駆動回路５７を備えている。ＰＦＣ基準電圧設定回路５１には出力電圧指令７が入力し、ＰＦＣ基準電圧設定回路５１の出力と出力電圧２７が演算増幅器５２に入力する構成となっている。演算増幅器５２の出力と入力電圧２５が乗算器５３に入力し、乗算器５３の出力と入力電流２６が演算増幅器５４に入力するように構成されている。更に、演算増幅器５４の出力と信号発生器５５の出力が比較器５６に入力し、比較器５６の出力が駆動回路５７に入力するように構成されている。駆動回路５７はＰＦＣ制御信号１１を出力する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から、その出力電圧３９を、入力情報１４として入力し、更に出力電圧指令７を入力し、これらの情報に基づいてフィードバック制御を行い、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御する構成になっている。出力電圧３９は出力部の正極側ラインから、公知の電圧センサを用いて検出し、入力される。
ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６は、ＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路６１、演算増幅器６２、比較器６３、信号発生器６４、及び駆動回路６５を備えている。ＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路６１には出力電圧指令７が入力し、ＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路６１の出力と出力電圧３９が演算増幅器６２に入力する構成となっている。演算増幅器６２の出力と信号発生器６４の出力が比較器６３に入力し、比較器６３の出力が駆動回路６５に入力するように構成されている。駆動回路６５はＤＣ／ＤＣ制御信号１３を出力する。
【００２４】
（実施例１の電源装置における回路構成例の制御方法）
先ず、ＰＦＣ出力電圧制御部５内のＰＦＣ基準電圧設定回路５１において、入力される出力電圧指令７に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧、即ちＰＦＣ回路１の出力電圧２７とＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９の比が所定の範囲内となるように、ＰＦＣ回路１の出力電圧の値が基準電圧として設定される。その基準電圧と出力電圧２７とが演算増幅器５２において比較される。その比較結果は乗算器５３において入力電圧２５と乗算処理され、その乗算処理結果が、演算増幅器５４において入力電流２６と比較される。この比較結果は、比較器５６において、信号発生器５５から出力される三角波状の高周波のキャリヤ信号により、パルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」という。）に変換される。このＰＷＭ信号は、駆動回路５７により増幅されて、ＦＥＴ２１を駆動するスイッチング信号であるＰＦＣ制御信号１１として、ＦＥＴ２１のゲートに供給される。
ＰＦＣ回路１では、次のように動作する。
交流電圧３が整流部８で整流され、正電圧が正極側ラインに生ずる。ＦＥＴ２１のゲートへの印加電圧が０の時にＦＥＴ２１はオフ状態となり、インダクタ２２を経由してコンデンサ２３への充電電流が流れる。ＦＥＴ２１に所定の正電圧が印加されてオン状態となった時は、ＦＥＴ２１を経路して正極側ラインから負極側ラインに電流が流れる。このようなＦＥＴ２１のオン／オフ動作を、高周波の基本周波数を有するＰＷＭ信号であるＰＦＣ制御信号１１により制御することにより、入力電流２６が制御されて力率が改善され、同時に出力電圧２７が制御される。この結果得られるＰＦＣ回路１の出力電圧２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２へ供給される。
【００２５】
次に、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６内のＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路６１において、入力される出力電圧指令７に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９が所定の値となるように、その出力電圧の設定値が基準電圧として設定される。その基準電圧と出力電圧３９とが演算増幅器６２において比較される。その比較結果は、比較器６３において、信号発生器６４から出力される三角波状の高周波のキャリヤ信号により、高周波のパルス信号に変換される。このパルス信号は、駆動回路６５により増幅されて、ＦＥＴ３１を駆動するスイッチング信号であるＤＣ／ＤＣ制御信号１３として、ＦＥＴ３１のゲートに供給される。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２では、次のように動作する。
ＦＥＴ３１のゲートに所定の正電圧が印加されてオン状態となった時、絶縁トランス３２の１次側に電流が流れ、２次側に誘導起電力が発生する。この結果、ダイオード３３、インダクタ３５を通してコンデンサ３６に充電電流が流れ、同時にインダクタ３５にエネルギーが蓄えられる。ＦＥＴ３１のゲートに印加される電圧が０となり、オフとなった時は、インダクタ３５による誘導起電力によりコンデンサ３６に充電電流が流れる。これにより、入力された出力電圧２７が所定の出力電圧３９に変換され、正極出力端子３７及び負極出力端子３８から出力されて、図１中の負荷装置４に供給される。
【００２６】
（実施例１の効果）
本実施例１の電源装置１０と、ＰＦＣ出力電圧制御部５及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６からなる制御回路と、電源装置１０の制御方法と、によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９を変える場合、その出力電圧に応じてＰＦＣ回路の出力電圧２７を変化させることによって、ＰＦＣ回路１の出力電圧２７、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９の比が常に最適な値となるように制御することが可能となる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の変換効率の低下を防ぐことができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９を変化させた場合に、電源装置１０全体の効率の低下を防ぐことが可能になる。
【実施例２】
【００２７】
（実施例２の電源装置の基本構成）
図３は、本発明の実施例２における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図である。
図３に示すように、本実施例の電源装置２０は、交流電圧３を入力し、力率を改善して直流電圧を出力するＰＦＣ回路１と、その出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を負荷装置４に供給する。
ＰＦＣ回路１は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第１のスイッチ素子を備え、又、ＤＣ／ＤＣコンバータ２は、スイッチング信号によりオン／オフ動作する少なくとも１つの図示しない第２のスイッチ素子を備えている。ＰＦＣ回路１とＤＣ／ＤＣコンバータ２は、それぞれ実施例１と同様な機能、構成を有している。
電源装置２０は、第１のスイッチ素子を制御することにより力率を改善するとともにＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する第１の制御部であるＰＦＣ出力電圧制御部１５と、第２のスイッチ素子を制御することによりＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を制御する第２の制御部であるＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６とを備えている。ＰＦＣ出力電圧制御部１５及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６により、電源装置２０の制御回路が構成されている。
【００２８】
本実施例２において、ＰＦＣ出力電圧制御部１５は、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６より送られる出力電圧指令７を受信し、且つ、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６へＰＦＣ回路１の出力電圧２７を送信するための送受信部１７を有している。一方、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６は、ＰＦＣ出力電圧制御部１５内の送受信部１７から送られるＰＦＣ回路１の出力電圧２７を受信し、且つ、ＰＦＣ出力電圧制御部１５内の送受信部１７へ出力電圧指令７を送信するための送受信部１８を有している。
【００２９】
（実施例２の電源装置における基本構成の制御方法）
実施例２においても、電源装置２０の基本的な制御方法は実施例１と同様である。
即ち、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２より、ＤＣ／ＤＣコンバータ２からの出力電圧などの入力情報１４を得て、その入力情報１４、及び外部より入力される出力電圧指令７に基づいて、第２のスイッチ素子を制御するための第２の制御信号であるＤＣ／ＤＣ制御信号１３を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２に供給する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧は、出力電圧指令７により指定された値に制御される。
一方、ＰＦＣ出力電圧制御部１５は、ＰＦＣ回路１より、ＰＦＣ回路１への入力電圧、入力電流、ＰＦＣ回路１からの出力電圧などの入力情報１２を得て、その入力情報１２と、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部１６内の送受信部１８から送られてくる出力電圧指令７と、に基づいて、第１のスイッチ素子を制御するための第１の制御信号であるＰＦＣ制御信号１１を生成し、ＰＦＣ回路１に供給する。
【００３０】
但し、本実施例２においては、出力電圧指令７によって設定されるＰＦＣ回路１の出力電圧における変化量が所定の値より大きい場合、その変化量を分割してＰＦＣ回路１の出力電圧を段階的に変化させる。更にこの場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧における変化量も分割してＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧も段階的に変化させる制御を行う。結果として、最終的に、ＰＦＣ回路１の出力電圧、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の比が所定の範囲内となるようにＰＦＣ回路１の出力電圧を制御する。
通常、ＰＦＣ回路１の出力電圧を変える場合、その変化速度が遅いため、変化量が大きい場合、一度に変化させるよりも、その変化量を分割して段階的に変化させる方が、制御が容易となり、確実な制御が可能となる。
【００３１】
（実施例２の電源装置の詳細な制御方法）
図４は、本発明の実施例２における電源装置の詳細な制御方法の手順を示すフローチャートである。本実施例２の詳細な制御方法では、以下のようなステップＳ１〜Ｓ９の手順が実施される。
【００３２】
ステップＳ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｄ１をＶｄ２に変更する出力電圧指令７が来た場合、その出力電圧の変化量は、ΔＶｄ＝Ｖｄ２−Ｖｄ１、となる。この場合、ＤＣコンバータ２の入力電圧と出力電圧の比が所定の範囲内となるようにするため、ＰＦＣ回路１の出力電圧Ｖｐ１をＶｐ２に変更する必要があるとすると、これに対応するＰＦＣ回路１の出力電圧の変化量は、ΔＶｐ＝Ｖｐ２−Ｖｐ１、となる。なお、ΔＶｄ、ΔＶｐの値は、電圧の増減に依存して正、又は負の値となる。
以下では、ΔＶｄ、ΔＶｐをそれぞれＮ（ここで、Ｎは２以上の整数）分割して、段階的に制御する。先ず、設定するＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の基準電圧Ｖｄｒｅｆ、及びＰＦＣ回路１の出力電圧の基準電圧Ｖｐｒｅｆの初期値を、それぞれ変更前の値、Ｖｄ１、Ｖｐ１とする。
【００３３】
ステップＳ２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の基準電圧を目標とする変化量ΔＶｄの１／Ｎだけ変化させ、Ｖｄｒｅｆ＝Ｖｄ１＋ΔＶｄ／Ｎ、とする。
【００３４】
ステップＳ３において、一定の時間待機し、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖｄｏが設定した上記の基準電圧、Ｖｄ１＋ΔＶｄ／Ｎ、に到達したか否かを確認し、基準電圧に到達していればステップＳ５に進む。基準電圧に到達していなければ、ステップＳ３の時間待機に戻ることを繰り返し、到達した段階で、ステップＳ５に進む。
【００３５】
ステップＳ５において、ＰＦＣ回路１の出力電圧の基準電圧を目標とする変化量ΔＶｐの１／Ｎだけ変化させ、Ｖｐｒｅｆ＝Ｖｐ１＋ΔＶｐ／Ｎ、とし、ステップＳ６に進む。
【００３６】
ステップＳ６において、一定の時間待機し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７において、ＰＦＣ回路１の出力電圧Ｖｐｏが設定した上記の基準電圧、Ｖｐ１＋ΔＶｐ／Ｎ、に到達したか否かを確認し、基準電圧に到達していればステップＳ８に進む。基準電圧に到達していなければ、ステップＳ６の時間待機に戻ることを繰り返し、到達した段階で、ステップＳ８に進む。
【００３７】
ステップＳ８において、このステップＳ８までの実施回数を計数し、その実施回数がＮ回に到達していなければ、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２からステップＳ８までの動作を繰り返す。Ｎ回の実施が完了すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が目標値のＶｄ２、ＰＦＣ回路１の出力電圧が目標値のＶｐ２となり、ステップＳ９において、出力電圧の変更が完了し、制御動作が完了する。
【００３８】
（実施例２の効果）
本実施例２の電源装置２０、この電源装置２０の制御回路及び電源装置２０の制御方法によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧を変える場合、その出力電圧に応じてＰＦＣ回路１の出力電圧を変化させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と出力電圧の比が常に最適な値となるように制御することが可能となる。これによりＤＣ／ＤＣコンバータ２の変換効率の低下を防ぐことができる。
更に、本実施例２においては、ＰＦＣ回路１の出力電圧の変化量とＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の変化量をそれぞれ分割して、ＰＦＣ回路１の出力電圧とＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧をそれぞれ段階的に変化させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と出力電圧の比を最適な値とするフィードバック制御が容易となり、且つ、確実な制御が可能となる。
【００３９】
（実施例２の制御方法の変形例）
図５は、実施例２の変形例における電源装置２０の制御方法の手順を示すフローチャートである。この変形例の制御方法では、図４のフローチャートに代えて、以下のような図５のフローチャートにおけるステップＳ１，Ｓ１２〜Ｓ１６の手順が実施される。
【００４０】
ステップＳ１において、図４と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の変化量、ΔＶｄ＝Ｖｄ２−Ｖｄ１、これに対応するＰＦＣ回路１の出力電圧の変化量、ΔＶｐ＝Ｖｐ２−Ｖｐ１、を算出し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の基準電圧Ｖｄｒｅｆ、ＰＦＣ回路１の出力電圧の基準電圧Ｖｐｒｅｆの初期値を、それぞれ変更前の値、Ｖｄ１、Ｖｐ１とする。
【００４１】
ステップＳ１２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧の基準電圧を、目標とする変化量ΔＶｄをＮ分割した値だけ変化させ、Ｖｄｒｅｆ＝Ｖｄ１＋ΔＶｄ／Ｎ、とする。
【００４２】
ステップＳ１３において、ＰＦＣ回路１の出力電圧の基準電圧を、目標とする変化量ΔＶｐをＮ分割した値だけ変化させ、Ｖｐｒｅｆ＝Ｖｐ１＋ΔＶｐ／Ｎ、とする。
【００４３】
ステップＳ１４において、ＰＦＣ回路１の出力電圧及びＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が変化する時間を見込んで設定した一定の時間、待機を行う。
【００４４】
ステップＳ１５において、このステップＳ１５までの実施回数を計数し、その実施回数がＮ回に到達していなければ、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２からステップＳ１５までの動作を繰り返す。Ｎ回の実施が完了すれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧が目標値のＶｄ２、ＰＦＣ回路１の出力電圧が目標値のＶｐ２となり、ステップＳ１６において、出力電圧の変更が完了し、制御動作が完了する。
【００４５】
（実施例２の変形例の効果）
本変形例の制御では、ステップＳ１４の待機時間を適正な値に設定すれば、確実なフィードバック制御を行うことができ、且つ、制御工程を図４のフローチャートに比べて簡略化することができる。
【実施例３】
【００４６】
（実施例３の電源装置の基本構成）
図６は、本発明の実施例３における電源装置の基本的な構成を示すブロック構成図である。
本実施例３の電源装置４０では、ＰＦＣ回路１及びＤＣ／ＤＣコンバータ２が実施例１と同様であり、ＰＦＣ出力電圧制御部４５及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部４６のそれぞれの基本的な機能、動作も実施例１のＰＦＣ出力電圧制御部５及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６と同様である。但し、本実施例３の基本構成においては、ＰＦＣ出力電圧制御部４５へ入力される出力電圧指令７が、ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部４６を介して与えられることが、実施例１とは異なっている。
【００４７】
（実施例３の電源装置の回路構成例）
図７は、本発明の実施例３における電源装置４０の回路構成の一例を示す概略の回路図である。
図７の電源装置４０では、ＰＦＣ回路１とＤＣ／ＤＣコンバータ２の構成は、図２の回路と同様である。
但し、図７のＰＦＣ出力制御回路４５においては、電圧設定回路４２に出力電圧指令７と出力電圧２７が入力し、電圧設定回路４２の出力と固定された基準電圧４３とが演算増幅器４４に入力するように構成されている。
【００４８】
（実施例３の電源装置における回路構成例の制御方法）
図７の電源装置４０において、ＰＦＣ回路１とＤＣ／ＤＣコンバータ２の動作は、図２の回路の動作と同様である。
ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部４６においては、入力される出力電圧指令７が、ＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路４１を介してＰＦＣ出力電圧制御部４５へ入力される。ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部４６は、出力電圧指令７をＰＦＣ出力電圧制御部４５へ送出する部分以外の動作は、図２のＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６と同じである。
【００４９】
ＰＦＣ出力電圧制御部４５においては、電圧設定回路４２において、入力される出力電圧指令７とＰＦＣ出力電圧２７とに基づいて、電圧値が設定され、その設定された電圧値と固定された基準電圧４３とが演算増幅器４４において比較される。上記の設定される電圧値及び基準電圧４３は、ＰＦＣ回路１の出力電圧２７、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９の比が所定の範囲内となるような値に選択される。
ＰＦＣ出力電圧制御部４５において、上記の演算増幅器４４における比較処理以降の動作は、図２のＰＦＣ出力電圧制御部５と同じである。
【００５０】
（実施例３の効果）
本実施例３の電源装置４０、この電源装置４０の制御回路及び電源装置４０の制御方法によれば、実施例１と略同様に、ＰＦＣ回路１の出力電圧２７、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力電圧と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力電圧３９の比が常に最適な値となるように制御することが可能となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の変換効率の低下を防ぐことができる。
【００５１】
（実施例１〜３の他の変形例）
本発明は、上記実施例１〜３及びその変形例に限定されず、更にその他の変形も可能である。この変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。
（ａ）  第１、第２のスイッチ素子は、ＦＥＴ２１，３１に限定されず、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等であってもよい。
（ｂ）  第１、第２のスイッチ素子の数は、それぞれ複数個であってもよい。
（ｃ）  ＰＦＣ回路１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２、ＰＦＣ出力電圧制御部５，４５、及びＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６，４６の構成は、図２及び図７に示した構成に限定されず、公知の様々な回路構成が可能である。
（ｄ）  ＰＦＣ出力電圧制御部５，４５とＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６，４６は、それぞれマイクロコンピュータで構成することも可能である。又、ＰＦＣ出力電圧制御部５，４５とＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部６，４６とを１つのマイクロコンピュータにより構成することも可能である。これにより、図４、図５における制御において、電圧情報の共有やフィードバック制御が容易となる。
（ｅ）  出力電圧を分割して段階的に制御する方法は、図４及び図５に示した手順以外の方法も可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１，７１      ＰＦＣ回路
２，７２      ＤＣ／ＤＣコンバータ
３      交流電圧
４      負荷装置
５，１５，４５，７５      ＰＦＣ出力電圧制御部
６，１６，４６，７６      ＤＣ／ＤＣ出力電圧制御部
７      出力電圧指令
８      整流部
９      力率改善部
１０，２０，４０，７０      電源装置
１１，８１      ＰＦＣ制御信号
１２，１４，８２，８４      入力情報
１３，８３      ＤＣ／ＤＣ制御信号
１７，１８      送受信部
２１，３１      ＦＥＴ
２２，３５      インダクタ
２３，３６      コンデンサ
２５      入力電圧
２６      入力電流
２７，３９      出力電圧
３２      トランス
３３，３４      ダイオード
３７      正極出力端子
３８      負極出力端子
４１，６１      ＤＣ／ＤＣ基準電圧設定回路
４２      電圧設定回路
４３      基準電圧
４４，５２，５４，６２      演算増幅器
５１      ＰＦＣ基準電圧設定回路
５５，６４    信号発生器
５６，６３      比較器
５７，６５      駆動回路
【図１】
2019176642.tif 000003
【図２】
2019176642.tif 000004
【図３】
2019176642.tif 000005
【図４】
2019176642.tif 000006
【図５】
2019176642.tif 000007
【図６】
2019176642.tif 000008
【図７】
2019176642.tif 000009
【図８】
2019176642.tif 000010