(57)【要約】【課題】商用交流電源電圧を直流に変換する変換装置の入力高調波を低減し、力率を改善する力率改善回路としては、昇圧チョッパ回路を用いて交流入力電流を正弦波状に制御し、力率をほぼ１とする回路が知られているが、部品点数が多く、コストが高く、装置が大型になるという課題があった。【解決手段】商用電源電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑するコンデンサを含む平滑回路と、該平滑回路のコンデンサ両端電圧をスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換する変換回路と、前記高周波電圧を絶縁した電圧を整流平滑して直流電圧を得る高周波整流平滑回路とを含む電力変換装置において、前記高周波整流平滑回路は、１個または複数の整流ダイオードからなる整流回路と、第１の平滑リアクトルと、第１の平滑コンデンサとで構成され、前記第１の平滑リアクトルは２次巻線を有し、該２次巻線と第２の平滑リアクトルとの直列回路を、商用電源電圧を整流する整流器の直流出力と、該整流器の出力を平滑する第２の平滑コンデンサとの間に接続する。【選択図】  図１
2004222445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑するコンデンサを含む平滑回路と、該平滑回路のコンデンサ両端電圧をスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換する変換回路と、前記高周波電圧を絶縁した電圧を整流平滑して直流電圧を得る高周波整流平滑回路とを含む電力変換装置において、
前記高周波整流平滑回路は、１個または複数の整流ダイオードからなる整流回路と、第１の平滑リアクトルと、第１の平滑コンデンサとで構成され、前記第１の平滑リアクトルは２次巻線を有し、該２次巻線と第２の平滑リアクトルとの直列回路を、商用電源電圧を整流する整流器の直流出力と、該整流器の出力を平滑する第２の平滑コンデンサとの間に接続したことを特徴とする電力変換装置の力率改善回路。
【請求項２】
商用電源電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑するコンデンサを含む平滑回路と、該平滑回路のコンデンサ両端電圧をスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換する変換回路と、前記高周波電圧を絶縁した電圧を整流平滑して直流電圧を得る高周波整流平滑回路とを含む電力変換装置において、
前記高周波整流平滑回路は、１個または複数の整流ダイオードからなる整流回路と、第１の平滑リアクトルと、第１の平滑コンデンサとで構成され、前記第１の平滑リアクトルは２次巻線を有し、該２次巻線を、商用電源電圧を整流する整流器の直流出力と、整流器の出力を平滑する第２の平滑コンデンサとの間に接続したことを特徴とする電力変換装置の力率改善回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用交流電源電圧を直流に変換し、この直流電圧からスイッチング回路を用いて絶縁変換された別の直流電圧を作り出す変換装置において、商用交流電源の入力高調波を低減し、交流入力力率を改善する力率改善回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用交流電源電圧を直流に変換する変換装置の入力高調波を低減し、力率を改善する力率改善回路としては、昇圧チョッパ回路を用いて交流入力電流を正弦波状に制御し、力率をほぼ１とする回路が知られている（例えば特許文献１参照）。従来例として、図３に特許文献１に記載された回路を簡略化した回路例を示す。図３の回路は、リアクトル１５，ダイオード１７，スイッチ素子１６，および制御回路１８からなる昇圧チョッパ型の力率改善回路の出力側に平滑コンデンサ４を接続し、その出力側にＭＯＳＦＥＴ５，絶縁トランス６，ダイオード７，８，９，平滑リアクトル１９，平滑コンデンサ１０，制御回路１２からなるフォワードコンバータを接続した例である。また、１１はフォワードコンバータの出力に接続される負荷である。また、１は商用交流電源，２は交流電源側に流れる高周波電流を低減するローパスフィルタである。
このような構成において、制御回路１８はコンデンサ４の電圧を一定の直流電圧に保ちつつ、交流入力電流を正弦波状になるようにＭＯＳＦＥＴ１６をオンオフ制御する。また、制御回路１２は、コンデンサ１０の電圧を一定の直流電圧にするようにＭＯＳＦＥＴ５をオンオフ制御する。このような動作により、交流入力電流を高力率に保ちながら、絶縁された直流出力電圧を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６４５５６（６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来回路では、入力力率がほぼ１の制御が可能であるが、部品点数が多く、コストが高く、装置の小形化の妨げとなっている。また、家電製品などに使用する電源回路の場合は、入力力率が必ずしも１である必要がない場合も多い。従って、この発明の課題は、少ない部品点数で、簡易に力率を改善できる回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、商用電源電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑するコンデンサを含む平滑回路と、該平滑回路のコンデンサ両端電圧をスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換する変換回路と、前記高周波電圧を絶縁した電圧を整流平滑して直流電圧を得る高周波整流平滑回路とを含む電力変換装置において、前記高周波整流平滑回路は、１個または複数の整流ダイオードからなる整流回路と、第１の平滑リアクトルと、第１の平滑コンデンサとで構成され、前記第１の平滑リアクトルは２次巻線を有し、該２次巻線と第２の平滑リアクトルとの直列回路を、商用電源電圧を整流する整流器の直流出力と、該整流器の出力を平滑する第２の平滑コンデンサとの間に接続する。
【０００６】
請求項２の発明では、商用電源電圧を整流する整流器と、整流された電圧を平滑するコンデンサを含む平滑回路と、該平滑回路のコンデンサ両端電圧をスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換する変換回路と、前記高周波電圧を絶縁した電圧を整流平滑して直流電圧を得る高周波整流平滑回路とを含む電力変換装置において、前記高周波整流平滑回路は、１個または複数の整流ダイオードからなる整流回路と、第１の平滑リアクトルと、第１の平滑コンデンサとで構成され、前記第１の平滑リアクトルは２次巻線を有し、該２次巻線を、商用電源電圧を整流する整流器の直流出力と、整流器の出力を平滑する第２の平滑コンデンサとの間に接続する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の請求項１に基づいた実施形態を示す回路図である。なお、図３の従来例と同一の機能を有するものには同一記号を付してその説明を省略する。図２は、図１の回路の動作を説明する動作波形図である。
図１において、１３は図３の平滑リアクトル１９の代わりに接続する２次巻線付きリアクトルである。１４は二次巻線付きリアクトル１３の２次巻線に発生する電圧を平滑する、平滑リアクトルである。
なお、上記平滑リアクトル１４は、２次巻線付きリアクトル１３のリーケージインダクタンスで代用が可能であり、省略することもできる（請求項２）。
【０００８】
図１の動作について、図２を参照して説明する。
２次巻線付きリアクトル１３の１次巻線１３ａには、ＭＯＳＦＥＴ５がオンした時に、絶縁トランス６の２次巻線の巻き終わりから巻き始めの極性で発生する電圧と平滑コンデンサ１０の両端電圧（直流出力電圧）との差電圧が印加され、ＭＯＳＦＥＴ５がオフした時に、ダイオード９がオン状態となり、平滑コンデンサ１０の電圧である直流出力電圧が逆極性で印加される。
さらに、絶縁トランス１３の２次巻線１３ｂには、１次巻線１３ａとの巻数比で決まる高周波電圧Ｖｓが発生する。この高周波電圧Ｖｓと整流ダイオードブリッジ３の出力電圧Ｖｄとの和（Ｖｓ＋Ｖｄ）が、平滑コンデンサ４の電圧Ｖｃを越えると、整流ダイオードブリッジ３が導通し、整流ダイオードブリッジ３の出力側に高周波電流Ｉｄが流れる。
この高周波電流Ｉｄはローパスフィルタ２により高周波成分が抑制され、交流電源側には正弦波状の電流Ｉｉｎが流れるので、力率が改善されることになる。平滑リアクトル１４は（Ｖｓ＋Ｖｄ）の電圧の各高周波電圧のピーク値付近で平滑コンデンサ４が充電されるのを防ぎ、各高周波電圧発生期間において、整流ダイオードブリッジ３の導通期間を拡大する作用をする。
【０００９】
また、請求項２は、図１に示した請求項１の回路から平滑リアクトル１４を削除した構成である。この構成は、２次巻線付きリアクトル１３のリーケージインダクタンスを利用することにより、図１に示す平滑リアクトル１４を不要としている。動作は図１と同様で、整流ダイオードブリッジ３の導通期間が拡大され、同様に交流電源側の力率が改善される。
図１においては、高周波整流平滑回路として、１個の整流ダイオード８と、第１の２次巻線付きリアクトル１３と、第１の平滑コンデンサ１０と、還流用のダイオード９とからなる構成を示したが、ダイオード８，９の代わりにブリッジ回路に代表される各種の整流回路が適用できることは言うまでもない。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、高周波整流平滑回路の平滑リアクトルを２次巻線付きリアクトルに置き換え、この２次巻線と別の平滑リアクトルの直列回路を、整流ダイオードブリッジの出力と、この出力を平滑する平滑コンデンサとの間に接続することにより、従来方式よりも少ない部品点数で、簡易に力率が改善でき、コストの低減と装置の小形化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の動作を説明するための波形図である。
【図３】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１・・・商用交流電源        ２・・・ローパスフィルタ
３・・・整流ダイオードブリッジ      ４・・・平滑コンデンサ
５・・・ＭＯＳＦＥＴ      ６・・・  絶縁トランス
６ａ・・・絶縁トランス６の１次巻線    ６ｂ・・・絶縁トランス６の２次巻線
６ｃ・・・絶縁トランス６の３次巻線
７，８，９・・・ダイオード      １０・・・平滑コンデンサ
１１・・・負荷      １２・・・制御回路
１３・・・２次巻線付きリアクトル
１３ａ・・・２次巻線付きリアクトル１３の１次巻線
１３ｂ・・・２次巻線付きリアクトル１３の２次巻線
１４・・・平滑リアクトル      １５・・・平滑リアクトル
１６・・・ＭＯＳＦＥＴ      １７・・・ダイオード      １８・・・制御回路
【図１】
2004222445.tif 000003
【図２】
2004222445.tif 000004
【図３】
2004222445.tif 000005