(57)【要約】  【課題】  簡単な構成で高力率を維持しながら高調波を抑制するとともに、電源電圧及び電源周波数が異なるあらゆる地域で使用可能な電源装置を提供する。  【解決手段】  交流電源１と、交流電源１からの交流を全波整流するブリッジ整流回路６と、交流電源１と前記ブリッジ整流回路の交流入力端との間に接続されたリアクタ８と、交流入力端と直流出力端との間に双方向スイッチ９を介して接続されたコンデンサ１０と、平滑コンデンサ７と、ゼロクロス検出手段１２と、電源周波数検出手段１２ａと、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３と、双方向スイッチ駆動手段１４と、電源電圧検出手段１５と、負荷検出手段１６を備えた。  【選択図】  図１
2005094839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、前記交流電源からの交流を全波整流するブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の直流出力端に接続された平滑コンデンサを有する電源装置であって、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端の間に接続されたリアクタと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端と直流出力端の間に双方向スイッチを介して接続されたコンデンサと、前記交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記交流電源の周波数を検出する電源周波数検出手段と、前記ゼロクロス検出手段及び前記電源電圧検出手段及び前記電源周波数検出手段の出力に基づき前記双方向スイッチの駆動信号を生成する双方向スイッチ駆動信号生成手段と、前記双方向スイッチ駆動信号生成手段の信号に基づき前記双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動手段とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
双方向スイッチ駆動信号生成手段は、入力電圧ゼロクロスからの所定時間後にオン信号を生成し、このオン時点からの所定時間後にオフ信号を生成して、交流電源から流入する入力電流の高調波と平滑コンデンサの両端電圧である出力電圧を制御することを特徴とする、請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
負荷検出手段と、あらかじめ負荷の大小に応じたゼロクロスからの所定時間、オン時点からの所定時間の組み合わせのテーブルを記憶させた記憶手段を双方向スイッチ駆動信号生成手段内部に有し、電源電圧検出手段及び電源周波数検出手段の出力に応じて前記テーブルから最適なものを選択して前記双方向スイッチを動作することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の電源装置。
【請求項４】
電源電圧検出手段は、少なくとも２つ以上の抵抗からなる分圧回路であること特徴とした、請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリッジ整流回路を利用した整流方式を用い、装置、システム等に電力を供給する電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、簡単な構成で高力率を維持しながら高調波の抑制を可能とする出力電圧可変の電源装置は、図５のように交流電源１と、この交流電源１からの交流を全波整流する４個のダイオード２〜５で形成されたブリッジ整流回路６と、ブリッジ整流回路６の直流出力端に接続された平滑コンデンサ７とを有する電源装置であって、交流電源１とブリッジ整流回路６の交流入力端との間に接続されたリアクタ８と、ブリッジ整流回路６の交流入力端と直流出力端との間に双方向スイッチ９を介して接続されたコンデンサ１０と、交流電源１の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段１２と、負荷を検出する負荷検出手段１６と、ゼロクロス検出手段１２及び負荷検出手段１６の出力に基づき双方向スイッチ９の駆動信号を生成する双方向スイッチ駆動信号生成手段１３と、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３の信号に基づき双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動手段１４を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
１１は負荷を示している。双方向スイッチ駆動信号生成手段１３はゼロクロス検出手段１２で検出したゼロクロスから所定時間Δｄ後に双方向スイッチ駆動手段１４にオン信号を出力して双方向スイッチ９をオンし、双方向スイッチ９のオンから所定時間Δｔ後に双方向スイッチ駆動手段１４にオフ信号を出力して双方向スイッチ９をオフしている。
【０００４】
また、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は、その内部に負荷検出手段１６で検出した負荷の大小に応じたΔｄ、Δｔの値のテーブルを記憶するための記憶手段１３ａを備えている。
【０００５】
そして、負荷検出手段１６で検出した負荷の大小に応じて、高力率と電源高調波抑制とを両立できる最適なΔｄ、Δｔの値を記憶手段１３ａで選択し、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３から双方向スイッチ駆動手段１４に信号を出力することにより、双方向スイッチ９のオンオフ制御を行なっている。
【０００６】
これにより、負荷が変動しても高力率と電源高調波抑制を両立することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００２−２２３５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の構成では、高力率と電源高調波抑制を両立するために、電源電圧及び電源周波数に合わせて最適なΔｄ、Δｔの値を設定する必要があった。
【０００８】
そして、電源電圧及び電源周波数が異なるごとに、これらに応じたΔｄ、Δｔの値を持った電源装置が必要となっていた。
【０００９】
すなわち、電源電圧及び電源周波数が異なる地域にこの電源装置を搭載した機器を出荷するためには、各々の組み合わせに応じたΔｄ、Δｔの設計と評価及び、電源装置の作り分け等が必要となっていた。
【００１０】
その結果、工場における部品の管理が増加し、管理工数が増大するという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、あらゆる電源電圧及び電源周波数に対して、高力率と電源高調波抑制とが両立できる電源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】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明の電源装置は、交流電源とブリッジ整流回路の交流入力端との間に接続されたリアクタと、ブリッジ整流回路の交流入力端と直流出力端との間に双方向スイッチを介して接続されたコンデンサと、電源電圧検出手段及び電源周波数検出手段を設けたものである。
【００１３】
上記構成より本発明の電源装置は、電源電圧及び電源周波数を検出し、その電源電圧及び電源周波数に応じた最適なタイミングで双方向スイッチを制御することにより、電源仕様の異なる様々な地域で使用した場合でも高力率と電源高調波抑制を両立することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電源装置は、電源電圧及び電源周波数を検出し、その電源電圧及び電源周波数に応じて、高力率と電源高調波抑制とを両立できる最適なタイミングで双方向スイッチのオンオフ制御を行うことで、電源仕様の異なる場合にも一つの電源装置で対応できるため、電源装置の設計、評価及び、管理に必要な工数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、交流電源と、前記交流電源からの交流を全波整流するブリッジ整流回路と、前記ブリッジ整流回路の直流出力端に接続された平滑コンデンサを有する電源装置であって、前記交流電源と前記ブリッジ整流回路の交流入力端の間に接続されたリアクタと、前記ブリッジ整流回路の交流入力端と直流出力端の間に双方向スイッチを介して接続されたコンデンサと、前記交流電源の電圧のゼロ点を検出するゼロクロス検出手段と、前記交流電源の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記交流電源の周波数を検出する電源周波数検出手段と、前記ゼロクロス検出手段及び前記電源電圧検出手段及び前記電源周波数検出手段の出力に基づき前記双方向スイッチの駆動信号を生成する双方向スイッチ駆動信号生成手段と、前記双方向スイッチ駆動信号生成手段の信号に基づき前記双方向スイッチを駆動する双方向スイッチ駆動手段とを備えたものである。
【００１６】
第２の発明は、双方向スイッチ駆動信号生成手段は、入力電圧ゼロクロスからの所定時間後にオン信号を生成し、このオン時点からの所定時間後にオフ信号を生成して、交流電源から流入する入力電流の高調波と平滑コンデンサの両端電圧である出力電圧を制御する
第３の発明は、負荷検出手段と、あらかじめ負荷の大小に応じたゼロクロスからの所定時間、オン時点からの所定時間の組み合わせのテーブルを記憶させた記憶手段を双方向スイッチ駆動信号生成手段内部に有し、電源電圧検出手段及び電源周波数検出手段の出力に応じて前記テーブルから最適なものを選択して前記双方向スイッチを動作するものである。
【００１７】
第４の発明は、電源電圧検出手段は、少なくとも２つ以上の抵抗からなる分圧回路とするものである。
【００１８】
以上の構成をなすことにより、あらゆる電源電圧および電源周波数に対して、高効率と電源高周波抑制が両立できる。
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。従来の技術と同様の構成については同じ番号を付与し、詳細な説明を割愛する。
【００２０】
なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電源装置の構成の組合わせを示した図である。なお、図１（ｂ）〜（ｄ）ではゼロクロス検出手段１２、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３、双方向スイッチ駆動手段１４及び電源電圧検出手段１５の記載を省略している。
【００２２】
以下、図１（ａ）〜（ｄ）を代表して、図１（ａ）を用いて構成及び動作を説明する。
【００２３】
図１（ａ）に示した電源装置は、ゼロクロス検出手段１２の出力に基づき交流電源１の電源周波数を検出する電源周波数検出手段１２ａと、電源電圧を検出する電源電圧検出手段１５とを備えている。
【００２４】
双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は、ゼロクロス検出手段１２で検出したゼロクロスから所定時間Δｄ後に双方向スイッチ駆動手段１４にオン信号を出力して双方向スイッチ９をオンし、双方向スイッチ９のオンから所定時間Δｔ後に双方向スイッチ駆動手段１４にオフ信号を出力して双方向スイッチ９をオフしている。
【００２５】
図２は、上記の双方向スイッチ９の動作タイミングを示す波形であり、交流入力電圧Ｖｉ及び双方向スイッチ９の駆動信号Ｖｇの各波形を示している。
【００２６】
そして、高力率と電源高調波抑制を両立するためのΔｄ、Δｔの最適値は、交流電源１の電圧及び周波数によって異なるため、双方向スイッチ駆動信号生成手段１３は、電源周波数検出手段１２ａ及び電源電圧検出手段１５の出力に応じて、最適なΔｄ、Δｔの値を演算して双方向スイッチ駆動手段１４に出力し、双方向スイッチ９を制御している。
【００２７】
図１（ｂ）〜（ｄ）の構成の場合にも、動作は同様であるため説明は省略する。
【００２８】
このようにして、交流電源１の電圧または周波数が異なる場合にも、電源周波数検出手段１２ａ及び電源電圧検出手段１５の出力に応じて、最適なΔｄ、Δｔの値を選択することで、常に高力率と電源高調波抑制とを両立することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電源装置の構成図を示している。
【００３０】
図３の構成は、図１（ａ）の実施の形態１の構成に、負荷を検出するための負荷検出手段１６と、双方向スイッチ駆動信号記憶手段１３の内部に負荷検出手段１６で検出した負荷の大小に応じたΔｄ、Δｔの値を記憶するための記憶手段１３ａとを加えたものである。
【００３１】
そして、Δｄ、Δｔの最適値は、予め記憶している交流電源１の電圧及び周波数によって異なるため、記憶手段１３ａは交流電源１の電圧及び周波数に応じて複数のテーブルを記憶している。
【００３２】
その一例として、図４に示すように、交流電源の電圧が２３０Ｖ、周波数が６０Ｈｚの場合、この電源仕様に最適なテーブル６を選択することにより、高い高調波抑制効果が得
られる。
【００３３】
そのため、本実施例の電源装置は、あらゆる交流電源に対して用いることができ、世界中の様々な地域に対して一つの電源装置で対応することが可能である。
【００３４】
つまり、電源電圧及び電源周波数が異なる地域にごとにΔｄ、Δｔの設計と評価及び、電源装置の作り分け等をする必要がなく、工場における部品の管理等の管理工数を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１の電源装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１の双方向スイッチのタイミングを示す波形図
【図３】本発明の実施の形態２の電源装置の回路図
【図４】本発明の実施の形態２の電源仕様のテーブル選択の概念図
【図５】従来例の電源装置の回路図
【符号の説明】
【００３６】
１  交流電源
６  ブリッジ整流回路
７  平滑コンデンサ
８  リアクタ
９  双方向スイッチ
１０  コンデンサ
１１  負荷
１２  ゼロクロス検出手段
１２ａ  電源周波数検出手段
１３  双方向スイッチ駆動信号生成手段
１４  双方向スイッチ駆動手段
１５  電源電圧検出手段
１６  負荷検出手段
【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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