(57)【要約】【課題】  交流電源（配電線）側の電圧変動を抑制する電源装置に関し、照明機器のフリッカの原因となる電圧変動を抑制する。【解決手段】  交流電圧を整流する整流回路２と、この整流回路２の整流出力電圧をスイッチング負荷機器６に供給するコンバータ５と、スイッチング負荷機器６の動作オフ期間に、整流回路２の整流出力電圧を昇圧してコンデンサＣ１を充電するブーストコンバータ３と、スイッチング負荷機器６の動作オン期間に，コンデンサＣ１の充電電荷をコンバータ５側に放電させる放電回路４と、ブーストコンバータ３と放電回路４との動作の開始と停止とを制御するＯＮ／ＯＦＦ制御部７とを備えている。【選択図】      図１
2005261061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧をスイッチング負荷機器に供給するコンバータと、前記スイッチング負荷機器の動作オフ期間に前記整流回路の整流出力電圧を昇圧してコンデンサを充電するブーストコンバータと、前記スイッチング負荷機器の動作オン期間に前記コンデンサの充電電荷を前記コンバータ側に放電させる放電回路と備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記ブーストコンバータは、前記スイッチング負荷機器の動作オフの情報により前記コンデンサの充電動作を行い、前記スイッチング負荷機器の動作オンの情報により前記コンデンサの充電動作を停止し、前記放電回路は、前記スイッチング負荷機器の動作オンの情報により前記コンデンサの放電動作を行い、前記スイッチング負荷機器の動作オフの情報により前記コンデンサの放電動作を停止する制御を行う制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記放電回路は、前記コンデンサの放電電流を検出してトランジスタを制御し、該トランジスタにより定電流放電を行わせる構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源側の電圧変動が、負荷変動によっても生じないように制御する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内の配電線には照明機器と共に各種の機器が接続されている。この各種の機器に於いては、断続的に大きな電流が流れる特性の機器も含まれる。例えば、図５に示すように、配電線に、スイッチング負荷機器１０１と、照明機器１０２とが接続され、スイッチング負荷機器１０１がＯＮ，ＯＦＦを繰り返すと、配電線に流れる電流もそれに対応して変動し、配電線のインピーダンスによる電圧降下が変動するから、照明機器１０２に対する印加電圧も変動する。例えば、ページプリンタで、転写，定着時に、大きな電力を必要とし、この状態が紙送り毎に行われ、プリント速度に対応した周期で、電流のオン，オフが繰り返される。それにより、前述のように、照明機器１０２の印加電圧が変動し、明るさが変動する。即ち、照明のちらつき（フリッカ）が発生する。
【０００３】
この照明のちらつきに対する規制が行われようとしている。例えば、ＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ；国際電気標準会議）１０００−３−３及びＩＥＣ１０００−３−１１とによるフリッカ規格が知られている。
【０００４】
又負荷に印加する電圧を一定となるように制御するスイッチング電源装置が各種知られており、消費電力の大きい負荷に対しては、スイッチング電源装置を並列接続する構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１１６２０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配電線は、単相１００Ｖ又は２００Ｖ、単相３線式１００Ｖ又は２００Ｖ、３相３線式２００Ｖ等の各種の構成が適用されており、又配電線に接続される機器の種類や特性はそれぞれ異なる場合が多いものである。その場合、照明機器は、点灯時は一定負荷と見做すことができるものであるが、他の機器は、変動負荷の場合が多いものである。特に、前述のようなスイッチング負荷機器１０１の場合、負荷電流が断続的に変化し、その変化に対応して配電線のインピーダンスにより電圧が変化する。従って、配電線に接続された照明機器に対する印加電圧が変動してフリッカが発生する問題がある。
【０００６】
この配電線のインピーダンスを無視できる程度に小さい値とすれば、負荷電流変動による電圧変動を低減できるが、直径の大きい配電線を用い、且つ大容量のトランスを設ける必要があるから、現実的な解決手段ではない。出力電圧を一定に維持できるスイッチング電源装置は、交流電源（配電線）側の電圧変動を抑圧する構成は備えていない。又現在、フリッカ規制が実施されていないことにより、負荷変動に伴う照明機器のフリッカ防止の手段は提案されていない。
【０００７】
本発明は、配電線に流れる負荷電流の変動による照明機器のフリッカを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電源装置は、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の整流出力電圧をスイッチング負荷機器に供給するコンバータと、前記スイッチング負荷機器の動作オフ期間に前記整流回路の整流出力電圧を昇圧してコンデンサを充電するブーストコンバータと、前記スイッチング負荷機器の動作オン期間に前記コンデンサの充電電荷を前記コンバータ側に放電させる放電回路と備えている。
【０００９】
又前記ブーストコンバータは、前記スイッチング負荷機器の動作オフの情報により前記コンデンサの充電動作を行い、前記スイッチング負荷機器の動作オンの情報により前記コンデンサの充電動作を停止し、前記放電回路は、前記スイッチング負荷機器の動作オンの情報により前記コンデンサの放電動作を行い、前記スイッチング負荷機器の動作オフの情報により前記コンデンサの放電動作を停止する制御を行う制御部を備えている。
【００１０】
又前記放電回路は、前記コンデンサの放電電流を検出してトランジスタを制御し、該トランジスタにより定電流放電を行わせる構成を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
交流電源（配電線）に接続されたスイッチング負荷機器の動作オン及び動作オフの期間に、コンデンサの放電及び充電を行うことにより、交流電源（配電線）側に流れる電流を略一定とすることができ、従って、交流電源（配電線）の電圧変動を抑制して、照明機器のフリッカを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、交流電圧を整流する整流回路２と、この整流回路２の整流出力電圧をスイッチング負荷機器６に供給するコンバータ５と、スイッチング負荷機器６の動作オフ期間に、整流回路２の整流出力電圧を昇圧してコンデンサＣ１を充電するブーストコンバータ３と、スイッチング負荷機器６の動作オン期間に，コンデンサＣ１の充電電荷をコンバータ５側に放電させる放電回路４とを備えている。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、配電線を３相３線式とした場合を示し、１は電源装置、２は整流回路、３はブーストコンバータ、４は放電回路、５はコンバータ、６はスイッチング負荷機器、７はＯＮ／ＯＦＦ制御部、８は電流検出部、９は基準電圧、１０は誤差増幅器、１１はＰＷＭ制御部、１２は駆動回路、１３は基準電圧、１４は比較器、１５，１６は抵抗、Ｑ１，Ｑ２はトランジスタ、Ｌ１はチョークコイル、Ｄ１はダイオード、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサを示す。
【００１４】
整流回路２により、２００Ｖの３相交流電圧を全波整流してコンデンサＣ２を充電し、その端子電圧をコンバータ５の入力電圧とする。このコンバータ５は、スイッチング負荷機器６が、直流電力を必要とする場合は、所望の直流電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータとし、又交流電力を必要とする場合は、所望の交流電圧を出力するＤＣ−ＡＣコンバータとする。又スイッチング負荷機器６の動作のオン，オフの制御信号ｏｎ／ｏｆｆをＯＮ／ＯＦＦ制御部７に入力する場合を示す。
【００１５】
このＯＮ／ＯＦＦ制御部７は、ブーストコンバータ３と放電回路４とのオン，オフとの制御を行う制御部を構成するもので、スイッチング負荷機器６に負荷電流が流れる動作オン時に、放電回路４の基準電圧１３を所定の値に制御して放電動作を開始させ、且つブーストコンバータ３の駆動回路１２の動作を停止させる。又スイッチング負荷機器６に負荷電流が流れないか或いは小さい電流とする動作オフ時に、放電回路４の基準電圧１３を零又は零に近い値に制御して、放電動作を停止させ、且つブーストコンバータ３の駆動回路１２の動作を開始させる。
【００１６】
スイッチング負荷機器６に負荷電流が流れない動作オフ期間に於いては、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７により、放電回路４の基準電圧１３を零又は零に近い値に制御するから、トランジスタＱ２はオフ状態となる。又ブーストコンバータ３の駆動回路１２は動作状態に制御されるから、トランジスタＱ１のオン，オフの制御を開始する。即ち、ブーストコンバータ３としての動作を開始し、電流検出部８により電流を検出し、この電流に比例した電圧と基準電圧９との差分を誤差増幅器１０により求めてＰＷＭ制御部１１に入力し、このＰＷＭ制御部１１からパルス幅制御信号を駆動回路１２に入力し、この駆動回路１２によりトランジスタＱ１のオン期間の制御を行う。
【００１７】
従って、トランジスタＱ１のオン時に、チョークコイルＬ１に電流が流れ、トランジスタＱ１のオフ時に、チョークコイルＬ１のインダクタンスにより蓄積されたエネルギによる電流で、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される。従って、スイッチング負荷機器６の動作オフ期間に、整流回路２を介してコンデンサＣ１の充電が行われて、交流電源（配電線）側に電流が流れる。
【００１８】
又スイッチング負荷機器６に負荷電流が流れる動作オン期間に於いては、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７により、ブーストコンバータ３の動作は停止し、又放電回路４の基準電圧１３を所定の値に制御するから、抵抗１６に流れる電流が、基準電圧１３により定まる値となるようにトランジスタＱ２が制御され、コンデンサＣ１に充電された電荷により、定電流放電が行われる。即ち、放電回路４が動作して、コンバータ５を介してスイッチング負荷機器６に供給される電流は、整流回路２を介した電流と、コンデンサＣ１の放電による定電流との和となり、スイッチング負荷機器６の動作オフ期間に於いても、交流電源（配電線）側に電流が流れることになるから、交流電源（配電線）の電圧変動が生じないことになる。従って、照明機器のフリッカを防止することができる。
【００１９】
図２は、３相の交流電源（配電線）側の電圧変動の説明図であり、交流電源（配電線）が３相交流の場合について示すもので、（ａ）は、従来例に於ける入力電圧に比例した整流回路による３相全波整流電圧の概要を示し、（ｂ）は、３相の交流電源（配電線）側に流れる入力電流の概要を示す。又（ｃ）は、スイッチング負荷機器のオン（動作）とオフ（休止）との状態を示す。又（ｄ）は、本発明の実施例による入力電圧に比例した整流回路２による３相全波整流電圧の概要を示し、（ｅ）は、本発明の実施例による３相の交流電源（配電線）側に流れる入力電流の概要を示す。
【００２０】
従来例に於いては、（ｂ）に示すように、スイッチング負荷機器の休止（オフ）期間に於ける入力電流、即ち、交流電源（配電線）側の電流は零又はそれに近い値となる。それにより、交流電源（配電線）側の電圧は、（ａ）のａ１，ａ２に示すように上昇し、電圧の変動が生じる。
【００２１】
これに対して、本発明の実施例によると、（ｅ）に示すように、スイッチング負荷機器の休止（オフ）期間に、ブーストコンバータ３によりコンデンサＣ１に電流を流し、その電流に対応する交流電源（配電線）側の電流を流すことができるから、（ｄ）のｄ１，ｄ２に示すように、電圧変動が生じないようにすることができる。従って、交流電源（配電線）に接続した照明機器のフリッカを防止することができる。
【００２２】
図３は、本発明の実施例の各部の電流と動作とを示すもので、（ａ）は、図２の（ｅ）に対応し、（ｂ）は、図２の（ｃ）に対応する。又（ｃ）は、ブーストコンバータ３の動作（ＯＮ）と休止（ＯＦＦ）とを示し、（ｄ）は、放電回路４の動作（ＯＮ）と休止（ＯＦＦ）とを示し、（ｅ）は、コンデンサＣ１の電圧を示し、（ｆ）は、入力電流とコンデンサＣ１の放電電流との関係を示す。
【００２３】
スイッチング負荷機器のオン，オフ動作が、図３の（ｂ）に示すように行われた時に、（ｃ）に示すようにブーストコンバータがオン，オフ動作を行い、このブーストコンバータのオン動作時に、コンデンサの充電が行われることにより、スイッチング負荷機器のオフ動作時にも、（ａ）に示すように、３相交流電源（配電線）側に電流が流れる。又スイッチング負荷機器のオフ動作時には、放電回路がオン動作を行い、コンデンサＣ１の放電が行われ、コンデンサＣ１の端子電圧は、（ｅ）に示すように変化する。
【００２４】
コンデンサＣ１の充放電電流は、図３の（ｆ）に示すように、スイッチング負荷機器のオン動作期間Ｔｏｎと、オン，オフ動作の周期Ｔとの関係により、従来例に於ける入力電流の最大値をＩｍａｘとすると、本発明の実施例により、平均化された入力電流Ｉｉｎは、Ｉｉｎ＝（Ｔｏｎ／Ｔ）Ｉｍａｘとなる。又コンデンサＣ１の放電電流Ｉｃは、Ｉｃ＝（１−Ｔｏｎ／Ｔ）Ｉｍａｘとなる。従って、スイッチング負荷機器の動作オン期間Ｔｏｎと動作オフ期間Ｔ−Ｔｏｎとの関係に従って、コンデンサＣ１の容量を選択すれば、交流電源（配電線）からの入力電流は殆ど変化しないように制御することができるから、交流電源（配電線）の電圧変動を殆ど完全に抑制することができる。それによって、交流電源（配電線）に接続した照明機器のフリッカの発生を防止することができる。
【実施例２】
【００２５】
図４は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は同一部分を示し、２１はフリップフロップ、２２はコンパレータ、２３はクロック発生部、２４は駆動回路、２５は基準電圧、２６は電流検出部、２７はＰＷＭ制御部、２８は誤差増幅器、Ｑ３はトランジスタを示す。
【００２６】
電源装置１は、整流回路２と、ブーストコンバータ３と、放電回路４と、コンバータ５と、コンデンサＣ１とを含む構成を有し、スイッチング負荷機器６の動作のオン，オフの情報を基に、ＯＮ／ＯＦＦ制御部７が、ブーストコンバータ３のオン，オフ動作と、放電回路４のオフ，オン動作との制御を行うものである。
【００２７】
ブーストコンバータ３は、トランジスタＱ１に流れる電流を電流検出部８により検出し、その検出信号と基準電圧９とをコンパレータ２２により比較し、比較出力信号をフリップフロップ２１のリセット端子Ｒに入力し、クロック発生部２３からのクロック信号をセット端子Ｓに入力し、出力端子Ｑからの出力信号を駆動回路１２に入力する。即ち、パルスバイパルス制御回路の構成とした場合を示す。このブーストコンバータ３により、スイッチング負荷機器６の動作オフ期間に、コンデンサＣ１を整流回路２の負荷として充電が行われ、それに対応して３相交流電源（配電線）側からの電流が流れる。
【００２８】
又放電回路４は、スイッチング負荷機器６の動作オン期間に、電流検出部２６により放電電流を検出し、基準電圧２５と誤差増幅器２８により比較して、誤差成分をＰＷＭ制御部２７に入力し、このＰＷＭ制御部２７により駆動回路２４を制御して、トランジスタＱ３のパルス幅制御を行い、コンデンサＣ１の充電電荷を、コンバータ５側に放電する。
【００２９】
従って、スイッチング負荷機器６の動作オン期間に於ける交流電源（配電線）の電流と、動作オフ期間に於ける交流電源（配電線）の電流とをほぼ同一とすることが可能となるから、交流電源（配電線）の電圧変動を抑制し、照明機器のフリッカ発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】電圧変動の説明図である。
【図３】各部の動作と電流及び電圧の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の説明図である。
【図５】配電線の電圧変動の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電源装置
２  整流回路
３  ブーストコンバータ
４  放電回路
５  コンバータ
６  スイッチング負荷機器
７  ＯＮ／ＯＦＦ制御部
８  電流検出部
９  基準電圧
１０  誤差増幅器
１１  ＰＷＭ制御部
１２  駆動回路
１３  基準電圧
１４  比較器
１５，１６  抵抗
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｄ１  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005261061.tif 000005
【図４】
2005261061.tif 000006
【図５】
2005261061.tif 000007