(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導通角の制御が可能な複数の半導体スイッチング素子を含んで構成された制御整流回路と、
前記制御整流回路が交流電力を直流電力に変換し且つ前記制御整流回路への交流入力電流が正弦波になるように、前記複数の半導体スイッチ素子の前記導通角を制御する導通制御信号を前記複数の半導体スイッチング素子に与える導通制御信号発生回路とを具備し、
前記導通制御信号発生回路が、
前記交流入力電流を交流電流検出器で検出して交流電流検出信号を出力する交流電流検出回路と、
前記制御整流回路に入力される交流電圧を検出して交流電圧検出信号を出力する交流電圧検出回路と、
前記制御整流回路から出力される直流電圧を検出して直流電圧検出信号を出力する直流電圧検出回路と、
前記交流電圧検出信号、前記交流電流検出信号、前記直流電圧検出信号及び前記制御整流回路の出力電圧を指令する直流電圧指令信号に基いて、前記交流入力電流を正弦波にしてしかも前記制御整流回路の出力を前記直流電圧指令信号により指令された前記直流電圧値にするために用いられる電流制御信号を出力する電流制御信号発生回路と、
前記電流制御信号に基づいて前記導通制御信号を発生するドライブ回路とから構成されている正弦波入力整流装置であって、
前記交流電流検出器として交流変流器が用いられ、
前記電流制御信号発生回路が、前記電流制御信号から前記交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を含んでいることを特徴とする正弦波入力整流装置。
【請求項２】
前記直流成分除去回路は、前記電流制御信号が流れる線路に対して設けられた負帰還回路と前記負帰還回路中に配置されたローパスフィルタとから構成されている請求項１に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項３】
前記ローパスフィルタは、交流電源の電源周波数成分を遮断し、主として前記交流電流検出回路、前記直流電圧検出回路、前記交流電圧検出回路、前記電流制御信号発生回路及び前記ドライブ回路において信号処理の過程で発生するオフセットが原因となって発生する前記直流成分を抽出し得るように構成されている請求項２に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項４】
導通角の制御が可能な複数の半導体スイッチング素子を含んで構成された制御整流回路と、
前記制御整流回路が交流電力を直流電力に変換し且つ前記制御整流回路への交流入力電流が正弦波になるように、前記複数の半導体スイッチ素子の前記導通角を制御する導通制御信号を前記複数の半導体スイッチング素子に与える導通制御信号発生回路とを具備し、
前記導通制御信号発生回路が、
前記交流入力電流を交流電流検出器により検出して交流電流検出信号を出力する交流電流検出回路と、
前記制御整流回路に入力される交流電圧を検出して交流電圧検出信号を出力する交流電圧検出回路と、
前記制御整流回路から出力される直流電圧を検出して直流電圧検出信号を出力する直流電圧検出回路と、
前記交流電圧検出信号、前記交流電流検出信号、前記直流電圧検出信号及び前記制御整流回路の出力電圧を指令する直流電圧指令信号に基いて、前記交流入力電流を正弦波にしてしかも前記制御整流回路の出力を前記直流電圧指令信号により指令された前記直流電圧値にするために用いられる電流制御信号を出力する電流制御信号発生回路と、
前記電流制御信号を変調して変調電流制御信号を出力する変調回路と、
前記変調電流制御信号を受信して前記導通制御信号を発生するドライブ回路とから構成されている正弦波入力整流装置であって、
前記交流電流検出器として交流変流器が用いられ、
前記変調電流制御信号から前記交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を更に備えていることを特徴とする正弦波入力整流装置。
【請求項５】
前記直流成分除去回路は、前記変調回路に対して設けられた負帰還回路と前記負帰還回路中に配置されたローパスフィルタとから構成されている請求項４に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項６】
前記ローパスフィルタは、交流電源の電源周波数成分を遮断し、主として前記交流電流検出回路、前記直流電圧検出回路、前記交流電圧検出回路、前記電流制御信号発生回路、前記変調回路及び前記ドライブ回路において信号処理の過程で発生するオフセットが原因となって発生する前記直流成分を抽出し得るように構成されている請求項５に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項７】
導通角の制御が可能な複数の半導体スイッチング素子を含んで構成された制御整流回路と、
前記制御整流回路が交流電力を直流電力に変換し且つ前記制御整流回路への交流入力電流が正弦波になるように、前記複数の半導体スイッチ素子の前記導通角を制御する導通制御信号を前記複数の半導体スイッチング素子に与える導通制御信号発生回路とを具備し、
前記導通制御信号発生回路が、
前記交流入力電流を検出する交流電流検出器を含んで前記交流電流検出器の出力を信号処理して出力する交流電流検出回路と、
前記制御整流回路に入力される交流電圧を信号処理して出力する交流電圧検出回路と、
前記制御整流回路から出力される直流電圧を信号処理して出力する直流電圧検出回路と、
前記交流電圧検出回路から出力された交流電圧検出信号と、前記直流電圧検出回路から出力された直流電圧検出信号と、前記制御整流回路の出力電圧を指令する直流電圧指令信号を受信して、前記制御整流回路の出力を前記直流電圧指令信号により指令された直流電圧値にするために用いられる電流指令信号を発生する直流電圧制御系と、
前記交流電流検出回路から出力される交流電流検出信号及び前記電流指令信号を入力として、前記交流入力電流を正弦波にしてしかも前記制御整流回路の出力を前記直流電圧指令信号により指令された前記直流電圧値にするのに用いられる電流制御信号を出力する電流制御系と、
前記電流制御信号を変調して変調電流制御信号として出力する変調回路と、
前記変調回路から出力された前記変調電流制御信号に基づいて前記導通制御信号を発生するドライブ回路とから構成されている正弦波入力整流装置であって、
前記交流電流検出器として交流変流器が用いられ、
前記電流制御信号または前記変調出力信号から前記交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を更に備えていることを特徴とする正弦波入力整流装置。
【請求項８】
前記直流成分除去回路は、前記電流制御系の内部または前記変調回路と前記ドライブ回路との間に形成された負帰還回路と、前記負帰還回路中に配置されたローパスフィルタとから構成されている請求項７に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項９】
前記ローパスフィルタは交流電源の電源周波数成分を遮断し、主として前記交流電流検出回路、前記直流電圧検出回路、前記交流電圧検出回路、前記電流制御系、前記直流電圧制御系、前記変調回路及び前記ドライブ回路において信号処理の過程で発生するオフセットが原因となって発生する前記直流成分を抽出し得るように構成されている請求項８に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項１０】
前記直流電圧制御系が、前記直流電圧指令信号と前記直流電圧検出回路から出力された前記直流電圧検出信号との差を演算して差信号を出力する第１の減算回路と、
前記差信号を増幅して交流の出力信号に変換する電圧制御器と、
前記交流電圧検出回路からの前記交流電圧検出信号と前記電圧制御器からの前記交流出力信号とを乗算して前記電流指令信号を出力する乗算器とから構成され、
前記電流制御系が、前記電流指令信号と前記交流電流検出回路から出力された前記交流電流検出信号との差を求める第２の減算回路と、前記第２の減算回路により求めた差信号を増幅する電流制御器とから構成され、
前記変調回路がＰＷＭ変調回路から構成される請求項７に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項１１】
前記直流成分除去回路が、前記電流制御器と前記ＰＷＭ変調回路との間に配置されている請求項１０に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項１２】
前記直流成分除去回路が、前記第２の減算回路と前記電流制御器との間に配置されている請求項１０に記載の正弦波入力整流装置。
【請求項１３】
前記直流成分除去回路が、前記ＰＷＭ変調回路と前記ドライブ回路との間に配置されている請求項１０に記載の正弦波入力整流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力を直流電力に変換する整流装置において、交流入力電流が正弦波になるように電力を変換を行う正弦波入力整流装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の正弦波入力整流装置では、入力電流に直流のオフセット分が重畳され、その直流分が無駄な電力消費を生じさせ、入力電源側に接続されている各種の電力機器に悪影響を及ぼす。そのため従来は、制御用の電流検出器には直流電流をも検出できるホール素子を用いた直流検出型の電流検出器（以下ＤＣＣＴと称す）で電流を検出し、検出した直流分を無くすような制御を行っている。
【０００３】
従来の正弦波入力整流装置は、制御整流回路と、制御整流回路に所定の直流電圧を発生させるとともに入力電流が正弦波となるように制御整流回路に含まれる半導体スイッチング素子に導通制御信号を出力する導通制御信号発生回路とから構成されている。そして交流電源と制御整流回路との間に、ＤＣＣＴ（直流検出型の電流検出器）とリアクトルとが直列に接続されている。導通制御信号発生回路は、ＤＣＣＴにおいて検出された直流のオフセットを含む電流と、制御整流回路の出力電圧を指令された直流電圧にするために必要な電流指令信号との差分をとり、その差信号を変調回路で変調して得た信号でドライブ回路からドライブ信号（制御整流回路を構成する半導体スイッチング素子の導通角を制御する導通制御信号）を出力させて制御整流回路を駆動する。ＤＣＣＴにおいて検出された直流のオフセット分は上記の差分演算で打ち消され、その結果直流成分の無い正弦波入力が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＤＣＣＴは高価な上に、ホール素子に対する直流電源が必要となるため、付随する回路が多くなる問題がある。そのため従来の装置の構成では、最近の価格低下の要求に応えることができなくなっている。
【０００５】
本発明の目的は、ホール素子を利用した高価な電流検出器を用いることなく、安価に製造することができる正弦波入力整流装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、交流変流器を用いてしかも直流のオフセット分を除去することができる正弦波入力整流装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、簡単な構成で製造することができる正弦波入力整流装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする正弦波入力整流装置は、導通角の制御が可能な複数の半導体スイッチング素子を含んで構成された制御整流回路と、この制御整流回路が交流電力を直流電力に変換し且つ制御整流回路への交流入力電流が正弦波になるように、複数の半導体スイッチ素子の導通角を制御する導通制御信号を複数の半導体スイッチング素子に与える導通制御信号発生回路とを具備している。
【０００９】
そして導通制御信号発生回路は、交流入力電流を交流電流検出器で検出して交流電流検出信号を出力する交流電流検出回路と、制御整流回路に入力される交流電圧を検出して交流電圧検出信号を出力する交流電圧検出回路と、制御整流回路から出力される直流電圧を検出して直流電圧検出信号を出力する直流電圧検出回路とを備えている。また交流電圧検出信号、交流電流検出信号、直流電圧検出信号及び制御整流回路の出力電圧を指令する直流電圧指令信号に基いて、交流入力電流を正弦波にしてしかも制御整流回路の出力を直流電圧指令信号により指令された直流電圧値にするために用いられる電流制御信号を出力する電流制御信号発生回路と、電流制御信号に基づいて導通制御信号を発生するドライブ回路とから構成されている。なお、より具体的には、ドライブ回路の前に電流制御信号を変調（一般的にはＰＷＭ変調）する変調回路が設けられる。
【００１０】
本発明においては、交流電流検出器として交流変流器が用いられている。そして電流制御信号発生回路は、電流制御信号から交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を含んでいる。
【００１１】
前述の変調回路が用いられる場合には、変調電流制御信号から交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を別に備えることになる。
【００１２】
本発明においては、交流電流検出器として安価な交流変流器（ＡＣＣＴ）を用いる。しかしながら交流変流器では、制御整流回路の交流入力電流に直流分のオフセットが発生しているか否かを検出することができない。そこで本発明においては、電流制御信号または変調電流制御信号から交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去する直流成分除去回路を配置する。このようにすれば、高価なホール素子を含むＤＣＣＴを用いることなく、交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去することができるので、従来よりも安価にしかも簡単に正弦波入力制御装置を提供することができる。
【００１３】
電流制御信号発生回路は、直流電圧制御系と電流制御系とから構成することができる。直流電圧制御系は、交流電圧検出回路から出力された交流電圧検出信号と、直流電圧検出回路から出力された直流電圧検出信号と、制御整流回路の出力電圧を指令する直流電圧指令信号とを入力として（受信して）、制御整流回路の出力を直流電圧指令信号により指令された直流電圧値にするために用いられる電流指令信号を発生するように構成されている。また電流制御系は、交流電流検出回路から出力される交流電流検出信号及び電流指令信号を入力として（受信して）、交流入力電流を正弦波にしてしかも制御整流回路の出力を直流電圧指令信号により指令された直流電圧値にするのに用いられる電流制御信号を出力するように構成されている。
【００１４】
直流成分除去回路の構成は任意である。例えば、直流成分除去回路は、電流制御信号が流れる線路に対して設けた負帰還回路とこの負帰還回路中に配置されたローパスフィルタとから構成することができる。特に、変調回路を用いる場合には、変調回路に対して即ち変調回路の入出力端子間に負帰還回路を配置するようにしてもよい。このローパスフィルタは、交流電源の電源周波数成分を遮断し、主として交流電流検出回路、直流電圧検出回路、交流電圧検出回路、電流制御信号発生回路及びドライブ回路（変調回路を用いる場合には当然にして変調回路も含まれる）において信号処理の過程で発生するオフセットが原因となって発生する直流成分を抽出し得るように構成すればよい。このようなローパスフィルタは、設計が容易であり、しかもハードウエアでもソフトウエアでも簡単に構成することができるので、直流成分除去回路を安価に構成できる。そのため本発明においては、交流電流検出器として交流変流器を用いたことと併せて、更に正弦波整流装置の価格を下げることができる。
【００１５】
前述の直流電圧制御系は、直流電圧指令信号と直流電圧検出回路から出力された直流電圧検出信号との差を演算して差信号を出力する第１の減算回路と、差信号を増幅して交流の出力信号に変換する電圧制御器と、交流電圧検出回路からの交流電圧検出信号と電圧制御器からの交流の出力信号とを乗算して電流指令信号を出力する乗算器とから構成することができる。また電流制御系は、電流指令信号と交流電流検出回路から出力された交流電流検出信号との差を求める第２の減算回路と、第２の減算回路により求めた差信号を増幅する電流制御器とから構成することができる。この場合、変調回路はＰＷＭ変調回路とするのが好ましい。
【００１６】
このような構成の導通制御信号発生回路を用いる場合には、直流成分除去回路を電流制御器とＰＷＭ変調回路との間に配置してもよく、また第２の減算回路と電流制御器との間に配置してもよく、更にＰＷＭ変調回路を間に挟み電流制御器とドライブ回路との間に配置してもよい。いずれの配置位置であってもよいが、特に、直流成分除去回路を電流制御器とＰＷＭ変調回路との間に配置すると各部の設計が容易になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の正弦波入力整流装置の回路構成の一例である。交流入力端ａ１及びａ２にはコンデンサＣ２が接続されており、コンデンサＣ２と交流入力端ａ１とコンデンサＣ２の一端との接続部には、リアクトルＲの一端が接続されている。コンデンサＣ２は、制御整流回路３のスイッチング動作で発生する高周波成分を除去する目的で使用されている。そしてこの接続点とリアクトルＲの一端との間のラインには、交流変流器１（ＡＣＣＴ）からなる交流電流検出器が取り付けられている。制御整流回路３の交流入力端ａ３にはリアクトルＲの他端が接続されている。
【００１８】
制御整流回路３は、後に詳しく説明するように、トランジスタ等の導通角が制御可能な複数の半導体スイッチング素子と各半導体スイッチング素子に対して逆並列接続された複数のダイオードとがブリッジ接続された構造を有している。この制御整流回路３は、複数の半導体スイッチング素子の導通角がそれぞれ制御されて、制御整流回路３から出力される直流電圧を制御し、また交流入力端ａ３及びａ４に供給される交流入力電流を正弦波に近付ける。制御整流回路３の直流出力端ｄ３及びｄ４には、コンデンサＣ１が接続されていて、このコンデンサＣ１の両端電圧が負荷５の直流入力端ｄ３及びｄ４に印加される。
【００１９】
符号７で示した回路は、制御整流回路３の複数の半導体スイッチング素子の導通角を制御して直流出力電圧を指令された電圧値に維持し且つ交流入力電流の波形が正弦波になるように制御整流回路３を制御するための導通制御信号（ドライブ信号）を発生する導通制御信号発生回路である。この導通制御信号発生回路７は、交流電流検出回路１２と、交流電圧検出回路１３と、直流電圧検出回路１５と、直流電圧制御系１７と、電流制御系１９と、変調回路２１と、ドライブ回路２３とから構成されている。交流電流検出回路１２は、交流入力電流を検出する交流変流器１とこの交流変流器の出力を信号処理して交流電流検出信号Ｉａｃを出力する信号処理回路１１とを含んで構成されている。交流電圧検出回路１３は、制御整流回路３に入力される交流入力電圧を検出し、検出した交流入力電圧を信号処理する信号処理回路を含み、信号処理した信号を交流電圧検出信号Ｖａｃとして出力する。直流電圧検出回路１５は、制御整流回路３から出力される直流電圧を検出し、検出した直流電圧を信号処理する信号処理回路を含んで信号処理した信号を直流電圧検出信号Ｖｄｃとして出力する。なお信号処理回路１１並びに交流電圧検出回路１３及び直流電圧検出回路１５に含まれる信号処理回路は、それぞれインピーダンス調整のためのオペアンプを含んで構成されている。これら信号処理回路中のオペアンプは、それ自体でオフセットを持っている。そのためこれらの信号処理回路で使用するオペアンプ等の素子のオフセットの累積が直流成分となる。そしてこの直流成分が電流制御系１９の出力である電流制御信号Ｉｃｓに含まれて、制御整流回路３の交流入力電流に直流成分のオフセットを生じさせる。後に説明するように、本発明では、この電流制御信号Ｉｃｓに含まれる直流成分を電流制御信号Ｉｃｓまたはこの電流制御信号Ｉｃｓを変調回路２１で変調した変調電流制御信号から除去する。そのため交流電流検出器として、直流分を検出することができない交流変流器１を用いることが可能になる。
【００２０】
直流電圧制御系１７は、交流電圧検出回路１３から出力された交流電圧検出信号Ｖａｃと、直流電圧検出回路１５から出力された直流電圧検出信号Ｖｄｃと、制御整流回路３の出力電圧を指令する直流電圧指令信号Ｖｃｍｄとを入力として（受信して）、制御整流回路３の出力電圧を直流電圧指令信号Ｖｃｍｄにより指令された直流電圧値にするために必要な電流指令信号Ｉｃｍｄを発生する。直流電圧指令信号Ｖｃｍｄは、図示しない電圧設定器から出力される。この直流電圧制御系１７は、制御整流回路３から出力されるべき出力電圧値を指令するための直流電圧指令信号Ｖｃｍｄと直流電圧検出回路１５から出力された直流電圧検出信号Ｖｄｃとの差を演算して直流の差信号を出力する第１の減算回路Ｓ１を含んでいる。また電流制御系１９は、この直流の差信号を増幅して交流の出力信号に変換する電圧制御器２５と、乗算器Ｍとを含んでいる。乗算器Ｍは、交流電圧検出回路１３から出力される交流電圧検出信号Ｖａｃと電圧制御器２５からの交流出力信号とを乗算して電流指令信号Ｉｃｍｄを出力する。なお電圧制御器２５で用いる関数中のＫｐ及びＫＩは増幅度を定めている。
【００２１】
また電流制御系１９は、交流電流検出回路１１から出力される交流電流検出信号Ｉａｃ及び電流指令信号Ｉｃｍｄを入力として、交流入力電流を正弦波にしてしかも制御整流回路３の出力を直流電圧指令信号Ｖｃｍｄにより指令された直流電圧にするのに必要な電流制御信号Ｉｃｓを出力する。具体的には、電流制御系１９は、電流指令信号Ｉｃｍｄと交流電流検出回路１１から出力された交流電流検出信号Ｉａｃとの差を求める第２の減算回路Ｓ２と、この第２の減算回路Ｓ２により求めた差信号の信号レベルを増幅する電流制御器２７と、直流成分除去回路２９とから構成される。
【００２２】
この例では、直流電圧制御系１７と電流制御系１９とにより、交流電圧検出信号Ｖａｃ、交流電流検出信号Ｉａｃ、直流電圧検出信号Ｖｄｃ及び制御整流回路３の出力電圧を指令する直流電圧指令信号Ｖｃｍｄに基いて、交流入力電流を正弦波にしてしかも制御整流回路３の出力を直流電圧指令信号Ｖｃｍｄにより指令された直流電圧値にするために用いられる電流制御信号Ｉｃｓを出力する電流制御信号発生回路３２が構成されている。
【００２３】
そしてこの例では、直流成分除去回路２９は、第３の減算回路Ｓ３と、ローパスフィルタ３１を含む負帰還回路とから構成される。負帰還回路は、電流制御器２７と変調回路２１との間に位置して電流制御信号Ｉｃｓが流れる線路に対して設けられている。そしてこの直流成分除去回路２９では、第３の減算回路Ｓ３の出力をローパスフィルタ３１を通して第３の減算回路Ｓ３にフィードバックして、電流制御器２７からローパスフィルタ３１の出力を減算する。ローパスフィルタ３１は、交流電源ＡＣの電源周波数成分を遮断（カットオフ）し、主として交流電流検出回路１２、直流電圧検出回路１５、交流電圧検出回路１３、直流電圧制御系１７及び電流制御系１９からなる電流制御信号発生回路３２及びドライブ回路２３において信号処理の過程で発生するオフセットが原因となって発生する直流成分を抽出するように構成されている。すなわち直流成分除去回路２９は、変調回路２１に直流成分を除去した交流成分のみからなる電流制御信号Ｉｃｓを出力する。そこでローパスフィルタ３１の回路定数で、分子のＫｆは交流の入力電流波形に現れる直流オフセット分が打ち消されるように調整され、分母のＴは電源周波数成分を遮断するように定められている。
【００２４】
このような直流成分除去回路２９を用いることにより、この実施の形態では、交流電流検出器１として交流変流器を用いた場合でも、この導通制御信号発生回路７中で発生するオフセットの原因となる直流成分を除去するため、確実に制御整流回路３の交流入力電流からオフセットを除去することができる。
【００２５】
変調回路２１は、電流制御信号Ｉｃｓを鋸歯状波信号からなる変調信号と比較して、パルス幅変調されたＰＷＭ信号即ち変調電流制御信号Ｉｐｗｍをドライブ回路２３に出力する。変調回路２１はコンパレータを用いたＰＷＭ変調回路で構成されている。変調回路２１には、図示しない信号発生器から変調信号としての鋸歯状波変調信号が供給されている。なお本発明において用いることができる変調回路２１は、ＰＷＭ変調回路に限定されるものではなく、また変調信号は鋸歯状波変調信号に限定されるものではない。
【００２６】
ドライブ回路２３は、変調回路２１から出力される変調電流制御信号Ｉｐｗｍに基づいて、制御整流回路３中の複数の半導体スイッチング素子に導通制御信号（ドライブ信号）を出力する。
【００２７】
この実施の形態において、制御整流回路３の交流入力電流波形に現れる直流オフセット分が打ち消される様子を図２と図３とを用いて説明する。図２は本発明を適用した場合の制御整流回路３の入力電圧と入力電流の波形の一例であり、図３は本発明の回路構成において、直流成分除去回路２９を図１の位置に挿入しなかった場合の制御整流回路３の入力電圧と入力電流の波形の一例である。図２は図１の回路において、実効値１００Ｖで６０Ｈｚの入力電圧と、そのときの入力電流波形を示している。この入力電流波形は基線（０ライン）に対して上下対称であり、直流オフセットが見られない。図３は図１の回路において、直流成分除去回路２９を挿入しなかった場合の制御整流回路３の入力電圧と入力電流の波形をそれぞれ示している。図３に示された入力電圧の波形は、図２に示された入力電圧の波形と同様であるが、図３に示された入力電流の波形は基線（０ライン）に対して上下非対称であり、直流オフセット分が見られる。
【００２８】
本発明の他の実施例として直流成分除去回路の挿入位置の他の構成例を図４と図５に示す。図４は直流成分除去回路３３の挿入位置の他の構成例で、図４において直流成分除去回路３３は第２の減算回路Ｓ２と電流制御器３５との間に挿入されている。ここで用いる電流制御器３５の増幅度Ｋは、減算回路Ｓ２と減算回路Ｓ３とを連続して配置したことを考慮して、必要な補償をするように定められる。図５は帰還回路の挿入位置の更に他の構成例である。図５に示した例では、直流成分除去回路４１は、負帰還回路がＰＷＭ変調回路３９の入力と出力との間に配置されている。言い換えるとＰＷＭ変調回路を間に挟むように、直流成分除去回路４１が電流制御器とドライブ回路４３との間に配置されている。この例のローパスフィルタ４５の増幅度Ｋｆは，ＰＷＭ変調回路３９によって波形が大幅に変化しているので、その点も勘案して決められている。
【００２９】
図６，図７，図８は、本発明で用いる制御整流回路３をブリッジ制御整流回路で構成する場合の回路の例である。図６はフルブリッジ回路構成と呼ばれている。このフルブリッジは、導通角の制御が可能なスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２とそのスイッチング素子Ｔ１に逆並列に接続されているダイオードＤ１，Ｄ２とからなるスイッチング回路が偶数個（この図では２個）直列に接続されて構成された第１のブリッジアームＢＡ１と、第１のブリッジアームＢＡ１と同様に構成された第２のブリッジアームＢＡ２とより構成されている。そして各ブリッジアームの中間点は夫々制御整流回路３の交流入力端ａ３，ａ４に接続され、ブリッジアームの両端は夫々制御整流回路３の直流出力端ｄ３，ｄ４に接続されている。各ブリッジアームのスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４にはドライブ回路２３からのドライブ信号が送られて、整流動作が行われる。
【００３０】
図７に示されたブリッジ回路では、第１のブリッジアームＢＡ１は図６と同じであり、第２のブリッジアームＢＡ３がスイッチング素子Ｔ３及びＴ４とダイオードＤ３及びＤ４の代わりに用いられるコンデンサＣ３及びＣ４とで構成されていて、ハーフブリッジ回路構成と呼ばれている。
【００３１】
図８のブリッジ回路では、第１のブリッジアームＢＡ１は図６に示されたブリッジと同じ構成で、第２のブリッジアームＢＡ４ではスイッチング素子Ｔ３及びＴ４及びダイオードＤ３及びＤ４の代わりにダイオードＤ５及びＤ６が用いられている。このブリッジ回路の構成は、混合ブリッジ回路構成と呼ばれている。これらハーフブリッジ回路も混合ブリッジ回路もフルブリッジ回路で説明した上述の本願説明と同様の作用をする。このブリッジ回路では、第２のブリッジアームＢＡ３，ＢＡ４を駆動するドライブ回路が不要になる。
【００３２】
上記制御整流回路に用いられるスイッチング回路の半導体スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４だけを構成するのであれば、導通角の制御が可能な半導体スイッチング素子であればどのようなものでよい。本願の正弦波入力整流装置では、高耐圧トランジスタ、高耐圧ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の高電圧用トランジスタを半導体スイッチング素子として用いている。
【００３３】
なお、前述の通り、信号処理回路１１及び内部に信号処理回路を含む交流電圧検出回路１３及び直流電圧検出回路１５は、電圧の分圧回路や電流の分流回路にインピーダンス変換回路等を構成するためのオペアンプを含んで、周知の回路構成で、雑音を除去して所望の論理レベルを得ている。更に、信号処理回路１１、交流電圧検出回路１３、直流電圧検出回路１５の中にＡ／Ｄ変換回路を含ませることにより、アナログ信号をデジタル信号に変換して、上述の導通制御信号発生回路７をデジタル化して処理することも可能であり、従って本願発明の技術思想を実現する手段にはデジタル技術とアナログ技術とを問わず、両方の技術で実現が可能である。
【００３４】
今まで説明したように本願においては、電流検出器に交流変流器（交流電流検出器）１を用いて、低コスト化を達成することができる。更に本願においては、直流オフセットを除去するために、直流成分除去回路２９，３３，４１を第２の減算回路Ｓ２とドライブ回路２３，４３との間の任意の位置に挿入して直流オフセット分を抽出し、オフセット分を無くすようにしている。その結果、交流入力電流を正弦波に維持しながら出力電圧を指令値に合わせて高性能な正弦波入力整流装置を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、高価なホール素子を含む交流電流検出器を用いることなく、交流入力電流をオフセットさせる原因となる直流成分を除去することができるので、従来よりも安価にしかも簡単に正弦波入力制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の正弦波入力整流装置の原理的回路構成の一例である。
【図２】本発明を適用した場合の入力電圧及び入力電流の波形の一例である。
【図３】本発明の回路構成において、直流成分除去回路を挿入しなかった場合の入力電圧及び入力電流の波形の一例である。
【図４】本発明の他の実施の形体における直流成分除去回路を挿入する位置を示す図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形体における直流成分除去回路を挿入する位置を示す図である。
【図６】本発明で用いることができるブリッジ制御整流回路の構成の一例を示す図である。
【図７】本発明で用いることができる他のブリッジ制御整流回路の構成の一例である。
【図８】本発明の更に他のブリッジ制御整流回路の構成の一例である。
【符号の説明】
１  交流変流器（交流電流検出器）
３  制御整流回路
５  負荷
７  導通制御信号発生回路
１１  信号処理回路
１２  交流電流検出回路
１３  交流電圧検出回路
１５  直流電圧検出回路
１７  直流電圧制御系
１９  電流制御系
２１，３９  変調回路
２３，４３  ドライブ回路
２５  電圧制御器
２７，３５  電流制御器
２９，３３，４１  直流成分除去回路
３１，３７，４５  ローパスフィルタ
ＡＣ  交流電源
ａ１，ａ２  正弦波入力整流装置の交流入力端
ａ３，ａ４  制御整流回路の交流入力端
ＢＡ１〜ＢＡ４  ブリッジアーム
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
ｄ１，ｄ２  正弦波入力整流装置の直流出力端
ｄ３，ｄ４  制御整流回路の直流出力端
Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード
Ｒ  リアクトル
Ｍ  乗算器
Ｓ１〜Ｓ３  減算回路
Ｔ１〜Ｔ４  スイッチング素子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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