(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流回路（Ｇ）を含むブリッジ接続回路からなる、誘導性負荷（Ｌ）用の直流電源装置であって、前記整流回路（Ｇ）が直流側の平滑コンデンサと共にブリッジの第１対角線（１，２）に配置され、前記誘導性負荷（Ｌ）がブリッジの第２対角線（３，４）に配置され、前記平滑コンデンサの両極間に位置する一対のブリッジ分岐半部のうち、第１ブリッジ分岐半部が、制御可能な第１弁作用素子（Ｖ１）と第１ダイオード（Ｄ１）の直列回路からなり、該第１ダイオード（Ｄ１）は前記整流回路（Ｇ）の正極から負極に向かう電流方向に関して電流を阻止する向きに配置され、また、第２ブリッジ分岐半部が、制御可能な第２弁作用素子（Ｖ２）と第２ダイオード（Ｄ２）の直列回路からなり、該第２ダイオード（Ｄ２）も前記電流方向に関して電流を阻止する向きに配置された直流電源装置において：
前記整流回路（Ｇ）の正極側に接続された両ブリッジ分岐半部のノード（１）において前記第1対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半部の間に、前記電流方向に関して電流を阻止する極性を有する減結合用の第３ダイオード（Ｄ３）を接続し；さらに、
前記平滑コンデンサを、互いに分離された第１および第２コンデンサ（Ｋ１，Ｋ２）に分割し、その第１コンデンサ（Ｋ１）を整流回路（Ｇ）の直流側に平滑容量として橋絡接続し、第２コンデンサ（Ｋ２）を、前記第２弁作用素子（Ｖ２）および第２ダイオード（Ｄ２）の直列回路で構成された前記第２ブリッジ分岐半部の両端間に接続して、前記誘導性負荷（Ｌ）の消磁エネルギの少なくとも一部を吸収させ、第１コンデンサ（Ｋ１）は、第１コンデンサ（Ｋ１）の電圧が第２コンデンサ（Ｋ２）の電圧よりも低いときにのみ、消磁過程におけるエネルギ吸収に関与することを特徴とする直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、整流回路を含むブリッジ接続回路からなる、誘導性負荷用の直流電源装置に関し、特に、前記整流回路が直流側の平滑コンデンサと共にブリッジの第１対角線に配置され、前記誘導性負荷がブリッジの第２対角線に配置され、前記平滑コンデンサの両極間に位置する一対のブリッジ分岐半部のうち、第１ブリッジ分岐半部が、制御可能な第１弁作用素子と第１ダイオードの直列回路からなり、該第１ダイオードは前記整流回路の正極から負極に向かう電流方向に関して電流を阻止する向きに配置され、また、第２ブリッジ分岐半部が、制御可能な第２弁作用素子と第２ダイオードの直列回路からなり、該第２ダイオードも前記電流方向に関して電流を阻止する向きに配置された直流電源装置に関するものである。このような構成を有する直流電源装置は、原理的には任意の誘導性負荷を対象とする直流コンバータに特に好適なものである。
【０００２】
【従来技術】
いわゆる「Ｈブリッジ」として既知の電源回路は、図１に示すように、直流に整流され、所要に応じてコンデンサＫで平滑化された電源電圧を基礎としており、制御可能な２個の弁作用素子、例えば半導体スイッチＶ１，Ｖ２と、制御されていない２個のダイオードＤ１，Ｄ２とを具えている。商用電源回線から生じる、いわゆる「中間電圧」は、図１に示すように、第１ブリッジ対角線の接続点１，２間に印加される。また、誘導性負荷Ｌは第２ブリッジ対角線の接続点３，４間に接続される。負荷Ｌは、直流電圧を供給すべき任意の誘導性負荷、例えばソレノイドコイル、モータ巻線等である。
【０００３】
平滑コンデンサとして、基本的に異なる二種類の機能を発揮するために比較的大容量のものを使用すべきことは既知である。第１の機能は、得られた直流電圧における、整流回路に由来するリップルを緩和することであり、第２の機能は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２を遮断する際にダイオードＤ１，Ｄ２を経て負荷Ｌ（コイル）から中間回路に送り込まれる磁気エネルギ、いわゆる「消磁エネルギ」を吸収することである。コンデンサＫの大きさは、このような多重的機能を考慮して設定する必要がある。平滑コンデンサに要求される総合的な機能に鑑み、中間回路における比較的大きなリップル又は平滑化されていない中間電圧が許容され、あるいは出力としての直流電圧のリップルを最小化するために必要とされる場合でも、コンデンサＫは、依然として許容できる電圧増加に際して磁気エネルギを吸収するために必要とされる大きさよりも小型化することができない。
【０００４】
ドイツ特許出願公開第１９７０９２５４Ａ１号公報には、整流回路を介してモータ巻線等の誘導性負荷を駆動する際に、回路網を流れる電流の値を経時的に変動させる反作用を緩和するため、いわゆるブーストコンバータにより回路網の基本周波数に重畳される高調波成分に対して能動的フィルタ処理を行うことが提案されている（同公報の図１を参照のこと）。この場合には、第３の半導体スイッチと、誘導性負荷Ｌからの消磁エネルギを吸収すべく、図１の回路においてダイオードＤ１および制御された第２半導体スイッチＶ２に並列接続されたコンデンサとを適切にパルス幅制御することにより、従来は大型化を余儀なくされていた電源装置の小型化を達成することが可能である。なお、付加的なコンデンサは、専ら誘導性負荷からの消磁エネルギを中継する機能のみを担うものである。
【０００５】
【発明の課題】
本発明の課題は、上述した誘導性負荷用の直流電源装置をさらに改良し、負荷を駆動する際に生じる反作用を緩和すると共に平滑コンデンサを小型化することである。
【０００６】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、前述した構成を有する直流電源装置において、整流回路の正極側に接続された両ブリッジ分岐半部のノードにおいて前記第１対角線が分岐され、両ブリッジ分岐半部の間に、整流回路の正極から負極に向かう電流方向に関して電流を阻止する極性を有する減結合用の第３ダイオードを接続し、さらに、前記平滑コンデンサを、互いに分離された第１および第２コンデンサに分割し、その第１コンデンサを整流回路の直流側に平滑容量として橋絡接続し、第２コンデンサを、第２弁作用素子および第２ダイオードの直列回路で構成された前記第２ブリッジ分岐半部の両端間に接続して、前記誘導性負荷の消磁エネルギの少なくとも一部を吸収させることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、図１の回路におけるコンデンサＫの大型化を不要とする利点に止まらず、そのような大型化が一因ともなり得る許容高調波成分に関する厳格なユーザ仕様にも効果的に対応可能である。
【０００８】
【実施の形態】
以下、図２に示した好適な実施形態について本発明を更に詳述する。
【０００９】
図２に示すように、本発明においては、図１の電源回路におけるコンデンサＫを第１および第２コンデンサＫ１，Ｋ２に分割する。平滑用および高調波成分用の第１コンデンサＫ１は、従来のコンデンサと同じ部位に接続する。他方、誘導性負荷Ｌからの消磁エネルギを吸収するための第２コンデンサＫ２は、消磁ダイオードとも称される第２ダイオードＤ２に直接的に接続する。すなわち、第２コンデンサＫ２は、図1の電源回路でも設けられていた第２ダイオードＤ２と、制御された第２の半導体スイッチＶ２とからなる直列回路で構成されたブリッジ回路の第２対角線に対して並列に接続する。図２に示す電源回路では、更に、第２ダイオードＤ２および第１コンデンサＫ１の接続点Ａが、減結合ダイオードとも称される第３ダイオードＤ３により、中間回路の供給点から分離される構成とされている。第３ダイオードＤ３は、中間回路からの電流が第２コンデンサＫ２には供給されず、他方では、コンデンサＫ２の容量が中間回路に「溢れる」よう、その極性が定められている。本発明による電源回路においては、誘導性負荷Ｌの消磁エネルギを吸収するための第２コンデンサＫ２が平滑作用を行うものではないので、回路中に不所望の高調波を発生させない利点を有している。第２コンデンサＫ２は、半導体スイッチＶ１，Ｖ２が再び導通し、第１コンデンサＫ１の電圧が第２コンデンサＫ２の電圧よりも低下したときに放電して消磁エネルギを解放する。第３ダイオードの上述した極性により、平滑コンデンサとしての第１コンデンサＫ１は、その電圧が第２コンデンサＫ２の電圧よりも低いときにのみ、消磁過程におけるエネルギ吸収に関与する。
【００１０】
図２の電源回路による、付随的ではあるが実用的見地から極めて有利な効果は、従来必要とされていた大容量の平滑コンデンサによる高い過渡電流の発生が抑止可能となった点であり、その結果として特別な充放電回路も不要となることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  既知の誘導性負荷用直流電源装置の回路図である。
【図２】  本発明による誘導性負荷用直流電源装置の回路図である。
【符号の説明】
１，２            ブリッジの第1対角線
３，４            ブリッジの第２対角線
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  ダイオード
Ｇ                整流回路
Ｋ１，Ｋ２        コンデンサ
Ｌ                誘導性負荷
【図１】
0004782939.tif 000002
【図２】
0004782939.tif 000003