(57)【要約】【課題】アクティブフィルタ回路方式のコンバータにあっては、スイッチング手段のオン時に発生するノイズにより、スイッチング手段へのゲート信号が変化して動作が不安定となった。【解決手段】ＡＣ／ＤＣコンバータの力率改善装置は、昇圧コイル（ＤＣＬ）に流す電流をＩＧＢＴ（２）にてスイッチングし、その昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを整流して負荷に供給し、一方、入力電圧と入力電流との波形を電流エラー増幅器（６）にて比較して、両信号の差異をエラー信号（ＩＡｏｕｔ）として検出し、そのエラー信号に基づき、前記ＩＧＢＴを制御することにより、入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させる。その電流エラー増幅器の入力部とＧＮＤとの間にコンデンサ（２１）を接続して、ＩＧＢＴのオン時に発生するノイズをＧＮＤへバイパスさせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧コイルに流す電流をスイッチング素子にてスイッチングし、その昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを整流して負荷に供給し、一方、入力電圧と入力電流との波形の差異を、電流エラー検出手段によりエラー信号として検出し、そのエラー信号に基づき、前記スイッチング素子を制御することにより、入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させるようにしたＡＣ／ＤＣコンバータの力率改善装置において、
前記電流エラー検出手段の入力部に、ノイズをＧＮＤへバイパスさせるための手段を設けたことを特徴とする力率改善装置。
【請求項２】
整流回路の２次側に、昇圧コイルとスイッチング素子とが直列に接続され、そのスイッチング素子と並列に、ダイオードを介して負荷が接続され、一方、入力電圧と入力電流との波形を電流エラー検出手段にて比較して、両信号の差異をエラー信号として検出し、そのエラー信号に基づき、前記スイッチング素子を制御することにより、入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させるようにしたＡＣ／ＤＣコンバータの力率改善装置において、
前記電流エラー検出手段の入力部を、コンデンサにてＧＮＤに接地したことを特徴とする力率改善装置。
【請求項３】
上記コンデンサと直列に抵抗を挿入した請求項２記載の力率改善装置。
【請求項４】
トランジスタを含む整流回路の１次側に昇圧コイルを備え、その整流回路の２次側に負荷が接続され、入力電圧と入力電流との波形を電流エラー検出手段にて比較して、両信号の差異をエラー信号として検出し、そのエラー信号に基づき、前記スイッチング素子を制御することにより、入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させるようにしたＡＣ／ＤＣコンバータの力率改善装置において、
前記電流エラー信号検出手段の入力部を、コンデンサにてＧＮＤに接地したことを特徴とする力率改善装置。
【請求項５】
上記コンデンサと直列に抵抗を挿入した請求項４記載の力率改善装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクティブフィルタ回路方式のＡＣ／ＤＣコンバータに具備される力率改善装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のＡＣ／ＤＣコンバータには力率改善装置が具備される。そのコンバータは典型的に、整流出力に昇圧コイルおよびスイッチ手段であるＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ−ｂｉｐｏｌａｒ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）が直列に接続され、そのＩＧＢＴと並列に、ダイオードを介して負荷が接続されている。そして電流エラー増幅器の出力電圧（ＩＡＯＵＴ）と発振器からの三角波（こられのデバイスや信号については後述）を比較し、その比較結果に基づき、ＩＧＢＴをスイッチング制御することにより、負荷に流れる電流の位相を電源電圧の位相に合致させるようにしている。
【０００３】
このようなコンバータには、起動時や無負荷時に安定した出力を可能としたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、逆のこぎり波と電流の傾きを制御することにより、より高い力率でデューティ比の制限をなくしたものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
また、疑似入力電圧信号発生手段を用いることにより、力率を改善しながら高調波の発生を防止するものがある（例えば特許文献３および４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３７０７２０号「電力変換回路」（［００１３］〜［００２６］、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−１６５２１００号「力率補正回路」（［０００５］〜［００１３］、図１）
【０００８】
【特許文献３】
特開平１０−２７１８２９号「汎用インバータ用整流回路」（［００１４］〜［００２１］、図４）
【０００９】
【特許文献４】
特開平１０−３３７０３２号「汎用インバータ用整流回路」（［００１５］〜［００２６］、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＩＧＢＴオン時のノイズが乗ることにより、ＩＡＯＵＴ電圧もノイズの影響を受け不安定となる。一方、ＡＣ入力電流の各９０°（サインカーブの上ピーク値）では、ＩＧＢＴのオン時間を短くするため、前記ＩＡＯＵＴ電圧は三角波の最小値に近づいており、そのため、ＩＡＯＵＴ電圧がＡＣ入力電流の９０°近辺で三角波の最小値よりも低くなるポイントが発生し、その場合にはＩＧＢＴはスイッチオンせず、キャリア飛びが発生した。
【００１１】
この発明は、アクティブフィルタ回路方式のＡＣ／ＤＣコンバータに具備される力率改善装置に関するものであ、特にノイズ対策を施した力率改善装置に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ＡＣ／ＤＣコンバータの力率改善装置は、昇圧コイル（ＤＣＬ）に流す電流をスイッチング素子（ＩＧＢＴ）にてスイッチングし、その昇圧コイルに蓄えられたエネルギーを整流して負荷に供給し、一方、入力電圧と入力電流との波形を電流エラー増幅器（６）にて比較して、両信号の差異をエラー信号（ＩＡｏｕｔ）として検出し、そのエラー信号に基づき、前記スイッチング素子を制御することにより、入力電流の位相を入力電圧の位相に合致させるようにしたものである。その電流エラー増幅器の入力部とＧＮＤとの間に、コンデンサ（２１）または、コンデンサと抵抗との直列接続したものを接続して、スイッチング素子のオン時に発生するノイズをＧＮＤへバイパスさせる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１を示す。交流入力Ｖｉを整流する整流回路（ダイオードブリッジ）ＤＢの出力側の（＋）には、昇圧コイルＤＣＬおよびダイオードＤ１介して負荷１およびコンデンサＣｏが接続される。そして、昇圧コイルＤＣＬとダイオードＤの接続点と、（−）側との間にＩＧＢＴ２が接続される。
【００１４】
負荷１の端子電圧は、電圧エラー増幅器３の一方の入力部に供給され、他方の入力部には、基準電圧源４が接続される。電圧エラー増幅器３の出力（基準電圧との差異であるエラー電圧ＶＡｏｕｔ）は、掛算器５に入力され、この掛算器５には、入力電圧（全波整流直後の脈流電圧）として、整流回路ＤＢの（＋）電圧も入力される。掛算器５の乗算出力（入力電圧にＶＡｏｕｔを乗じたＭＰｏｕｔ）は、電流エラー増幅器６の一方の入力部に入力され、他方の入力部には、前記（−）側に流れる入力電流（脈流）の値が、電流検出抵抗Ｒｓを含む電流検出回路７により電圧信号として入力される。
【００１５】
電流エラー増幅器６の出力（入力電圧波形と入力電流波形との差異であるエラー電圧ＩＡｏｕｔ）は、比較器８の一方の入力部に入力され、この比較器８の他方の入力部には、発振器９で生成される三角波が入力される。
【００１６】
この比較器８では、図２に示すように、エラー出力ＩＡｏｕｔが三角波より上回っている時に、所定の信号を駆動回路１０に送出する。その駆動回路１０は、前記所定の信号を受けて、ＩＧＢＴ２のゲートにゲートオン信号を供給する。
【００１７】
ここまでの回路構成は、アクティブフィルタ回路方式による従来のコンバータ回路と同じであり、この構成により、負荷に流れる電流の位相が電源電圧の位相に合致して力率が向上する。しかし、上述したように、ＩＧＢＴ２のオン時に発生したノイズが、掛算器５の乗算出力ＭＰｏｕｔのラインに乗り、電流エラー増幅器６の出力ＩＡｏｕｔが不安定となる結果、エラー出力ＩＡｏｕｔが三角波よりも下回り、その場合にはゲートオン信号が出力されなくなり、スイッチング時のキャリア飛びが生じるという課題があった。
【００１８】
そこで本実施の形態１では、電流検出回路７における乗算出力ＭＰｏｕｔのラインをコンデンサ２１を介してＧＮＤに接地している。これにより、ＩＧＢＴ２のオン時に発生したノイズは、ＭＰｏｕｔラインからＧＮＤにバイパスされ、電流エラー増幅器６にノイズが入力されなくなるため、ＩＧＢＴ２のスイッチング時のキャリア飛びが抑制される。
【００１９】
実施の形態２．
図３に本発明の実施の形態２を示す。この図３では、コンデンサ２１に抵抗２２を直列に接続している。コンデンサ２１で接地した図１の回路では、乗算出力ＭＰｏｕｔのラインインピーダンスが低くなり過ぎ、掛算器５の出力ＭＰｏｕｔでコンデンサ２１の充電時に、ＭＰｏｕｔのラインが振動することがある。その場合、ＭＰｏｕｔのラインにノイズが乗った時と同じように、ＩＧＢＴ２のスイッチング時のキャリア飛びが生じる。
【００２０】
しかし、図３のようにコンデンサ２１と直列に抵抗２２を接続しておけば、前述のような振動が防止（減衰）されるため、ＭＰｏｕｔのラインは安定し、ＩＧＢＴ２のスイッチング時のキャリア飛びは発生しない。
【００２１】
実施の形態３．
図４に本発明の実施の形態３を示す。この図４は、整流回路にハーフブリッジ（２個のダイオードと２個のＩＧＢＴ２０によるブリッジ）ＨＢを用いた回路である。このＩＧＢＴ２０は、図１におけるＩＧＢＴ２と同じ機能を果たすものであるため、昇圧コイルＡＣＬは、ハーフブリッジＨＢのＡＣ側のラインにそれぞれ設けられる。そして、ハーフブリッジＨＢのＡＣ入力部が、ダイオードＤ２を通じて電流検出回路７の電流検出抵抗Ｒｓに接続される。駆動回路１０よりのゲート信号は、ＩＧＢＴ２０のそれぞれのゲートに供給される。
【００２２】
図１のダイオードＤ１は省かれているが、その他は図１の回路と同様であり、電流検出回路７におけるＭＰｏｕｔラインにはコンデンサ２１が接続される。動作としては図１の回路の場合と同じであり、ＩＧＢＴ２０のオン時に発生したノイズは、ＭＰｏｕｔラインからコンデンサ２１を通じてＧＮＤにバイパスされ、電流エラー増幅器６にノイズが入力されなくなるため、ＩＧＢＴ２０のスイッチング時のキャリア飛びが抑制される。
【００２３】
実施の形態４．
図５に本発明の実施の形態４を示す。この図５は、図４の回路において、コンデンサ２１と直列に抵抗２２を接続している。従って、図５の回路の動作は、図３のものと同じであり、掛算器５の出力ＭＰｏｕｔでコンデンサ２１の充電時に、ＭＰｏｕｔのラインが振動するようなことがあっても抵抗２２により防止されるため、ＭＰｏｕｔのラインは安定し、ＩＧＢＴ２０のスイッチング時のキャリア飛びは発生しない。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は、アクティブフィルタ回路方式のコンバータにおいて、入力電圧と入力電流との波形の差異をエラー信号として検出する電流エラー検出手段の入力部に、ノイズをＧＮＤへバイパスさせるための手段を設けたので、スイッチング素子のオン時に発生したノイズが電流エラー検出手段に供給されなくなるため、前記エラー信号は安定し、スイッチング素子のキャリア飛びが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるＡＣ／ＤＣコンバータの回路図
【図２】図１の回路における動作を示した波形図
【図３】本発明の実施の形態２によるＡＣ／ＤＣコンバータの回路図
【図４】本発明の実施の形態３によるＡＣ／ＤＣコンバータの回路図
【図５】本発明の実施の形態４によるＡＣ／ＤＣコンバータの回路図
【符号の説明】
１  負荷、２  ＩＧＢＴ、３  電圧エラー増幅器、４  基準電圧源、５  掛算器５、６  電流エラー増幅器、７  電流検出回路、８  比較器、９  発振器、１０駆動回路、２１  コンデンサ、２２  抵抗、ＡＣＬ  昇圧コイル、ＤＣＬ  昇圧コイル、ＤＢ  ダイオードブリッジ、ＨＢ  ハーフブリッジ
【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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