JP2002176778A - Power supply device and air conditioner using the power supply device - Google Patents
Power supply device and air conditioner using the power supply deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な制御により入力電流の導通角を広げて
力率を改善し、入力電流の高調波成分を低減する電源装
置及びそれを用いた空気調和機を提供する。
【解決手段】 電源装置は、交流電源1の電圧を整流す
る整流回路2と、整流回路2に接続されたリアクトル3
と、複数のスイッチング素子とコンデンサ回路を含み、
整流回路2の出力電圧を入力する力率改善回路7と、整
流回路2と力率改善回路7の間に接続され、その間に形
成される電流径路の通電状態を導通又は遮断に切換える
切換スイッチ部12と、切換スイッチ部12の通電状態
を制御する切換スイッチ駆動部40と、力率改善回路7
の各スイッチング素子をオンオフさせるパルス信号を生
成して出力するパルス信号制御部22と、パルス信号制
御部22からのパルス信号を受けて力率改善回路7のス
イッチング素子を駆動するスイッチ駆動部23とを備え
る。
(57) [Problem] To provide a power supply device which improves a power factor by increasing a conduction angle of an input current by simple control and reduces a harmonic component of the input current, and an air conditioner using the same. A power supply device includes a rectifier circuit for rectifying a voltage of an AC power supply, and a reactor connected to the rectifier circuit.
And, including a plurality of switching elements and a capacitor circuit,
A power factor improving circuit 7 for inputting an output voltage of the rectifying circuit 2, and a changeover switch portion connected between the rectifying circuit 2 and the power factor improving circuit 7 for switching a current path formed therebetween between conduction and cutoff. 12, a changeover switch driving unit 40 for controlling the energization state of the changeover switch unit 12, and a power factor improving circuit 7
A pulse signal control unit 22 for generating and outputting a pulse signal for turning on and off each switching element, and a switch driving unit 23 for receiving the pulse signal from the pulse signal control unit 22 and driving the switching element of the power factor correction circuit 7. Is provided.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は交流を直流に変換
し、入力電流の高調波成分を低減して力率を改善して所
望の電源電圧を供給する電源装置及びそれを用いた空気
調和機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for converting an alternating current into a direct current, reducing a harmonic component of an input current, improving a power factor and supplying a desired power supply voltage, and an air conditioner using the same. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より交流−直流変換回路として、交
流電圧をダイオ−ド整流回路に入力して脈流出力を得
て、これをコンデンサにより平滑して直流電圧を得るコ
ンデンサインプット型整流回路が様々な分野で用いられ
ている。コンデンサインプット型整流回路では、入力電
流は電流導通角が狭くなり力率が悪く、無効電力が多い
ため電力の有効利用ができない上に多くの高調波成分を
含んでおり同一電源系統に接続された機器への障害が問
題となっている。この問題を解決するための力率を改善
して高調波成分を低減する技術として特開平9−182
457号公報に示す電源装置がある。2. Description of the Related Art Conventionally, as an AC-DC conversion circuit, a capacitor input type rectifier circuit for inputting an AC voltage to a diode rectifier circuit to obtain a pulsating output and smoothing the pulsating output with a capacitor to obtain a DC voltage has been known. Used in various fields. In the capacitor input type rectifier circuit, the input current has a narrow current conduction angle, a low power factor, and there is a lot of reactive power, so it is not possible to use power effectively, and it contains many harmonic components and is connected to the same power supply system Problems with equipment are a problem. To solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-182 discloses a technique for improving a power factor and reducing harmonic components.
There is a power supply device disclosed in Japanese Patent No. 457.
【0003】この電源装置は図26(a)に示すような
回路構成を持ち、図26(b)に示すように、交流電源
101から入力した交流電圧Vinを整流回路103に
より脈流出力電圧に変換する際にリアクトル102を有
している。これにより入力電流Iinの突入を緩和させ
ることができ、結果として電流導通角が広がるので、力
率を改善することができ入力電流Iinに含まれる高調
波成分を減少させることができる。This power supply device has a circuit configuration as shown in FIG. 26 (a). As shown in FIG. 26 (b), an AC voltage Vin inputted from an AC power supply 101 is converted into a pulsating output voltage by a rectifier circuit 103. It has a reactor 102 for conversion. As a result, the rush of the input current Iin can be reduced, and as a result, the current conduction angle increases, so that the power factor can be improved and the harmonic components included in the input current Iin can be reduced.
【0004】例えば本電源装置を空気調和機に用いる場
合、負荷105は圧縮機用モ−タ及びこのモ−タを駆動
するインバ−タとなる。交流電源101が100Vであ
るとき通常はリレ−回路130を導通状態にして倍電圧
整流回路として動作させる。特に低負荷領域において
は、リレ−回路130を遮断状態にすることにより電源
装置は全波整流回路となり出力直流電圧を低く抑えるこ
とができるので、この時インバ−タ及びモ−タでの損失
を低減させることができる。For example, when the power supply device is used in an air conditioner, the load 105 serves as a compressor motor and an inverter for driving the motor. When the AC power supply 101 is at 100 V, the relay circuit 130 is normally turned on to operate as a voltage doubler rectifier circuit. Particularly, in a low load region, the power supply becomes a full-wave rectifier circuit by shutting off the relay circuit 130 so that the output DC voltage can be suppressed low. At this time, the loss in the inverter and the motor is reduced. Can be reduced.
【0005】以上のように図26に示す従来の電源装置
は簡単な構成の受動部品のみの挿入により力率を改善す
ることができるとともに、リレ−回路130の通電状態
を切換えることにより負荷105の損失を抑えることが
できる。As described above, in the conventional power supply device shown in FIG. 26, the power factor can be improved by inserting only passive components having a simple structure, and the energizing state of the relay circuit 130 is switched to change the load 105. Loss can be reduced.
【0006】また、他の技術として特開平11−206
130号公報に示す電源装置が検討されている。この電
源装置は図27(a)に示す回路構成を持つ。以下この
電源装置の詳細な動作について説明する。Another technique is disclosed in JP-A-11-206.
A power supply device disclosed in Japanese Patent Publication No. 130 is being studied. This power supply device has a circuit configuration shown in FIG. Hereinafter, a detailed operation of the power supply device will be described.
【0007】図27(a)において、交流電源101の
ゼロクロス点に同期して制御部132はスイッチング素
子131を所定時間オンさせるパルス信号を出力する。
これによりリアクトル102を介して整流回路133及
びスイッチング素子131を通り、交流電源101を短
絡させる電流が流れるため、入力電流は交流電源101
のゼロクロス点から流れる。そしてスイッチング素子1
31がオフになると電流は、リアクトル102、整流回
路103、コンデンサ120a、120b或いは平滑コ
ンデンサ104を通り流れる。この結果、電流導通角を
大きく拡大させることができ力率を大幅に改善すること
ができる。In FIG. 27A, the control section 132 outputs a pulse signal for turning on the switching element 131 for a predetermined time in synchronization with the zero-cross point of the AC power supply 101.
As a result, a current for short-circuiting the AC power supply 101 flows through the rectifier circuit 133 and the switching element 131 via the reactor 102, and thus the input current is
Flows from the zero crossing point of And switching element 1
When the switch 31 is turned off, the current flows through the reactor 102, the rectifier circuit 103, the capacitors 120a and 120b, or the smoothing capacitor 104. As a result, the current conduction angle can be greatly increased, and the power factor can be greatly improved.
【0008】本電源装置も空気調和機に用いる場合、負
荷105は圧縮機用モ−タ及びこのモ−タを駆動するイ
ンバ−タとなる。よって、同様に低負荷領域においてリ
レ−回路130を遮断状態にすることによって全波整流
回路となり、インバ−タ及びモ−タでの損失を抑えるこ
とができる。When this power supply is also used for an air conditioner, the load 105 is a compressor motor and an inverter for driving the motor. Therefore, similarly, by setting the relay circuit 130 to the cut-off state in the low load region, the relay circuit 130 becomes a full-wave rectifier circuit, and loss in the inverter and the motor can be suppressed.
【0009】以上のように図27に示す従来の電源装置
は簡単な構成と制御により力率を大きく改善することが
できるとともに、リレ−回路130の通電状態を切換え
ることにより負荷105の損失を抑えることができる。As described above, the conventional power supply device shown in FIG. 27 can greatly improve the power factor by a simple configuration and control, and suppresses the loss of the load 105 by switching the energized state of the relay circuit 130. be able to.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
26に示す従来の電源装置では、簡単な構成で力率を改
善することができるもののその改善効果は小さく、十分
な力率を得ることができない。またこの回路構成で高力
率を得るためにはリアクトルの値を大きくする必要があ
り、これは構成部品の大型化とそれに伴う損失の増加を
招く。さらにリレ−回路130の通電状態を切換える際
に出力電圧が大きく変動し負荷105に不具合を与える
可能性があるという課題を有していた。However, in the conventional power supply shown in FIG. 26, the power factor can be improved with a simple configuration, but the improvement effect is small, and a sufficient power factor cannot be obtained. . Also, in order to obtain a high power factor with this circuit configuration, it is necessary to increase the value of the reactor, which leads to an increase in the size of the components and an increase in the loss associated therewith. Further, there is a problem that when the energization state of the relay circuit 130 is switched, the output voltage may fluctuate greatly and cause a problem to the load 105.
【0011】また、図27に示す電源装置では簡単なス
イッチング制御により力率を大きく改善することができ
るが、その電源装置を空気調和機等に用いた場合におい
て、1)200V入力時にはリアクトルが大型化するの
でリアクトルでの損失が増大すること、2)100V入
力時と200V入力時ではリアクトルの大きさが異なる
ので回路を共有することができないこと、3)リレ−回
路130の通電状態を切換える際に出力電圧が大きく変
動し負荷105に不具合を与える可能性があるという課
題を有していた。In the power supply device shown in FIG. 27, the power factor can be greatly improved by simple switching control. However, when the power supply device is used for an air conditioner or the like, 1) When the input is 200 V, the reactor is large. 2) The circuit size cannot be shared due to the difference in the size of the reactor between the input of 100 V and the input of 200 V, and 3) When the energized state of the relay circuit 130 is switched. However, there is a problem that the output voltage may fluctuate greatly and cause a problem to the load 105.
【0012】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、簡単な構成及び制御により高力率を得るこ
とができ、スイッチング素子における損失の増大と発生
ノイズの増大に起因したフィルタ回路における損失の増
大を防止して、低損失で高調波抑制を可能とする電源装
置を提供することを目的とする。The present invention solves such a conventional problem, and can obtain a high power factor with a simple configuration and control. The filter circuit is caused by an increase in loss and an increase in noise in a switching element. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of preventing an increase in loss in the power supply and suppressing harmonics with low loss.
【0013】また、200V入力時においてもリアクト
ルの大型化と、これによる損失の増加を防止すると共
に、100V入力時でも200V入力時でも回路構成を
同一にして回路の共用を図ることができる電源装置を提
供することを目的とする。A power supply device capable of preventing the increase in the size of the reactor and the resulting loss even at the time of input of 200 V, and having the same circuit configuration at the time of input of 100 V and 200 V to share the circuit. The purpose is to provide.
【0014】さらに、リレ−回路の切換え時に生じる出
力電圧の大きな変動を抑制することができる電源装置を
提供することを目的とする。It is still another object of the present invention to provide a power supply device capable of suppressing a large change in output voltage generated when a relay circuit is switched.
【0015】また、そのような電源装置を用いた空気調
和機を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide an air conditioner using such a power supply device.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る第1の電源装置は、(a)交流電源の
出力電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路と、
(b)前記整流回路に接続されたリアクトルと、(c)
整流回路の出力電圧を入力する力率改善回路(力率改善
回路は、直列に接続された複数のスイッチング素子から
なり、オン、オフすることによって前記交流電源から流
れる入力電流の電流径路を変化させるスイッチング回路
と、直列に接続された複数のコンデンサからなるコンデ
ンサ回路と、スイッチング回路がオン状態のときにコン
デンサに充電された電荷がスイッチング回路に逆流する
のを防止する逆流防止整流素子とから構成される。スイ
ッチング回路及びコンデンサ回路は並列に配置される。
スイッチング素子間の接続点と前記コンデンサ間の接続
点とが接続される。スイッチング回路の端点とコンデン
サ回路の端点とが逆流防止整流素子を介して接続され
る。)と、(d)整流回路の入力端子の一つと力率改善
回路のスイッチング素子間の接続点との間に接続され、
その間に形成される電流径路の通電状態を導通状態また
は遮断状態に切換える切換スイッチ手段と、(e)切換
スイッチ手段の通電状態を制御するスイッチ制御手段
と、(f)力率改善回路の各スイッチング素子をオン・
オフさせるパルス信号を生成して出力するパルス信号制
御手段と、(g)パルス信号制御手段からのパルス信号
を受けて力率改善回路のスイッチング回路を駆動させる
スイッチ駆動手段とを備える。In order to solve the above problems, a first power supply device according to the present invention comprises: (a) a rectifier circuit for rectifying an output voltage of an AC power supply and converting the output voltage to a DC voltage;
(B) a reactor connected to the rectifier circuit, and (c)
Power factor improvement circuit for inputting the output voltage of the rectifier circuit (The power factor improvement circuit includes a plurality of switching elements connected in series, and changes the current path of the input current flowing from the AC power supply by turning on and off. It comprises a switching circuit, a capacitor circuit composed of a plurality of capacitors connected in series, and a backflow prevention rectifying element for preventing electric charges charged in the capacitor from flowing back to the switching circuit when the switching circuit is on. The switching circuit and the capacitor circuit are arranged in parallel.
A connection point between the switching elements and a connection point between the capacitors are connected. An end point of the switching circuit and an end point of the capacitor circuit are connected via a backflow prevention rectifier. ) And (d) connected between one of the input terminals of the rectifier circuit and a connection point between the switching elements of the power factor correction circuit,
Changeover switch means for switching the energization state of the current path formed between the conduction state and the interruption state, (e) switch control means for controlling the energization state of the changeover switch means, and (f) each switching of the power factor improvement circuit Turn on the element
A pulse signal control unit that generates and outputs a pulse signal to be turned off; and (g) a switch drive unit that receives a pulse signal from the pulse signal control unit and drives a switching circuit of the power factor correction circuit.
【0017】本発明に係る第2の電源装置は、上記の第
1の電源装置の回路構成を有する電源装置であって、パ
ルス信号制御手段が、交流電源電圧の半周期において力
率改善回路の複数のスイッチング素子のうちの少なくと
も1つを所定時間オンさせるパルス信号を出力するとと
もに、スイッチ手段の通電状態を切換える切換信号をス
イッチ制御手段に出力する。A second power supply device according to the present invention is a power supply device having the circuit configuration of the first power supply device, wherein the pulse signal control means controls the power factor improvement circuit in a half cycle of the AC power supply voltage. A pulse signal for turning on at least one of the plurality of switching elements for a predetermined time is output, and a switching signal for switching an energized state of the switch means is output to the switch control means.
【0018】本発明に係る第3の電源装置は、第2の電
源装置において、電源電圧のゼロクロス点を検出してゼ
ロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出手段を備え
る。このとき、パルス信号制御手段はゼロクロス検出手
段からのゼロクロス検出信号に基づいて、力率改善回路
のスイッチング素子を所定時間オンさせるパルス信号を
出力する。A third power supply device according to the present invention, in the second power supply device, includes a zero cross detection means for detecting a zero cross point of the power supply voltage and outputting a zero cross detection signal. At this time, the pulse signal control means outputs a pulse signal for turning on the switching element of the power factor correction circuit for a predetermined time based on the zero cross detection signal from the zero cross detection means.
【0019】本発明に係る第4の電源装置は、第2また
は第3の電源装置において、電源電圧の極性を判別する
電圧極性判別手段をさらに備える。このとき、パルス信
号制御手段は少なくとも切換スイッチ手段が導通状態で
あるときは、電圧極性判別手段の判別結果を参照し、電
源電圧の各半周期において極性に応じて力率改善回路の
スイッチング素子を所定時間オンさせるパルス信号を出
力する。The fourth power supply according to the present invention is the second or third power supply, further comprising a voltage polarity determining means for determining the polarity of the power supply voltage. At this time, the pulse signal control unit refers to the determination result of the voltage polarity determination unit at least when the changeover switch unit is in the conductive state, and switches the switching element of the power factor improvement circuit according to the polarity in each half cycle of the power supply voltage. A pulse signal for turning on for a predetermined time is output.
【0020】本発明に係る第5の電源装置は、第2ない
し第4のいずれかの電源装置において、交流電源の電流
値を検出する入力電流検出手段をさらに備える。このと
き、パルス信号制御手段はパルス信号がオフ状態であ
り、且つ、入力電流検出手段より得られる電流値が零の
時にスイッチ手段の通電状態を切換える。A fifth power supply according to the present invention, in any one of the second to fourth power supplies, further comprises an input current detecting means for detecting a current value of the AC power supply. At this time, the pulse signal control means switches the energization state of the switch means when the pulse signal is off and the current value obtained from the input current detection means is zero.
【0021】本発明に係る第6の電源装置は、第2また
は第4の電源装置において、電源電圧のゼロクロス点を
検出してゼロクロス検出信号を出力するゼロクロス検出
手段と、そのゼロクロス検出信号を受けて所定時間経過
後に切換タイミング信号を出力するタイマ手段とを備え
る。このとき、パルス信号制御手段はタイマ手段からの
切換タイミング信号を受けて切換スイッチ手段の通電状
態を切換える。A sixth power supply device according to the present invention, in the second or fourth power supply device, detects a zero-cross point of the power supply voltage and outputs a zero-cross detection signal, and receives the zero-cross detection signal. Timer means for outputting a switching timing signal after a predetermined time has elapsed. At this time, the pulse signal control means receives the switching timing signal from the timer means and switches the energized state of the switch means.
【0022】本発明に係る第7の電源装置は、第2また
は第6のいずれかの電源装置において、パルス信号制御
手段が、切換スイッチ手段の通電状態を切換える前後に
おいて、切換スイッチ手段が遮断状態では力率改善回路
の複数のスイッチング素子をそれぞれ異なった所定時間
オンさせる第1のパルス信号を生成し、交流電源電圧の
半周期ごとに第1のパルス信号の出力パタ−ンを切替え
て出力し、また、切換スイッチ手段が導通状態では力率
改善回路のスイッチング素子のうちの何れか1つを所定
時間オンさせる第2のパルス信号を生成し、交流電源電
圧の半周期ごとに第2のパルス信号の出力パタ−ンを切
替えて出力する。A seventh power supply device according to the present invention is the power supply device according to any one of the second and sixth power supply devices, wherein the pulse signal control means switches the changeover switch means to the cutoff state before and after switching the energization state of the changeover switch means. Generates a first pulse signal for turning on a plurality of switching elements of the power factor correction circuit for different predetermined times, and switches and outputs the output pattern of the first pulse signal every half cycle of the AC power supply voltage. A second pulse signal for turning on one of the switching elements of the power factor correction circuit for a predetermined time when the changeover switch means is in a conductive state, and generating a second pulse signal every half cycle of the AC power supply voltage; The signal output pattern is switched and output.
【0023】本発明に係る第8の電源装置は、第7の電
源装置において、パルス信号制御手段は、切換スイッチ
手段が遮断状態のとき出力する第1のパルス信号のうち
最も短いパルス信号のオン時間と、それが導通状態のと
き出力する第2のパルス信号のオン時間が等しくなるよ
うにする。According to an eighth power supply device of the present invention, in the seventh power supply device, the pulse signal control means turns on the shortest pulse signal among the first pulse signals output when the changeover switch means is in the cutoff state. The time is made equal to the on-time of the second pulse signal that is output when it is in the conductive state.
【0024】本発明に係る第9の電源装置は、第2ない
し第8のいずれかの電源装置において、負荷の大きさを
検出する負荷状態検出手段をさらに備える。このとき、
スイッチ制御手段は負荷状態検出手段から得られる負荷
の大きさに応じて切換スイッチ手段の導通または遮断状
態を切換える。A ninth power supply according to the present invention, in any one of the second to eighth power supplies, further comprises a load state detecting means for detecting a magnitude of a load. At this time,
The switch control means switches the conduction or cutoff state of the changeover switch means according to the magnitude of the load obtained from the load state detection means.
【0025】本発明に係る第10の電源装置は、第9の
電源装置において、負荷がモ−タ装置とモ−タ装置に駆
動電圧を供給するために直流を交流に変換するインバ−
タ装置とからなる場合に、負荷状態検出手段がインバ−
タ装置またはモ−タ装置の状態変化に起因して発生する
変化量を検出する。A tenth power supply device according to the present invention is the ninth power supply device, wherein the load converts the direct current to the alternating current so that the load supplies a driving voltage to the motor device and the motor device.
The load state detecting means is an inverter.
The amount of change occurring due to a change in the state of the motor device or the motor device is detected.
【0026】本発明に係る第11の電源装置は、第1ま
たは第10のいずれかの電源装置において、力率改善回
路の出力電圧を平滑する平滑コンデンサを備える。An eleventh power supply according to the present invention, in any one of the first and tenth power supplies, includes a smoothing capacitor for smoothing an output voltage of the power factor correction circuit.
【0027】本発明に係る空気調和機は、電源装置とし
て上記のいずれかの電源装置を用いる。The air conditioner according to the present invention uses any one of the above power supply devices as a power supply device.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電源装置の実
施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明す
る。なお、全ての図面において同一の参照符号は、同一
または同等の構成要素または部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention. Note that the same reference numerals in all drawings indicate the same or equivalent components or portions.
【0029】(実施の形態1)図1は本発明に係る電源
装置の一実施形態を示す回路構成図である。図1におい
て、電源装置は交流電源1と整流回路2とリアクトル3
と力率改善回路7と平滑コンデンサ8と切換スイッチ部
12とからなる。(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the power supply includes an AC power supply 1, a rectifier circuit 2, and a reactor 3.
And a power factor improving circuit 7, a smoothing capacitor 8, and a changeover switch section 12.
【0030】力率改善回路7は、2つのスイッチング素
子4a,4bと2つのコンデンサ5a,5b及び2つの
逆流防止整流素子6a,6bからなる。2つのスイッチ
ング素子4a、4bの直列接続の中点と、2つのコンデ
ンサ5a,5bの直列接続の中点とは互いに接続され
る。スイッチング素子4aとコンデンサ5aとは逆流防
止整流素子6aを介して接続され、スイッチング素子4
bとコンデンサ5bとが逆流防止整流素子6bを介して
接続される。The power factor improving circuit 7 includes two switching elements 4a and 4b, two capacitors 5a and 5b, and two rectifying elements 6a and 6b for preventing backflow. The midpoint of the series connection of the two switching elements 4a and 4b and the midpoint of the series connection of the two capacitors 5a and 5b are connected to each other. The switching element 4a and the capacitor 5a are connected via a backflow prevention rectifying element 6a.
b and the capacitor 5b are connected via the backflow prevention rectifier 6b.
【0031】切換スイッチ部12は整流回路2の整流素
子2b、2dの接続点と力率改善回路7のスイッチング
素子4a、4bの接続点との間に接続されている。切換
スイッチ部12はオン・オフして、それら接続点間の電
流経路の通電状態を導通または遮断に切り換える。切換
スイッチ部12は、機械的スイッチであるリレ−回路や
電気的スイッチである半導体素子等からなる。本実施形
形態では切換スイッチ部12はリレ−回路で構成してい
る。なお、切換スイッチ部12は整流回路2の整流素子
2a、2cの接続点と力率改善回路7のスイッチング素
子4a、4bの接続点との間に接続されてもよい。The changeover switch section 12 is connected between the connection point of the rectification elements 2b and 2d of the rectification circuit 2 and the connection point of the switching elements 4a and 4b of the power factor correction circuit 7. The changeover switch unit 12 is turned on / off to switch the conduction state of the current path between the connection points to conduction or cutoff. The changeover switch section 12 is composed of a relay circuit as a mechanical switch, a semiconductor element as an electric switch, and the like. In the present embodiment, the changeover switch section 12 is constituted by a relay circuit. The changeover switch unit 12 may be connected between a connection point of the rectification elements 2a and 2c of the rectification circuit 2 and a connection point of the switching elements 4a and 4b of the power factor correction circuit 7.
【0032】整流回路2は複数の整流素子2a、2b、
2c、2dより構成され交流電圧を整流して脈流電圧を
出力する。リアクトル3は力率改善を行う。平滑コンデ
ンサ8は力率改善回路7の出力電圧を平滑する。電源装
置には負荷9が接続される。The rectifier circuit 2 includes a plurality of rectifier elements 2a, 2b,
2c and 2d, which rectify the AC voltage and output a pulsating voltage. Reactor 3 performs power factor improvement. The smoothing capacitor 8 smoothes the output voltage of the power factor correction circuit 7. A load 9 is connected to the power supply device.
【0033】尚、スイッチング手段4a、4bにはパワ
−トランジスタ、パワ−MOSFET、IGBT等の自
己消弧可能な半導体が用いられる。また、負荷の具体例
としては電熱線やインバ−タ及びこのインバ−タに接続
され動作する照明機器やモ−タ等がある。A self-extinguishing semiconductor such as a power transistor, a power MOSFET or an IGBT is used for the switching means 4a and 4b. Further, specific examples of the load include a heating wire, an inverter, and lighting equipment and a motor connected to the inverter and operating.
【0034】さらに、電源装置は力率改善回路7を制御
する手段として、ゼロクロス検出部21と、パルス信号
制御部22と、スイッチ駆動部23と、切替えスイッチ
駆動部40とを備える。Further, the power supply device includes a zero-cross detection unit 21, a pulse signal control unit 22, a switch driving unit 23, and a changeover switch driving unit 40 as means for controlling the power factor improvement circuit 7.
【0035】ゼロクロス検出部21は交流電源1のゼロ
クロス点を検出してゼロクロス検出信号を出力する。パ
ルス信号制御部22はゼロクロス検出部21からのゼロ
クロス検出信号を受け、スイッチング手段4a、4bを
駆動するパルス信号を生成して出力する。パルス信号制
御部22は汎用のロジック回路或いはマイコン等で構成
される。スイッチ駆動部23はパルス信号制御部22か
らのパルス信号を受けてスイッチング素子4a、4bを
駆動する。また、切換スイッチ駆動部40は切換スイッ
チ部12の通電状態を入り切りする。切換スイッチ駆動
部40は、本実施の形態ではパルス信号制御部22から
の切換信号を受けて切換スイッチ部12の通電状態を入
り切りする。The zero-cross detector 21 detects a zero-cross point of the AC power supply 1 and outputs a zero-cross detection signal. The pulse signal control unit 22 receives the zero-cross detection signal from the zero-cross detection unit 21 and generates and outputs a pulse signal for driving the switching units 4a and 4b. The pulse signal control unit 22 is configured by a general-purpose logic circuit or a microcomputer. The switch drive section 23 receives the pulse signal from the pulse signal control section 22 and drives the switching elements 4a, 4b. Further, the changeover switch drive section 40 switches the energization state of the changeover switch section 12 on and off. In the present embodiment, the changeover switch driving section 40 receives the changeover signal from the pulse signal control section 22 and switches the energization state of the changeover switch section 12 on and off.
【0036】図2は上記の電源装置において、切換スイ
ッチ部12の通電状態が切り状態での電源電圧、入力電
流、パルス信号の波形を示した図である。図3は、切換
スイッチ部12の通電状態が入り状態での電源電圧、入
力電流、パルス信号の波形を示した図である。また、図
4及び図5はそれぞれ切換スイッチ部12が切り状態及
び入り状態時における電流経路の変化の態様を示した図
である。以下本実施形態の電源装置について図1から図
5を用いて詳細に説明する。FIG. 2 is a diagram showing the waveforms of the power supply voltage, the input current, and the pulse signal in the above power supply device when the switch 12 is turned off. FIG. 3 is a diagram illustrating the waveforms of the power supply voltage, the input current, and the pulse signal when the energization state of the changeover switch unit 12 is on. FIGS. 4 and 5 are views showing the manner in which the current path changes when the changeover switch unit 12 is turned off and turned on, respectively. Hereinafter, the power supply device of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
【0037】尚、以下に説明する全ての実施の形態にお
いて主要波形図中の記号「Vin」は交流電源1の電圧
波形、「Iin」は入力電流波形でありそれぞれ矢印の
向きを正方向とする。また「Pa」はスイッチング素子
4aを駆動するパルス信号、「Pb」はスイッチング素
子4bを駆動するパルス信号である。また、「Va」、
「Vb」はそれぞれコンデンサ5a、5bの両端電圧、
「Vdc」は平滑コンデンサ8の両端電圧を示す。In all the embodiments described below, the symbol "Vin" in the main waveform diagram is the voltage waveform of the AC power supply 1, and "Iin" is the input current waveform, and the direction of each arrow is the positive direction. . “Pa” is a pulse signal for driving the switching element 4a, and “Pb” is a pulse signal for driving the switching element 4b. "Va",
"Vb" is the voltage across the capacitors 5a and 5b,
“Vdc” indicates a voltage across the smoothing capacitor 8.
【0038】パルス信号制御部22はゼロクロス検出部
21が検出する交流電源1の電圧Vinのゼロクロス点
に同期してスイッチング素子4a、4bのうちの少なく
とも1つを所定時間オン状態にするパルス信号を出力す
る。図2の例では交流電源1の正の半周期においてはス
イッチング素子4aを、また負の半周期においてはスイ
ッチング素子4bを所定時間オン状態にしている。また
この時切換スイッチ駆動部40は切換スイッチ部12を
切り状態にしている。The pulse signal control unit 22 generates a pulse signal for turning on at least one of the switching elements 4a and 4b for a predetermined time in synchronization with the zero cross point of the voltage Vin of the AC power supply 1 detected by the zero cross detection unit 21. Output. In the example of FIG. 2, the switching element 4a is turned on in the positive half cycle of the AC power supply 1, and the switching element 4b is turned on for a predetermined time in the negative half cycle. At this time, the changeover switch driving section 40 has the changeover switch section 12 in the off state.
【0039】図2においてスイッチング素子4aがオン
状態であるとき、交流電源1からみた負荷9側の電圧は
コンデンサ5bの両端電圧Vbに等しくなるので、電圧
値VinがVbを越える点から図4(a)の経路で入力
電流Iinが流れはじめ、パルス信号がオフ状態になる
まで増加する。In FIG. 2, when the switching element 4a is on, the voltage on the load 9 side as viewed from the AC power supply 1 becomes equal to the voltage Vb across the capacitor 5b. The input current Iin starts flowing in the path a) and increases until the pulse signal is turned off.
【0040】そしてパルス信号がオフ状態になると交流
電源1からみた負荷9側の電圧は平滑コンデンサ8の両
端電圧Vdcに等しくなり、この時VinがVdcより
小さい場合は一旦入力電流Iinは減少するが、電圧値
Vinが平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcを越える点
から図4(c)の経路で再びコンデンサ8を充電する電
流が流れる。When the pulse signal is turned off, the voltage on the load 9 side as viewed from the AC power supply 1 becomes equal to the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8. At this time, if Vin is smaller than Vdc, the input current Iin temporarily decreases. From the point where the voltage value Vin exceeds the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8, a current for charging the capacitor 8 flows again along the path shown in FIG.
【0041】この結果、入力電流の立ち上がりを早める
ことができ電流導通期間を広げることができる。負の半
周期においても同様にスイッチング素子4bがオン状態
であるとき電圧値Vinがコンデンサ5aの両端電圧V
aを越える点から図4(b)の経路で入力電流Iinが
流れるので電流導通期間を広げることができる。As a result, the rise of the input current can be accelerated, and the current conduction period can be extended. Similarly, in the negative half cycle, when the switching element 4b is in the on state, the voltage Vin is equal to the voltage V across the capacitor 5a.
Since the input current Iin flows through the path shown in FIG. 4B from the point exceeding a, the current conduction period can be extended.
【0042】これらの動作を交流電源1の半周期ごとに
繰り返すことにより、電流導通期間を拡大させることが
でき十分に高い力率を得ることができる。By repeating these operations every half cycle of the AC power supply 1, the current conduction period can be extended and a sufficiently high power factor can be obtained.
【0043】切換スイッチ部12が切り状態の時、電源
装置は全波整流回路を基本とした力率改善動作を行うた
め、例えば交流電源1の電圧値がAC200Vであれ
ば、負荷9に印加される出力電圧は平滑コンデンサ8の
両端電圧Vdcとなりおおよそ280V付近の値とな
る。ここでスイッチング素子4a、4bをオン状態にし
たときにリアクトル3に印加される電圧は電源電圧Vi
nからコンデンサ5a、5bの両端電圧Va、Vb分だ
け緩和されるので、リアクトル3の大型化を抑えること
ができる。When the changeover switch section 12 is in the OFF state, the power supply apparatus performs a power factor improving operation based on the full-wave rectifier circuit. For example, if the voltage value of the AC power supply 1 is 200 V AC, the power supply is applied to the load 9. The output voltage becomes the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 and has a value of about 280V. Here, the voltage applied to reactor 3 when switching elements 4a and 4b are turned on is power supply voltage Vi.
Since n is relaxed by the voltage Va, Vb across the capacitors 5a, 5b, the size of the reactor 3 can be suppressed.
【0044】次に図3に示す制御を行なう電源装置につ
いて説明する。図3の例でも交流電源1の正の半周期に
おいてはスイッチング素子4aを、また負の半周期にお
いてはスイッチング素子4bを所定時間オン状態にして
いる。またこの時切換スイッチ駆動部40は切換スイッ
チ部12を入り状態にしている。Next, a power supply device for performing the control shown in FIG. 3 will be described. In the example of FIG. 3 as well, the switching element 4a is turned on for a predetermined time in the positive half cycle of the AC power supply 1, and the switching element 4b is turned on for a predetermined time in the negative half cycle. At this time, the changeover switch driving section 40 has the changeover switch section 12 in the ON state.
【0045】図3においてスイッチング素子4aがオン
状態であるとき、交流電源1の電圧値Vinのゼロクロ
ス点からリアクトル3を介して交流電源1を短絡する電
流Iinが図5(a)の経路で流れる。そしてパルス信
号がオフ状態になるとコンデンサ5aを充電する電流が
図5(b)の経路で流れる。In FIG. 3, when the switching element 4a is in the ON state, a current Iin for short-circuiting the AC power supply 1 via the reactor 3 from the zero cross point of the voltage value Vin of the AC power supply 1 flows through the path of FIG. . When the pulse signal is turned off, a current for charging the capacitor 5a flows through the path shown in FIG. 5B.
【0046】この結果、入力電流は交流電源1のゼロク
ロス点から立ち上がるので電流導通期間を広げることが
できる。負の半周期においても同様にスイッチング素子
4bをオン、オフ動作させることにより、図5(c)に
示す交流電源1の短絡電流と図5(d)に示すコンデン
サ5bへの充電電流が流れ電流導通期間を広げることが
できる。As a result, the input current rises from the zero-cross point of the AC power supply 1, so that the current conduction period can be extended. Similarly, in the negative half cycle, the switching element 4b is turned on and off so that the short-circuit current of the AC power supply 1 shown in FIG. 5C and the charging current to the capacitor 5b shown in FIG. The conduction period can be extended.
【0047】これらの動作を交流電源1の半周期ごとに
繰り返すことにより、電流導通期間を拡大させることが
できるので十分に高い力率を得ることができる。By repeating these operations every half cycle of the AC power supply 1, the current conduction period can be extended, so that a sufficiently high power factor can be obtained.
【0048】切換スイッチ部12が入り状態の時、電源
装置は倍電圧整流回路を基本とした力率改善動作を行う
ため、例えば交流電源1の電圧値がAC100Vであれ
ば負荷9に印加される出力電圧は、平滑コンデンサ8の
両端電圧Vdcとなりおおよそ280V付近の値とな
る。従って切換スイッチ部12を入り切りすることによ
り交流電源1の電圧値が100Vであっても200Vで
あっても同程度の電圧を負荷9に印加することができ
る。When the changeover switch unit 12 is in the ON state, the power supply device performs a power factor improvement operation based on the voltage doubler rectifier circuit. For example, if the voltage value of the AC power supply 1 is 100 V AC, it is applied to the load 9. The output voltage becomes the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 and has a value of about 280V. Therefore, by turning on and off the changeover switch section 12, the same voltage can be applied to the load 9 regardless of whether the voltage value of the AC power supply 1 is 100 V or 200 V.
【0049】しかも、電源電圧Vinが200V時でも
リアクトル3を小型化できるので100V時と同一仕様
のものを利用することができ、電源装置の構成要素を同
一にすることが可能である。Further, the reactor 3 can be downsized even when the power supply voltage Vin is 200 V, so that the same specifications as those when the power supply voltage Vin is 100 V can be used, and the components of the power supply device can be made the same.
【0050】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば簡単な構成と制御により十分に高い力率を得ることが
できるので入力電流に含まれる高調波成分を十分に抑制
することができる。また、スイッチング素子4a、4b
のスイッチング回数が少ないため発生ノイズが小さくフ
ィルタ回路及びスイッチング素子4a、4bにおける損
失を低く抑えることができる。また、ゼロクロス点を検
出して確実に力率改善を行うので装置の信頼性を高くす
ることができる。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, a sufficiently high power factor can be obtained by a simple configuration and control, so that harmonic components contained in the input current can be sufficiently suppressed. Switching elements 4a, 4b
Since the number of times of switching is small, the generated noise is small and the loss in the filter circuit and the switching elements 4a and 4b can be suppressed low. Further, since the power factor is surely improved by detecting the zero cross point, the reliability of the device can be increased.
【0051】さらに、電源電圧が100Vでも200V
でも同一の回路構成及び構成要素を用いて力率改善を行
うことができるので、複数の電源系統に対応することが
でき開発工数の低減が可能な電源装置を提供することが
できる。Furthermore, even if the power supply voltage is 100 V,
However, since the power factor can be improved using the same circuit configuration and components, it is possible to provide a power supply device that can handle a plurality of power supply systems and can reduce the number of development steps.
【0052】(実施の形態2)図6、図7及び図8は本
発明に係る電源装置の他の実施形態を示す回路構成図で
ある。図6、図7及び図8に示す電源装置は、図1に示
す回路構成に加えてさらに交流電源1の電圧Vinの極
性を判別する電圧極性判別部41を備えている。(Embodiment 2) FIGS. 6, 7 and 8 are circuit diagrams showing another embodiment of the power supply device according to the present invention. The power supply device shown in FIGS. 6, 7, and 8 further includes a voltage polarity determination unit 41 that determines the polarity of the voltage Vin of the AC power supply 1 in addition to the circuit configuration shown in FIG.
【0053】電圧極性判別部41は整流回路2の交流入
力端子において、切換スイッチ部12との接続点に対す
る他端の電圧極性を判別する。また、切換スイッチ駆動
部40はパルス信号制御部22からの切換信号を受けて
切換スイッチ部12の通電状態の入り、切りを切換え
る。以下、図6、図7及び図8に示す電源装置について
詳細に説明する。The voltage polarity discriminating section 41 discriminates the voltage polarity of the other end with respect to the connection point with the changeover switch section 12 at the AC input terminal of the rectifier circuit 2. Further, the changeover switch drive section 40 receives the changeover signal from the pulse signal control section 22 and switches the energization state of the changeover switch section 12 between ON and OFF. Hereinafter, the power supply device shown in FIGS. 6, 7, and 8 will be described in detail.
【0054】図9は図6の電源装置における交流電源1
の電圧波形Vin、入力電流波形Iin、パルス信号P
a及びPb、コンデンサ5a、5bの両端電圧Va、V
b、平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcを示した図であ
る。FIG. 9 shows an AC power supply 1 in the power supply device of FIG.
Voltage waveform Vin, input current waveform Iin, pulse signal P
a and Pb, voltages Va and V across capacitors 5a and 5b
3B is a diagram showing a voltage Vdc across the smoothing capacitor 8.
【0055】図6において切換スイッチ部12は切り状
態である。この時パルス信号制御部22は図9(a)に
示すようにパルス信号Pa、Pbを出力する。すなわ
ち、パルス信号制御部22は交流電源1のゼロクロス点
に同期して正の半周期においてスイッチング素子4aを
所定時間オン状態にするパルス信号Paを出力し、また
負の半周期においてスイッチング素子4bを所定時間オ
ン状態にするパルス信号Pbを出力する。In FIG. 6, the changeover switch section 12 is in the off state. At this time, the pulse signal control unit 22 outputs pulse signals Pa and Pb as shown in FIG. That is, the pulse signal control unit 22 outputs a pulse signal Pa for turning on the switching element 4a for a predetermined time in the positive half cycle in synchronization with the zero crossing point of the AC power supply 1, and switches the switching element 4b in the negative half cycle. A pulse signal Pb for turning on for a predetermined time is output.
【0056】これにより交流電源1の正の半周期では図
4(a)に示すコンデンサ5bへの充電電流により、ま
た負の半周期では図4(b)に示すコンデンサ5aへの
充電電流により電流導通期間を広げることができ十分な
力率を得ることができる。Thus, in the positive half cycle of the AC power supply 1, the current is supplied by the charging current to the capacitor 5b shown in FIG. 4A, and in the negative half cycle by the charging current to the capacitor 5a shown in FIG. 4B. The conduction period can be extended, and a sufficient power factor can be obtained.
【0057】図6のように切換スイッチ部12が切り状
態であるとき、パルス信号制御部22が図9(b)に示
すように交流電源1の正の半周期においてスイッチング
素子4bを、また負の半周期においてスイッチング素子
4aを所定時間オン状態にするパルス信号Pa、Pbを
出力すると、図9(a)の制御の場合と電流経路は異な
るものの、電流導通期間は同様に広げることができ十分
な力率を得ることができる。When the changeover switch section 12 is in the OFF state as shown in FIG. 6, the pulse signal control section 22 switches the switching element 4b in the positive half cycle of the AC power supply 1 and the negative state, as shown in FIG. When the pulse signals Pa and Pb for turning on the switching element 4a for a predetermined time in the half cycle of are output, although the current path is different from the case of the control in FIG. Power factor can be obtained.
【0058】次に電源装置の切換スイッチ部12が入り
状態である場合について説明する。図7及び図8におい
て整流回路2の2つの交流入力端子に接続された接続点
のうち、整流回路2に切換スイッチ部12が接続された
方の点を接続点A、他方を接続点Bとする。Next, the case where the changeover switch section 12 of the power supply device is in the ON state will be described. 7 and 8, the connection point of the rectification circuit 2 to which the changeover switch unit 12 is connected is the connection point A, and the other connection point is the connection point B of the connection points connected to the two AC input terminals of the rectification circuit 2. I do.
【0059】また、図10及び図11はそれぞれ図7及
び図8の電源装置における交流電源1の電圧波形Vi
n、入力電流波形Iin、パルス信号Pa及びPb、コ
ンデンサ5bの両端電圧Vb、平滑コンデンサ8の両端
電圧Vdcを示した図である。図7の電源装置におい
て、切換スイッチ部12と整流回路2の接続点Aは整流
素子2bと2dの接続点となっている。FIGS. 10 and 11 show voltage waveforms Vi of the AC power supply 1 in the power supply devices of FIGS. 7 and 8, respectively.
3 is a diagram showing n, input current waveform Iin, pulse signals Pa and Pb, voltage Vb across capacitor 5b, and voltage Vdc across smoothing capacitor 8. FIG. In the power supply device of FIG. 7, a connection point A between the changeover switch section 12 and the rectification circuit 2 is a connection point between the rectification elements 2b and 2d.
【0060】交流電源1の電圧Vinが正であるとき、
接続点Aを基準とした接続点Bの電位は正の値となる。
パルス信号制御部22は切換スイッチ部12が入り状態
であり、電圧極性判別部41より切換スイッチ部12の
接続点Aに対する接続点Bの電位が正であることを検出
すると、図10に示すように力率改善回路7のスイッチ
ング素子4aを所定時間オン状態にするパルス信号Pa
を出力する。このとき、パルス信号Paがオン状態のと
きは図5(a)に示す交流電源1を短絡する電流Iin
が流れ、オフ状態のときは図5(b)に示すコンデンサ
5aの充電電流が流れるので、電流導通期間を広げるこ
とができる。When the voltage Vin of the AC power supply 1 is positive,
The potential at the connection point B with respect to the connection point A has a positive value.
When the pulse signal control unit 22 detects that the changeover switch unit 12 is in the ON state and the voltage polarity determination unit 41 detects that the potential of the connection point B with respect to the connection point A of the changeover switch unit 12 is positive, as shown in FIG. A pulse signal Pa for turning on the switching element 4a of the power factor correction circuit 7 for a predetermined time.
Is output. At this time, when the pulse signal Pa is on, the current Iin for short-circuiting the AC power supply 1 shown in FIG.
Flows and the charging current of the capacitor 5a shown in FIG. 5B flows in the off state, so that the current conduction period can be extended.
【0061】また交流電源1が負であるとき接続点Aに
対する接続点Bの電位は負の値となる。パルス信号制御
部22は切換スイッチ部12が入り状態であり、電圧極
性判別部41より切換スイッチ部12の接続点Aに対す
る接続点Bの電位が負であることを検出すると、図10
に示すように力率改善回路7のスイッチング素子4bを
所定時間オン状態にするパルス信号Pbを出力する。こ
のとき、パルス信号Pbがオン状態のときは図5(c)
に示す交流電源1を短絡する電流Iinが流れ、オフ状
態のときは図5(d)に示すコンデンサ5bの充電電流
が流れるので、電流導通期間を広げることができる。以
上の動作により十分な力率を得ることができる。When the AC power supply 1 is negative, the potential of the connection point B with respect to the connection point A has a negative value. When the pulse signal control unit 22 detects that the changeover switch unit 12 is in the ON state and the voltage polarity determination unit 41 detects that the potential of the connection point B with respect to the connection point A of the changeover switch unit 12 is negative, the pulse signal control unit 22 shown in FIG.
As shown in (1), a pulse signal Pb for turning on the switching element 4b of the power factor correction circuit 7 for a predetermined time is output. At this time, when the pulse signal Pb is in the ON state, FIG.
Since the current Iin for short-circuiting the AC power supply 1 shown in FIG. 5 flows and the charging current for the capacitor 5b shown in FIG. 5D flows in the off state, the current conduction period can be extended. With the above operation, a sufficient power factor can be obtained.
【0062】次に図8の電源装置について説明する。図
8の電源装置において、切換スイッチ部12と整流回路
2の接続点Aは整流素子2aと整流素子2cの接続点と
なっている。Next, the power supply device shown in FIG. 8 will be described. In the power supply device of FIG. 8, a connection point A between the changeover switch section 12 and the rectifier circuit 2 is a connection point between the rectifier elements 2a and 2c.
【0063】交流電源1の電圧Vinが正であるとき、
接続点Aに対する接続点Bの電位は負の値となる。パル
ス信号制御部22は切換スイッチ部12が入り状態であ
り、電圧極性判別部41より切換スイッチ部12の接続
点Aに対する接続点Bの電位が負であることを検出する
と、図11に示すように力率改善回路7のスイッチング
素子4bを所定時間オン状態にするパルス信号Paを出
力する。このとき、パルス信号Paがオン状態のときは
図12(a)に示す交流電源1を短絡する電流Iinが
流れ、オフ状態のときは図12(b)に示すコンデンサ
5bの充電電流が流れるので、電流導通期間を広げるこ
とができる。When the voltage Vin of the AC power supply 1 is positive,
The potential of the connection point B with respect to the connection point A has a negative value. When the pulse signal control unit 22 detects that the changeover switch unit 12 is in the ON state and the voltage polarity determination unit 41 detects that the potential of the connection point B with respect to the connection point A of the changeover switch unit 12 is negative, as shown in FIG. A pulse signal Pa for turning on the switching element 4b of the power factor correction circuit 7 for a predetermined time is output. At this time, when the pulse signal Pa is on, a current Iin for short-circuiting the AC power supply 1 shown in FIG. 12A flows, and when the pulse signal Pa is off, a charging current for the capacitor 5b shown in FIG. 12B flows. In addition, the current conduction period can be extended.
【0064】また交流電源1が負であるとき接続点Aに
対する接続点Bの電位は正の値となる。パルス信号制御
部22は切換スイッチ部12が入り状態であり、電圧極
性判別部41より切換スイッチ部12の接続点Aに対す
る接続点Bの電位が正であることを検出すると、図11
に示すように力率改善回路7のスイッチング素子4aを
所定時間オン状態にするパルス信号Pbを出力する。こ
のとき、パルス信号Pbがオン状態のときは図12
(c)に示す交流電源1を短絡する電流Iinが流れ、
オフ状態のときは図12(d)に示すコンデンサ5aの
充電電流が流れるので、電流導通期間を広げることがで
きる。以上の動作により十分な力率を得ることができ
る。When the AC power supply 1 is negative, the potential of the connection point B with respect to the connection point A has a positive value. When the pulse signal control unit 22 detects that the changeover switch unit 12 is in the ON state and the voltage polarity determination unit 41 detects that the potential of the connection point B with respect to the connection point A of the changeover switch unit 12 is positive, the pulse signal control unit 22 shown in FIG.
As shown in (1), a pulse signal Pb for turning on the switching element 4a of the power factor correction circuit 7 for a predetermined time is output. At this time, when the pulse signal Pb is on,
A current Iin for short-circuiting the AC power supply 1 shown in FIG.
In the off state, the charging current of the capacitor 5a shown in FIG. 12D flows, so that the current conduction period can be extended. With the above operation, a sufficient power factor can be obtained.
【0065】切換スイッチ部12が入り状態では、交流
電源1の電圧極性に応じて回路構成により対応するスイ
ッチング素子4a、4bを駆動しないと力率改善動作は
行えない。本実施の形態では整流回路2の切換スイッチ
部12の接続点を基準として他点の電位を検出して、こ
れが正電位であればスイッチング素子4aを駆動させ、
また負電位であればスイッチング素子4bを駆動させて
いる。これにより切換スイッチ部12の接続位置に関わ
らずに確実に力率改善を行うことができる。When the changeover switch section 12 is turned on, the power factor improving operation cannot be performed unless the corresponding switching elements 4a and 4b are driven by the circuit configuration according to the voltage polarity of the AC power supply 1. In the present embodiment, the potential of the other point is detected with reference to the connection point of the changeover switch unit 12 of the rectifier circuit 2, and if this is a positive potential, the switching element 4a is driven.
If the potential is negative, the switching element 4b is driven. Thereby, the power factor can be surely improved regardless of the connection position of the changeover switch section 12.
【0066】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば、構成及び制御が簡単で十分な高調波抑制効果を得る
ことができるとともに低損失な電源装置を提供すること
ができるという実施の形態1での特徴に加えて、切換ス
イッチ部12と整流回路2の接続位置に関わらずに確実
に力率改善ができる。したがって、切換スイッチ部12
の接続点を一方に固定したり、また切換スイッチ部12
の接続点を確認してからパルス信号を設定したりする等
の手間や設定ミスによる誤動作を防止することができ
る。これにより設置工数が少なく信頼性が高い電源装置
を提供することができる。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, it is possible to provide a power supply device which is simple in configuration and control, can obtain a sufficient harmonic suppression effect, and has a low loss. In addition to the feature of 1, the power factor can be surely improved irrespective of the connection position between the changeover switch section 12 and the rectifier circuit 2. Therefore, the changeover switch unit 12
Is fixed to one side, and the changeover switch 12
It is possible to prevent trouble such as trouble of setting a pulse signal after confirming the connection point and malfunction due to a setting error. This makes it possible to provide a highly reliable power supply device with a small number of installation steps.
【0067】尚、交流電源1の電圧極性に対応して駆動
させるスイッチング素子の決定方法は本実施例の方法に
限るものではない。また、電圧極性判別部41が行う機
能をゼロクロス検出部21に含ませることも可能であ
る。The method of determining the switching element to be driven according to the voltage polarity of the AC power supply 1 is not limited to the method of this embodiment. In addition, the function performed by the voltage polarity determination unit 41 can be included in the zero-cross detection unit 21.
【0068】(実施の形態3)図13は本発明に係る電
源装置のさらに別の実施形態の回路構成図である。図1
3における電源装置は図1に示す回路構成に加えてさら
に入力電流検出部42を備える。(Embodiment 3) FIG. 13 is a circuit configuration diagram of still another embodiment of the power supply device according to the present invention. FIG.
3 includes an input current detection unit 42 in addition to the circuit configuration shown in FIG.
【0069】入力電流検出部42は整流回路2の前部に
設置され、交流電流Iinの値を検出してパルス信号制
御部22に出力する。The input current detector 42 is provided in front of the rectifier circuit 2, detects the value of the AC current Iin, and outputs it to the pulse signal controller 22.
【0070】パルス信号制御部22は切換スイッチ部1
2の通電状態を切換える際の入力電流波形への影響を極
力抑えるために、切換えの前後において入力電流Iin
の導通経路が変わらないようにして電流波形すなわち力
率改善動作への影響を無くすことができるタイミングで
切換スイッチ部12の通電状態を切換えるようにパルス
信号を制御する。The pulse signal control section 22 is provided with the changeover switch section 1
In order to minimize the effect on the input current waveform when switching the energization state of the second input current, the input current Iin before and after the switching is switched.
The pulse signal is controlled so that the conduction state of the changeover switch unit 12 is switched at a timing at which the current path, that is, the current waveform, that is, the influence on the power factor improvement operation can be eliminated without changing the conduction path.
【0071】このような切換スイッチ部12の切換えタ
イミングとして、交流電源1の各半周期において入力電
流導通終了後の電流非導通期間を選択することにより、
影響を最小限に抑えられる。パルス信号制御部22は、
スイッチング素子4a、4bに出力するパルス信号がオ
フ状態であり且つ入力電流検出部42から検出される電
流値がゼロであることにより、この電流非導通期間を検
出する。By selecting the current non-conducting period after the end of the input current conducting in each half cycle of the AC power supply 1 as the switching timing of the changeover switch section 12,
Impact is minimized. The pulse signal control unit 22
When the pulse signals output to the switching elements 4a and 4b are in the off state and the current value detected from the input current detection unit 42 is zero, the current non-conduction period is detected.
【0072】図14及び図15は、図13の電源装置に
おける交流電源1の電圧波形Vin、入力電流波形Ii
n、パルス信号Pa及びPb、切換スイッチ部12の入
り状態「SW入」及び切り状態「SW切」を示した図で
ある。FIGS. 14 and 15 show the voltage waveform Vin and the input current waveform Ii of the AC power supply 1 in the power supply device of FIG.
3 is a diagram showing n, pulse signals Pa and Pb, an ON state “SW ON” and an OFF state “SW OFF” of the changeover switch unit 12. FIG.
【0073】以下、図13に示す電源装置について詳細
に説明する。まず、図13の電源装置において切換スイ
ッチ部12を切り状態から入り状態に切換える場合につ
いて説明する。Hereinafter, the power supply device shown in FIG. 13 will be described in detail. First, a case where the changeover switch unit 12 is switched from the off state to the on state in the power supply device of FIG. 13 will be described.
【0074】切換スイッチ部12が切り状態のとき、パ
ルス信号制御部22は図14に示すように、交流電源1
の正の半周期にスイッチング素子4aを、また負の半周
期にスイッチング素子4bを所定時間オン状態にするパ
ルス信号を出力して力率改善動作を行う。このとき電源
装置は全波整流回路を基本とした力率改善動作を行う。When the changeover switch section 12 is in the OFF state, the pulse signal control section 22 operates as shown in FIG.
The switching element 4a is turned on in the positive half cycle and the switching element 4b is turned on for a predetermined time in the negative half cycle to perform the power factor improvement operation. At this time, the power supply device performs a power factor improving operation based on the full-wave rectifier circuit.
【0075】切換スイッチ部12を入り状態へ切換える
際は、パルス信号制御部22は切換えタイミングとし
て、交流電源1の半周期において電流導通終了後の電流
非導通期間を検出する。電流非導通期間の検出方法は先
に示したとおりである。この電流非導通期間においてパ
ルス信号制御部22は切換スイッチ部12を入り状態に
切換える信号を切換スイッチ駆動部40に出力する。切
換スイッチ駆動部40はこの切換信号を受けて切換スイ
ッチ部12を入り状態にする。When switching the changeover switch unit 12 to the ON state, the pulse signal control unit 22 detects a current non-conducting period after the end of current conduction in a half cycle of the AC power supply 1 as a switching timing. The method of detecting the current non-conduction period is as described above. In the current non-conduction period, the pulse signal control section 22 outputs a signal for switching the changeover switch section 12 to the ON state to the changeover switch drive section 40. The changeover switch drive section 40 receives the changeover signal and sets the changeover switch section 12 to the ON state.
【0076】パルス信号制御部22は、切換スイッチ部
12を入り状態に切換えた後は切換え前と同様に交流電
源1の正の半周期にスイッチング素子4aを、また負の
半周期にスイッチング素子4bを所定時間オン状態にす
るようなパルス信号を出力する。これにより電源装置は
倍電圧整流回路を基本とした力率改善動作を行う。この
ような切換スイッチ部12の切換え動作により、入力電
流の波形歪への影響を抑制することができる。After switching the changeover switch unit 12 to the ON state, the pulse signal control unit 22 operates the switching element 4a in the positive half cycle of the AC power supply 1 and the switching element 4b in the negative half cycle as before the switching. Is output as a pulse signal for turning on for a predetermined time. As a result, the power supply device performs a power factor improving operation based on the voltage doubler rectifier circuit. By the switching operation of the changeover switch section 12, the influence of the input current on the waveform distortion can be suppressed.
【0077】次に図15は切換スイッチ部12を入り状
態から切り状態に切換える場合を示している。この場合
も上記と同様にパルス信号制御部22は交流電源1の半
周期における入力電流導通終了後の電流非導通期間を検
出して、電流非導通期間のときに切換スイッチ部12を
入り状態から切り状態に切換える。これにより入力電流
の波形歪への影響を抑制することができる。Next, FIG. 15 shows a case where the changeover switch section 12 is switched from the ON state to the OFF state. Also in this case, similarly to the above, the pulse signal control unit 22 detects the current non-conduction period after the end of the input current conduction in the half cycle of the AC power supply 1, and switches the changeover switch unit 12 from the on state during the current non-conduction period. Switch to off state. Thereby, the influence of the input current on the waveform distortion can be suppressed.
【0078】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば、構成及び制御が簡単で十分な高調波抑制効果を得る
ことができるとともに低損失な電源装置を提供すること
ができるという実施の形態1での特徴に加えて、切換ス
イッチ部12の通電状態を切換える際に生じる入力電流
の急峻な波形歪を抑制することが可能であり、電源装置
の各構成要素の仕様スペックを小さくすることができる
ので装置を小型化できて信頼性が高い電源装置を実現す
ることができる。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, it is possible to provide a power supply device which is simple in configuration and control, can obtain a sufficient harmonic suppression effect, and has a low loss. In addition to the features of the first aspect, it is possible to suppress sharp waveform distortion of the input current that occurs when the energization state of the changeover switch unit 12 is switched, and to reduce the specification specifications of each component of the power supply device. Therefore, the size of the device can be reduced, and a highly reliable power supply device can be realized.
【0079】(実施の形態4)図16は本発明に係る電
源装置のさらに別の実施形態を示す回路構成図である。
図16において、電源装置は図13に示す回路構成にお
いて入力電流検出部42の代わりにタイマ部43を備え
ている。(Embodiment 4) FIG. 16 is a circuit diagram showing still another embodiment of the power supply device according to the present invention.
16, the power supply device includes a timer unit 43 instead of the input current detection unit 42 in the circuit configuration shown in FIG.
【0080】タイマ部43は交流電源1の半周期毎にお
いて、ゼロクロス検出部21が出力するゼロクロス検出
信号を受けて所定時間経過後に切換スイッチ部12を切
換えるタイミングを示す切換信号を出力する。The timer 43 receives a zero-cross detection signal output from the zero-cross detector 21 every half cycle of the AC power supply 1, and outputs a switching signal indicating a timing for switching the switch 12 after a predetermined time has elapsed.
【0081】すなわち、本実施の形態においても実施の
形態3と同様に切換スイッチ部12の通電状態を切換え
る際、入力電流の波形歪への影響を抑制するために電流
導通終了後の電流非導通期間を検出する。That is, also in this embodiment, when switching the energization state of the changeover switch section 12 in the same manner as in the third embodiment, in order to suppress the influence of input current on waveform distortion, current non-conduction after termination of current conduction is performed. Detect the period.
【0082】本実施の形態では電流非導通期間の検出方
法としてタイマ部43を用いて、ゼロクロス検出点から
の経過時間を適度に設定することにより検出する。この
経過時間の設定方法としては、予め負荷9の状態に応じ
てゼロクロス点から電流導通が終了するまでの時間を計
測して設定することが最も簡単に実現可能である。パル
ス信号制御部22はこのタイマ部43からの切換信号を
受けて切換スイッチ部12の通電状態を切換える。切換
えの詳細な動作は実施の形態3と同様である。In the present embodiment, the timer 43 is used as a method of detecting the current non-conduction period, and the current is detected by appropriately setting the elapsed time from the zero-cross detection point. The easiest way to set the elapsed time is to measure and set in advance the time from the zero-cross point to the end of current conduction according to the state of the load 9. The pulse signal control unit 22 receives the switching signal from the timer unit 43 and switches the energization state of the switching unit 12. The detailed switching operation is the same as in the third embodiment.
【0083】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば、実施の形態3と同様に装置の構成及び制御が簡単で
十分な高調波抑制効果を得ることができるとともに低損
失な電源装置を提供することができるという特徴に加え
て、切換スイッチ部12の通電状態を切換える際に生じ
る入力電流の急峻な波形歪を抑制することが可能であ
り、電源装置の各構成要素の仕様スペックを小さくする
ことができる。つまり、小型で信頼性が高い電源装置を
提供することができる。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, similar to the third embodiment, the structure and control of the device can be simplified, a sufficient harmonic suppression effect can be obtained, and a low-loss power supply device can be obtained. In addition to the feature that it can be provided, it is possible to suppress sharp waveform distortion of the input current that occurs when the energization state of the changeover switch unit 12 is switched, and to reduce the specification specifications of each component of the power supply device. can do. That is, a small and highly reliable power supply device can be provided.
【0084】しかもパルス信号制御部22としてマイコ
ン等の演算装置を用いた場合、タイマ部43もマイコン
内に取り込むことが可能であり、実施の形態3における
入力電流検出部42のような新たな構成要素を追加する
ことなく実現することができるので、より一層の小型化
が可能であり信頼性が高い電源装置を提供することがで
きる。Further, when an arithmetic unit such as a microcomputer is used as the pulse signal control unit 22, the timer unit 43 can also be incorporated in the microcomputer, and a new configuration such as the input current detection unit 42 in the third embodiment is used. Since the present invention can be realized without adding an element, it is possible to provide a highly reliable power supply device that can be further reduced in size.
【0085】(実施の形態5)図1、図4、図17及び
図18を用いて本発明の電源装置のさらに他の実施形態
について説明する。(Embodiment 5) Still another embodiment of the power supply device of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 4, FIG. 17, and FIG.
【0086】図17は図1の電源装置における交流電源
1の電圧波形Vin、入力電流波形Iin、パルス信号
Pa及びPb、コンデンサ5bの両端電圧Vb、平滑コ
ンデンサ8の両端電圧Vdcを示した図である。図17
において切換スイッチ部12は切り状態であり、パルス
信号制御部22は交流電源1の正の半周期では長パルス
信号Pa及び短パルス信号Pbを出力し、負の半周期で
は短パルス信号Pa及び長パルス信号Pbを出力する。FIG. 17 is a diagram showing the voltage waveform Vin of the AC power supply 1, the input current waveform Iin, the pulse signals Pa and Pb, the voltage Vb across the capacitor 5b, and the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 in the power supply device of FIG. is there. FIG.
, The changeover switch unit 12 is in the OFF state, the pulse signal control unit 22 outputs the long pulse signal Pa and the short pulse signal Pb in the positive half cycle of the AC power supply 1, and outputs the short pulse signal Pa and the long pulse in the negative half cycle. The pulse signal Pb is output.
【0087】この場合、図4(d)に示すようなリアク
トル3を介した交流電源1の短絡電流と、図4(a)又
は(b)に示すコンデンサ5a、5bの充電電流とが流
れ、電流導通期間を広げることができ、力率を改善する
ことができる。In this case, a short-circuit current of the AC power supply 1 via the reactor 3 as shown in FIG. 4D and a charging current of the capacitors 5a and 5b shown in FIG. 4A or 4B flow. The current conduction period can be extended, and the power factor can be improved.
【0088】またこのとき短絡電流によるリアクトル3
へのエネルギ−の蓄積と充電電流によるコンデンサ5
a、5bへのエネルギ−の蓄積が同時に行われるので平
滑コンデンサ8の両端電圧を大きく昇圧させることが可
能である。At this time, the reactor 3 caused by the short-circuit current
Capacitor 5 due to energy storage and charging current
Since energy is simultaneously stored in a and 5b, the voltage across the smoothing capacitor 8 can be greatly increased.
【0089】この昇圧の度合いはパルス信号制御部22
が出力するパルス信号のパルス幅の拡大に対応して増加
する。これにより全波整流電圧から倍電圧整流電圧以上
の値までの電圧値が出力可能である。The degree of this step-up is determined by the pulse signal control unit 22.
Increases in accordance with the increase in the pulse width of the pulse signal output by Thus, a voltage value from the full-wave rectified voltage to a value equal to or higher than the voltage doubled rectified voltage can be output.
【0090】以降の実施の形態において、切換スイッチ
部12が切り状態であり図2に示す動作モ−ドを「全波
整流モ−ド」、図17に示す動作モ−ドを「昇圧モ−
ド」、また切換スイッチ部12が入り状態であり図3に
示す動作モ−ドを「倍電圧整流モ−ド」と呼ぶ。In the following embodiments, the changeover switch section 12 is in the off state, the operation mode shown in FIG. 2 is "full-wave rectification mode", and the operation mode shown in FIG. 17 is "boost mode".
The operation mode shown in FIG. 3 in which the changeover switch unit 12 is in the ON state and the operation mode shown in FIG. 3 is called the "double voltage rectification mode".
【0091】交流電源1の電圧値Vinが100Vであ
るとき、全波整流モ−ドでは負荷9に印加される電圧は
平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcとなり、おおよそ1
40V付近の値となる。When the voltage value Vin of the AC power supply 1 is 100 V, in the full-wave rectification mode, the voltage applied to the load 9 is the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8, and is approximately 1
The value is around 40V.
【0092】ここで、切換スイッチ部12を入り状態に
切換え、倍電圧整流モ−ドにすると力率改善動作は保た
れるものの負荷9に印加される電圧はおおよそ280V
となるので、切換え前の電圧値から大きく変動すること
になる。負荷9によってはこの印加電圧の急峻な変動に
より不具合が生じる可能性がある。Here, when the changeover switch section 12 is switched to the ON state and in the double voltage rectification mode, the power factor improving operation is maintained, but the voltage applied to the load 9 is approximately 280 V.
Therefore, the voltage value largely fluctuates from the voltage value before switching. Depending on the load 9, a problem may occur due to the sharp fluctuation of the applied voltage.
【0093】本実施の形態は切換スイッチ部12の通電
状態を切換える際に発生する出力電圧の変動を抑えるも
のである。以下具体的に説明する。The present embodiment is intended to suppress the fluctuation of the output voltage generated when the energization state of the changeover switch section 12 is switched. This will be specifically described below.
【0094】電源装置が全波整流モ−ドにて動作してい
るとき、負荷9の増加等によりさらに大きな印加電圧が
必要になる。このときパルス信号制御部22は出力する
パルス信号の形態を変え、昇圧モ−ドにて力率の改善と
出力電圧Vdcの昇圧を行う。パルス信号制御部22は
この昇圧モ−ドにより出力電圧Vdcが所定値(ここで
は280V)になるまで、長短両パルス信号のパルス幅
を拡大させる。この出力電圧Vdcは直流電圧検出部
(図示せず)により検出されパルス信号制御部22に出
力される。When the power supply operates in the full-wave rectification mode, a larger applied voltage is required due to an increase in the load 9 and the like. At this time, the pulse signal control unit 22 changes the form of the pulse signal to be output, and improves the power factor and boosts the output voltage Vdc in the boost mode. The pulse signal control unit 22 expands the pulse width of the long and short pulse signals until the output voltage Vdc reaches a predetermined value (here, 280 V) in the boost mode. This output voltage Vdc is detected by a DC voltage detection unit (not shown) and output to the pulse signal control unit 22.
【0095】パルス信号制御部22は出力電圧Vdcが
280Vなったことを確認すると、切換スイッチ部12
を入り状態に切換え倍電圧整流モ−ドに移行する。交流
電源1の電圧値が100Vであるとき、倍電圧整流モ−
ドの出力電圧Vdcはおおよそ280V付近の値とな
る。従ってこの場合は切換スイッチ部12の通電状態を
変更することよる出力電圧の変動を十分に抑制すること
ができる。When the pulse signal control unit 22 confirms that the output voltage Vdc has reached 280 V, the pulse signal control unit 22
Is switched to the ON state to shift to the double voltage rectification mode. When the voltage value of the AC power supply 1 is 100 V,
The output voltage Vdc of the gate becomes approximately 280 V. Therefore, in this case, it is possible to sufficiently suppress the fluctuation of the output voltage caused by changing the energization state of the changeover switch unit 12.
【0096】さらに昇圧モ−ドにおいて長パルス信号の
パルス幅を交流電源1の半周期とほぼ等しくなるように
固定すると、これは倍電圧整流動作となる。またここで
他方のスイッチング素子に短パルス信号を出力すると、
倍電圧整流を基本とした力率改善動作となるので、これ
は倍電圧整流モ−ドと全く同じ動作をすることになる。Further, when the pulse width of the long pulse signal is fixed so as to be substantially equal to the half cycle of the AC power supply 1 in the boost mode, this is a voltage doubler rectification operation. When a short pulse signal is output to the other switching element,
Since the power factor improving operation is based on the voltage doubler rectification, the operation is exactly the same as that of the voltage doubler rectification mode.
【0097】この状態において図18に示すように昇圧
モ−ドにおける短パルス信号のパルス幅tpと、倍電圧
整流モ−ドにおけるパルス信号のパルス幅tpを等しく
すると2つのモ−ドは全く同一の動作をすることにな
る。またこの時、2つのモ−ドにおいて入力電流波形及
び出力電圧Vdcの値も全く等しくなる。さらにこの場
合、直流電圧検出部は必要でない。In this state, as shown in FIG. 18, when the pulse width tp of the short pulse signal in the boost mode and the pulse width tp of the pulse signal in the voltage doubler rectification mode are equal, the two modes are exactly the same. Will work. Also, at this time, the values of the input current waveform and the output voltage Vdc in the two modes are completely equal. Further, in this case, the DC voltage detector is not required.
【0098】従ってパルス信号制御部22は、切換スイ
ッチ部12の通電状態を変更する場合、昇圧モ−ドにお
いて倍電圧整流動作をさせ、この時短パルス信号のパル
ス幅と倍電圧整流モ−ドにおけるパルス信号のパルス幅
を等しく制御することによって入力電流の波形歪及び出
力電圧Vdcの変動を無くすことができる。Therefore, when changing the energization state of the changeover switch section 12, the pulse signal control section 22 performs the voltage doubler rectification operation in the step-up mode, the pulse width of the time-short pulse signal and the voltage doubler rectification mode. By controlling the pulse widths of the pulse signals equally, it is possible to eliminate the waveform distortion of the input current and the fluctuation of the output voltage Vdc.
【0099】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば、構成及び制御が簡単で十分な高調波抑制効果を得る
ことができるとともに低損失な電源装置を提供すること
ができるという特徴に加えて、切換スイッチ部12の通
電状態を変更する際、昇圧モ−ドを用いることにより入
力電流の急峻な波形歪及び出力電圧Vdcの変動を十分
抑制させることができる。従って、構成要素の仕様スペ
ックを小さくできるので装置を小型化でき、且つ、負荷
9に与える影響が少なく安定した出力を提供することが
できる信頼性の高い電源装置を提供することができる。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, in addition to the features that the structure and control are simple, a sufficient harmonic suppression effect can be obtained, and a low-loss power supply device can be provided. Thus, when the energization state of the changeover switch unit 12 is changed, a steep waveform distortion of the input current and a change in the output voltage Vdc can be sufficiently suppressed by using the boost mode. Therefore, since the specification specifications of the components can be reduced, the device can be downsized, and a highly reliable power supply device that can provide a stable output with little influence on the load 9 can be provided.
【0100】さらに昇圧モ−ドを倍電圧整流動作させる
ことにより、切換スイッチ部12の切換えによる入力電
流の急峻な波形歪及び出力電圧Vdcの変動を無くすこ
とができる。故に、構成要素の仕様スペックをさらに小
さくできるので装置を一層小型化でき、且つ、負荷9に
与える影響の無い安定した出力を提供することができる
非常に信頼性の高い電源装置を提供することができる。Further, by performing the voltage doubler rectification operation in the step-up mode, it is possible to eliminate the sharp waveform distortion of the input current and the fluctuation of the output voltage Vdc due to the switching of the changeover switch section 12. Therefore, it is possible to provide a very reliable power supply device that can further reduce the size of the device because the specification specifications of the components can be further reduced and can provide a stable output without affecting the load 9. it can.
【0101】(実施の形態6)図19は本発明に係る電
源装置のさらに他の実施形態を示す回路構成図である。
図19において、電源装置は図13に示す回路構成にお
いて負荷状態検出部27をさらに備える。(Embodiment 6) FIG. 19 is a circuit diagram showing still another embodiment of the power supply device according to the present invention.
19, the power supply device further includes a load state detection unit 27 in the circuit configuration shown in FIG.
【0102】負荷状態検出部27は、本実施の形態では
直流電圧検出部26から得られる平滑コンデンサ8の両
端電圧Vdcと、抵抗またはカレントトランス等により
構成される負荷電流検出部71から得られる負荷電流と
により負荷9の大きさを演算する。In the present embodiment, the load state detecting section 27 includes a voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 obtained from the DC voltage detecting section 26 and a load obtained from the load current detecting section 71 constituted by a resistor or a current transformer. The magnitude of the load 9 is calculated based on the current.
【0103】以下、図19の電源装置についてさらに詳
細に説明する。パルス信号制御部22は負荷状態検出部
27より得られる負荷9の大きさに応じて、切換スイッ
チ部12の通電状態を切換えるものである。Hereinafter, the power supply device of FIG. 19 will be described in more detail. The pulse signal control section 22 switches the energization state of the changeover switch section 12 according to the size of the load 9 obtained from the load state detection section 27.
【0104】図19において、負荷状態検出部27によ
り検出される負荷9の大きさWが所定値Y1以下である
時、パルス信号制御部22は切換スイッチ部12を切り
状態にして全波整流モ−ドにより力率改善を行い、負荷
9の大きさWが所定値Y1以上ある時には切換スイッチ
部12を入り状態にして倍電圧整流モ−ドにより力率改
善を行う。In FIG. 19, when the magnitude W of the load 9 detected by the load state detecting section 27 is equal to or smaller than the predetermined value Y1, the pulse signal control section 22 turns off the changeover switch section 12 to turn off the full-wave rectifying module. When the magnitude W of the load 9 is equal to or more than the predetermined value Y1, the changeover switch unit 12 is turned on to perform the power factor improvement by the voltage doubler rectification mode.
【0105】即ち、W≦Y1ではパルス信号制御部22
は図2に示すパルス信号Pa、Pbを出力する。また、
W≧Y1ではパルス信号制御手段22は図3に示すパル
ス信号Pa、Pbを出力する。That is, if W ≦ Y1, the pulse signal control unit 22
Outputs pulse signals Pa and Pb shown in FIG. Also,
When W ≧ Y1, the pulse signal control unit 22 outputs the pulse signals Pa and Pb shown in FIG.
【0106】これにより、負荷Wが所定値Y1以下の領
域では高い力率を得るとともに、出力電圧をおおよそ全
波整流により得られる電圧にほぼ一定に保つことができ
る。また、負荷Wが所定値Y1以上の領域では高い力率
を得るとともに、出力電圧を倍電圧整流により得られる
電圧よりも大きな電圧値を得ることができる。この結
果、負荷9の大きさに応じて、出力電圧を大きく変化さ
せることができるようになる。Thus, in a region where the load W is equal to or less than the predetermined value Y1, a high power factor can be obtained, and the output voltage can be kept substantially constant at a voltage obtained by the full-wave rectification. In addition, in a region where the load W is equal to or more than the predetermined value Y1, a high power factor can be obtained, and a voltage value larger than a voltage obtained by doubling the output voltage can be obtained. As a result, the output voltage can be largely changed according to the size of the load 9.
【0107】また、W≧Y1の領域において図17に示
すように昇圧モ−ドを用いることにより、負荷9の大き
さWに比例させてパルス幅を広げ、出力電圧を全波整流
により得られる電圧値から倍電圧整流により得られる電
圧よりさらに大きな電圧値まで、徐々に変化させること
ができる。Further, by using the step-up mode as shown in FIG. 17 in the region of W ≧ Y1, the pulse width is increased in proportion to the size W of the load 9, and the output voltage can be obtained by full-wave rectification. It can be gradually changed from the voltage value to a voltage value larger than the voltage obtained by the voltage doubler rectification.
【0108】さらに、もう1つの所定値Y2を設定し、
負荷9の大きさがY2以下ではパルス信号を共にオフに
させてもよい。Further, another predetermined value Y2 is set,
When the size of the load 9 is equal to or less than Y2, both of the pulse signals may be turned off.
【0109】即ち、W≦Y2ではパルス信号制御部22
はパルス信号を出力しない。また、Y2≦W≦Y1では
パルス信号制御部22は図2に示すパルス信号Pa、P
bを出力する。さらに、W≧Y1ではパルス信号制御部
22は図3に示すパルス信号Pa、Pbを出力する。こ
こで、出力電圧を増加させるのに図17に示す昇圧モ−
ドを用いてもよい。That is, when W ≦ Y2, the pulse signal control unit 22
Does not output a pulse signal. When Y2 ≦ W ≦ Y1, the pulse signal control unit 22 outputs the pulse signals Pa and P shown in FIG.
b is output. Further, when W ≧ Y1, the pulse signal control unit 22 outputs the pulse signals Pa and Pb shown in FIG. Here, the boost mode shown in FIG. 17 is used to increase the output voltage.
May be used.
【0110】これにより、上記実施形態において負荷9
の大きさWがY2以下の領域ではスイッチング素子4
a、4bへの電流導通がないために、このスイッチング
素子での損失を低減させることができるので、装置の低
損失化を実現することができる。As a result, in the above embodiment, the load 9
In a region where the size W is equal to or smaller than Y2, the switching element 4
Since there is no current conduction to the switching elements a and 4b, the loss in the switching element can be reduced, so that the loss of the device can be reduced.
【0111】以上のように本実施形態の電源装置によれ
ば、負荷9の大きさWと所定値を比較し、その大小によ
り出力する動作モ−ドを変えることにより、負荷全域で
高い力率を得ることができ、高調波成分を抑制すること
ができるとともに、負荷9の大きさに応じて出力電圧を
変化させることができる。また、低負荷域でパルス信号
をオフすることにより損失をさらに低減することができ
る。As described above, according to the power supply device of the present embodiment, the magnitude W of the load 9 is compared with the predetermined value, and the operation mode to be output is changed according to the magnitude of the magnitude, thereby providing a high power factor over the entire load. Can be obtained, harmonic components can be suppressed, and the output voltage can be changed according to the size of the load 9. Further, the loss can be further reduced by turning off the pulse signal in a low load region.
【0112】この結果、大きさが変動する負荷に対して
も、その変動範囲全域において高調波成分を抑制するこ
とができるとともに、出力電圧を可変することができ、
より高出力化を実現することができる。As a result, even with respect to a load whose magnitude varies, the harmonic component can be suppressed in the entire variation range, and the output voltage can be varied.
Higher output can be realized.
【0113】また、回路構成及び制御が簡単であるた
め、発生ノイズが小さくフィルタ回路を簡略化できると
ともに、スイッチング手段での損失が小さく低損失化を
実現することもできる。Further, since the circuit configuration and the control are simple, the noise generated is small and the filter circuit can be simplified, and the loss in the switching means is small and the loss can be reduced.
【0114】尚、本発明の電源装置における効果は、本
実施形態に示す切換スイッチ部12の切換えパタ−ンに
限るものではなく、実施の形態1から5に示すような他
の発明の電源装置と組合わせて用いることにより、さら
に一層の効果を得ることができる。The effect of the power supply device of the present invention is not limited to the switching pattern of the changeover switch section 12 shown in the present embodiment, but the power supply device of another invention as shown in the first to fifth embodiments. Further effects can be obtained by using in combination with.
【0115】また、本実施の形態において負荷状態検出
部27は、直流電圧検出部26から得られる平滑コンデ
ンサ8の両端電圧と、抵抗またはカレントトランス等に
より構成される負荷電流検出部71から得られる負荷電
流とから負荷9の大きさを演算している。しかし、本発
明の電源装置における負荷検出方法はこれに限るもので
はなく、検出方法としては出力電圧、出力電流、入力電
流、スイッチング素子に流れる電流及びパルス幅等から
演算することも可能であり、またこれらを組合わせて演
算することによっても検出することができる。In this embodiment, the load state detecting section 27 is obtained from the voltage across the smoothing capacitor 8 obtained from the DC voltage detecting section 26, and from the load current detecting section 71 constituted by a resistor or a current transformer. The magnitude of the load 9 is calculated from the load current. However, the load detection method in the power supply device of the present invention is not limited to this, and the detection method can be calculated from the output voltage, the output current, the input current, the current flowing through the switching element, the pulse width, and the like. Further, it can also be detected by calculating these in combination.
【0116】(実施の形態7)図20は本発明に係る電
源装置のさらに他の実施形態の回路構成図である。図2
0において、電源装置は図1に示す回路構成において負
荷9としてインバ−タ装置10とモ−タ装置11を備
え、さらに負荷状態検出部27とを備える。インバ−タ
装置10は複数の半導体素子より構成され、この半導体
素子を高周波でスイッチングすることにより平滑コンデ
ンサ8の両端の略直流電圧Vdcを可変電圧・可変周波
数の交流電圧に変換する。半導体素子としては力率改善
回路7のスイッチング素子4a、4bと同様に、パワ−
トランジスタ、パワ−MOSFET、IGBT等の自己
消弧可能な半導体が用いられる。インバ−タ装置10か
ら出力される可変電圧・可変周波数の交流電圧はモ−タ
装置11に対して可変速駆動するために供給される。本
実施形態ではモ−タ装置11としてDCブラシレスモ−
タを用いている。(Embodiment 7) FIG. 20 is a circuit diagram showing still another embodiment of the power supply device according to the present invention. FIG.
0, the power supply device includes an inverter device 10 and a motor device 11 as the load 9 in the circuit configuration shown in FIG. 1, and further includes a load state detection unit 27. The inverter device 10 is composed of a plurality of semiconductor elements, and converts the substantially DC voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 into a variable voltage / variable frequency AC voltage by switching the semiconductor elements at a high frequency. As a semiconductor element, like the switching elements 4a and 4b of the power factor correction circuit 7, the power is
A self-extinguishing semiconductor such as a transistor, a power MOSFET and an IGBT is used. The variable voltage / variable frequency AC voltage output from the inverter device 10 is supplied to the motor device 11 for variable speed driving. In this embodiment, a DC brushless motor is used as the motor device 11.
Is used.
【0117】また負荷状態検出部27はインバ−タ制御
部30、インバ−タ駆動部31および位置検出部32よ
り構成される。位置検出部32はモ−タ装置11即ちD
Cブラシレスモ−タの回転子位置を検出し、位置検出信
号を出力するものでありホ−ルセンサやエンコ−ダ等に
より構成される。インバ−タ制御部30は位置検出部3
2からの位置検出信号に基づきインバ−タ装置10を駆
動するための制御信号を生成出力し、マイコン等により
構成される。またインバ−タ駆動部31はインバ−タ制
御部30で生成出力された制御信号に基づきインバ−タ
装置10の半導体素子を駆動する。The load state detecting section 27 comprises an inverter control section 30, an inverter driving section 31, and a position detecting section 32. The position detecting section 32 is a motor device 11, that is, D
It detects the rotor position of the C brushless motor and outputs a position detection signal, and is composed of a hall sensor, an encoder, and the like. The inverter control unit 30 includes the position detection unit 3
2 generates and outputs a control signal for driving the inverter device 10 based on the position detection signal from the microcomputer 2, and is constituted by a microcomputer or the like. The inverter driving unit 31 drives the semiconductor elements of the inverter device 10 based on the control signal generated and output by the inverter control unit 30.
【0118】本実施形態では、位置検出部32が出力す
る位置検出信号の検出間隔から求められるモ−タ装置1
1の速度に基づいて負荷の大きさを検出する。In the present embodiment, the motor device 1 is obtained from the detection interval of the position detection signal output from the position detection unit 32.
The magnitude of the load is detected based on the speed (1).
【0119】また、パルス信号制御部22はスイッチン
グ素子4a、4bを駆動するパルス信号を生成して出力
するとともに切換スイッチ駆動部40に対して切換スイ
ッチ部12の通電状態の切換えを指示するが、本例では
負荷状態検出部27の構成要素であるインバ−タ制御部
30が検出した負荷の状態の読込みも行う。The pulse signal control section 22 generates and outputs a pulse signal for driving the switching elements 4a and 4b, and instructs the changeover switch drive section 40 to switch the energized state of the changeover switch section 12. In this example, the load state detected by the inverter control unit 30 which is a component of the load state detection unit 27 is also read.
【0120】以下図20の電源装置についてさらに詳細
に説明する。インバ−タ制御部30は外部からの速度指
令信号および位置検出部32からの位置検出信号を受け
てモ−タ装置11を所定の速度に制御するためにインバ
−タ装置10を駆動する制御信号を生成する。Hereinafter, the power supply device shown in FIG. 20 will be described in more detail. The inverter control unit 30 receives a speed command signal from the outside and a position detection signal from the position detection unit 32 and controls the inverter device 10 to control the motor device 11 to a predetermined speed. Generate
【0121】インバ−タ装置10により可変速駆動され
るモ−タ装置11として例えば空調機等に用いる圧縮機
用モ−タを考えると、圧縮機用モ−タでは、速度の大き
さに応じて負荷トルクが増すとともにモ−タ巻線に発生
する逆起電圧が大きくなるためにモ−タ装置11に印加
される電圧、電流が大きくなり出力電力が増大する。こ
れに伴い交流電源1での入力電力、入力電流も増大す
る。Considering, for example, a compressor motor used for an air conditioner or the like as the motor device 11 that is driven at a variable speed by the inverter device 10, the compressor motor has a function corresponding to the magnitude of the speed. As a result, the load torque increases and the back electromotive voltage generated in the motor winding increases, so that the voltage and current applied to the motor device 11 increase, and the output power increases. Accordingly, the input power and input current of the AC power supply 1 also increase.
【0122】図21、図22及び図23は、負荷に対す
る切換スイッチ部12の通電状態、力率改善回路7の制
御モ−ドおよびインバ−タ装置10によるモ−タ装置1
1の速度制御を示す図である。FIGS. 21, 22 and 23 show the energized state of the changeover switch section 12 with respect to the load, the control mode of the power factor improvement circuit 7, and the motor apparatus 1 using the inverter apparatus 10.
FIG. 3 is a diagram illustrating speed control 1;
【0123】図21の制御では、モ−タ装置11の起動
後、パルス信号制御部22は切換スイッチ部12を切り
状態にして全波整流モ−ドにて力率改善を行う。この場
合、例えば交流電源1の電圧値が200Vであれば平滑
コンデンサ8の両端電圧Vdcはおおよそ280Vの値
となる。In the control shown in FIG. 21, after the motor device 11 is started, the pulse signal control unit 22 turns off the changeover switch unit 12 to improve the power factor in the full-wave rectification mode. In this case, for example, if the voltage value of the AC power supply 1 is 200 V, the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 has a value of approximately 280 V.
【0124】モ−タ装置11の速度増加に伴って負荷の
大きさも増加する。パルス信号制御部22は力率或いは
効率を最大にするように負荷の大きさつまりモ−タ装置
11の速度に応じてパルス信号のパルス幅を制御する。
この間インバ−タ制御部30は外部からの速度指令信号
に基づいてモ−タ装置11を所定の速度に制御するため
に、インバ−タ装置10の各半導体素子を駆動する高周
波パルス信号のパルスデュ−ティを制御してモ−タ装置
11への印加電圧を調整することでモ−タ装置11を所
定の速度に制御するインバ−タPWM(Pulse Width Mo
dulation)制御を行う。The magnitude of the load increases as the speed of the motor device 11 increases. The pulse signal control unit 22 controls the pulse width of the pulse signal according to the magnitude of the load, that is, the speed of the motor device 11, so as to maximize the power factor or the efficiency.
During this time, the inverter control unit 30 controls the motor device 11 to a predetermined speed based on an external speed command signal, so that the pulse duration of the high-frequency pulse signal for driving each semiconductor element of the inverter device 10 is controlled. Inverter PWM (Pulse Width Mo) that controls the motor device 11 at a predetermined speed by controlling the motor and adjusting the voltage applied to the motor device 11.
dulation) control.
【0125】そして負荷の増加に伴いインバ−タ制御部
30が出力する高周波パルス信号のパルスデュ−ティが
所定値、例えば100%に達するとモ−タ装置11への
電圧供給が飽和状態になり、これ以上モ−タ装置11の
速度を増加することができなくなる。従ってモ−タ装置
11の速度向上を図るため、さらに大きな電圧を供給す
るためには力率改善回路7の出力電圧つまり平滑コンデ
ンサ8の両端電圧Vdcを増加させる必要がある。そこ
で、以降はパルス信号制御部22による力率改善回路7
のパルス信号制御により平滑コンデンサ8の両端電圧V
dcを制御してモ−タ装置11への印加電圧を調整する
ことでモ−タ装置11を所定の速度に制御するインバ−
タPAM(Pulse Amplitude Modulation)制御が行わ
れる。When the pulse duty of the high-frequency pulse signal output by the inverter control unit 30 reaches a predetermined value, for example, 100% with an increase in load, the voltage supply to the motor device 11 becomes saturated, The speed of the motor device 11 cannot be increased any more. Therefore, in order to improve the speed of the motor device 11, in order to supply a larger voltage, it is necessary to increase the output voltage of the power factor improving circuit 7, that is, the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8. Therefore, hereinafter, the power factor improving circuit 7 by the pulse signal control unit 22
, The voltage V across the smoothing capacitor 8
Inverter that controls motor device 11 at a predetermined speed by controlling dc to adjust the voltage applied to motor device 11.
PAM (Pulse Amplitude Modulation) control is performed.
【0126】次に図22を用いて本実施形態における別
の制御手法について説明する。図22の制御では、モ−
タ装置11の起動後、パルス信号制御手段22は切換ス
イッチ部12を切り状態にして全波整流モ−ドにて力率
改善を行う。この場合、例えば交流電源1の電圧値が1
00Vであれば平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcはお
およそ140Vの値となる。Next, another control method in this embodiment will be described with reference to FIG. In the control of FIG.
After the start-up of the power device 11, the pulse signal control means 22 turns off the changeover switch section 12 to improve the power factor in the full-wave rectification mode. In this case, for example, the voltage value of the AC power supply 1 is 1
If it is 00V, the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 has a value of about 140V.
【0127】モ−タ装置11の速度増加に伴って負荷の
大きさも増加する。パルス信号制御部22は力率或いは
効率を最大にするように負荷の大きさつまりモ−タ装置
11の速度に応じてパルス信号のパルス幅を制御する。
この間インバ−タ制御部30は外部からの速度指令信号
に基づいてモ−タ装置11を所定の速度に制御するため
にインバ−タPWM制御を行う。As the speed of the motor device 11 increases, the magnitude of the load also increases. The pulse signal control unit 22 controls the pulse width of the pulse signal according to the magnitude of the load, that is, the speed of the motor device 11, so as to maximize the power factor or the efficiency.
During this time, the inverter control unit 30 performs inverter PWM control to control the motor device 11 at a predetermined speed based on an external speed command signal.
【0128】そして負荷の増加に伴いインバ−タ装置1
0のパルスデュ−ティが所定値、例えば100%に達す
るとモ−タ装置11への電圧供給が飽和状態になり、こ
れ以上モ−タ装置11の速度を増加することができなく
なる。Then, as the load increases, the inverter device 1
When the pulse duty of 0 reaches a predetermined value, for example, 100%, the voltage supply to the motor device 11 becomes saturated, and the speed of the motor device 11 cannot be further increased.
【0129】従ってモ−タ装置11の速度向上を図るた
め、さらに大きな電圧を供給するためには力率改善回路
7の出力電圧つまり平滑コンデンサ8の両端電圧Vdc
を増加させる必要がある。パルス信号制御部22は出力
するパルス信号の形態を変え、昇圧モ−ドにて力率改善
を行う。昇圧モ−ドでは長短2つのパルス信号のパルス
幅を制御することにより平滑コンデンサ8の両端電圧V
dcを広範囲に制御することができる。この昇圧モ−ド
では電圧Vdcを制御してモ−タ装置11への印加電圧
を調整してモ−タ装置11を所定の速度に制御するイン
バ−タPAM制御が行われる。Therefore, in order to improve the speed of the motor device 11 and supply a larger voltage, the output voltage of the power factor improving circuit 7, that is, the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 is required.
Need to be increased. The pulse signal control unit 22 changes the form of the output pulse signal and improves the power factor in the boost mode. In the step-up mode, the voltage V across the smoothing capacitor 8 is controlled by controlling the pulse width of two long and short pulse signals.
dc can be controlled in a wide range. In this step-up mode, an inverter PAM control for controlling the voltage Vdc to adjust the voltage applied to the motor device 11 and controlling the motor device 11 to a predetermined speed is performed.
【0130】モ−タ装置11の速度がさらに増加し、こ
れに伴い平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcをさらに上
昇させる時、パルス信号制御部22が出力する長短2つ
のパルス信号のパルス幅も拡大する。長パルス信号のパ
ルス幅が交流電源1の半周期と同程度に十分広がると電
源装置は倍電圧整流動作となる。このとき、パルス信号
制御部22は図18に示すように切換スイッチ部12を
入り状態に切換えて倍電圧整流モ−ドにするとともに、
この際のパルス信号のパルス幅を切換え直前の短パルス
信号のパルス幅と等しくなるように制御する。When the speed of the motor device 11 is further increased and the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 is further increased accordingly, the pulse width of the two long and short pulse signals output by the pulse signal control section 22 is also increased. . When the pulse width of the long pulse signal is sufficiently widened to be equal to a half cycle of the AC power supply 1, the power supply device performs a voltage doubler rectification operation. At this time, the pulse signal control section 22 switches the changeover switch section 12 to the ON state as shown in FIG.
At this time, control is performed so that the pulse width of the pulse signal becomes equal to the pulse width of the short pulse signal immediately before switching.
【0131】これにより電源装置の動作モ−ドを昇圧モ
−ドから倍電圧整流モ−ドにスム−スに移行させること
ができる。パルス信号制御部22は倍電圧整流モ−ドに
て出力するパルス信号のパルス幅を拡大することにより
平滑コンデンサ8の両端電圧Vdcをさらに上昇させる
ことができるので、モ−タ装置11の速度をさらに増加
させることができる。また、倍電圧整流モ−ドでは昇圧
モ−ドにおける倍電圧動作に比べて、半導体素子の導通
損失を抑えることができるので高負荷域においても電源
装置の損失を抑えて効率良く力率改善を行うことができ
る。As a result, the operation mode of the power supply device can be smoothly shifted from the boost mode to the voltage doubler rectification mode. The pulse signal control unit 22 can further increase the voltage Vdc across the smoothing capacitor 8 by expanding the pulse width of the pulse signal output in the voltage doubler rectification mode, so that the speed of the motor device 11 can be increased. Can be further increased. Further, in the voltage doubler rectification mode, the conduction loss of the semiconductor element can be suppressed as compared with the voltage doubler operation in the step-up mode. It can be carried out.
【0132】これら動作モ−ドの切換えにより100V
入力時においても200V入力時と同程度の出力電圧V
dcを得ることができ、さらに広範囲でモ−タ装置11
の速度制御を行うことができる。By switching these operation modes, 100 V
At the time of input, the same output voltage V as at the time of 200V input
dc can be obtained, and the motor device 11 can be obtained over a wider range.
Speed control can be performed.
【0133】モ−タ装置11の速度を高速領域から低速
領域に低下させる場合は上記の一連の制御と逆の制御を
行えば良い。In order to reduce the speed of the motor device 11 from the high-speed region to the low-speed region, control reverse to the above series of control may be performed.
【0134】また、全波整流モ−ドと昇圧モ−ドとの切
換えは必ずしもインバ−タ制御手段30が出力する高周
波パルス信号のパルスデュ−ティが100%になる点で
切換えるのではなく、図23に示すようにモ−ドの切換
わり点がパルスデュ−ティが100%になる点から前後
に異なっていてもよい。The switching between the full-wave rectification mode and the boosting mode is not necessarily performed at the point where the pulse duty of the high-frequency pulse signal output from the inverter control means 30 becomes 100%. As shown in FIG. 23, the mode switching point may be different before and after the point where the pulse duty becomes 100%.
【0135】さらに各モ−ド間の切換わり点においてヒ
ステリシスを設けることにより、モ−ド切換わり点付近
での不安定動作によりモ−ド変更が煩雑に行われること
を防止することができる。Further, by providing hysteresis at the switching point between the modes, it is possible to prevent the mode from being complicatedly changed due to unstable operation near the mode switching point.
【0136】従って本実施形態の電源装置によれば、モ
−タ装置11での負荷が小さい領域においては、切換ス
イッチ部12を切り状態にした全波整流モ−ドでの力率
改善とインバ−タPWM制御によるモータ装置11の速
度制御を行い、直流電圧が飽和する負荷領域においては
昇圧モ−ドによる力率改善とインバ−タPAM制御によ
る速度制御を行う。さらに負荷が大きい領域においては
切換スイッチ部12を入り状態にした倍電圧整流モ−ド
による力率改善とインバ−タPAM制御による速度制御
を行う。従ってモ−タ装置11の運転範囲全域において
十分な力率を得ることができる。しかも全波整流モ−ド
では、電源装置の出力電圧を低く抑えモ−タ装置11に
おける鉄損を抑え、また昇圧モ−ドではインバータPA
M制御によりインバ−タ装置10のスイッチング損失を
抑え、さらに倍電圧整流モ−ドでは電源装置の導通損失
を抑えることができる。Therefore, according to the power supply device of the present embodiment, in a region where the load on the motor device 11 is small, the power factor is improved and the inverter is improved in the full-wave rectification mode in which the changeover switch section 12 is turned off. In the load region where the DC voltage is saturated, the power factor is improved by the boost mode and the speed is controlled by the inverter PAM control. Further, in a region where the load is large, the power factor is improved by the voltage doubler rectification mode in which the changeover switch unit 12 is turned on, and the speed control is performed by the inverter PAM control. Therefore, a sufficient power factor can be obtained in the entire operation range of the motor device 11. Moreover, in the full-wave rectification mode, the output voltage of the power supply device is kept low to suppress iron loss in the motor device 11, and in the boost mode, the inverter PA
The switching loss of the inverter device 10 can be suppressed by the M control, and the conduction loss of the power supply device can be suppressed in the voltage doubler rectification mode.
【0137】これにより、モ−タ装置11の運転範囲全
域において入力電流の高調波成分を十分抑制するととも
に広範囲で高効率でありかつ高出力なモ−タ装置11の
駆動を行うことができる電源装置を実現することができ
る。しかも、簡単な制御で発生ノイズが小さくフィルタ
回路およびスイッチング素子4a、4bにおける損失増
加を抑えることができる。Thus, a power supply capable of sufficiently suppressing the harmonic components of the input current over the entire operating range of the motor device 11 and driving the motor device 11 with high efficiency and high output over a wide range. The device can be realized. In addition, the noise generated is small with simple control, and an increase in loss in the filter circuit and the switching elements 4a and 4b can be suppressed.
【0138】尚、本実施形態においてパルス信号制御部
22が出力するパルス信号の形態及び切換スイッチ部1
2の切換え動作は本実施形態に限るものではない。 さ
らに本実施形態においてモ−タ装置11はDCブラシレ
スモ−タを用いたが、本発明の電源装置におけるモ−タ
装置11はこれに限るものではなくインダクションモ−
タ等、他のモ−タ装置でも同様の効果を得ることができ
る。In this embodiment, the form of the pulse signal output from the pulse signal control unit 22 and the changeover switch unit 1
The switching operation of No. 2 is not limited to this embodiment. Further, in the present embodiment, a DC brushless motor is used as the motor device 11, but the motor device 11 in the power supply device of the present invention is not limited to this, and may be an induction motor.
Similar effects can be obtained with other motor devices such as motors.
【0139】また負荷状態検出部27の構成は図20に
示す構成に限るものではない。また負荷状態の検出方法
として本実施形態ではモ−タ装置11の速度を用いた
が、その他インバ−タ装置10の出力パルスデュ−テ
ィ、出力周波数、出力電流値やモ−タ装置11に印加さ
れる電圧、電流或いは入力電流Iin等を用いてもよ
い。さらにはこれらの組み合わせにより負荷の大きさを
検出することによっても同様の効果を得ることができ
る。The configuration of the load state detector 27 is not limited to the configuration shown in FIG. In the present embodiment, the speed of the motor device 11 is used as a method of detecting the load state. However, the output pulse duty, the output frequency, the output current value of the inverter device 10 and the voltage applied to the motor device 11 are also used. Voltage, current, input current Iin, or the like. Further, the same effect can be obtained by detecting the magnitude of the load by a combination of these.
【0140】(実施の形態8)図24に本発明の電源装
置のいずれかを適用した空気調和機の一構成例を示す。
図24に示すように空気調和機はコンバ−タ装置として
実施形態1に示す電源装置を用い、インバ−タ装置8
1、電動圧縮機82に加えて、室内ユニット92、室外
ユニット95及び四方弁91からなる冷凍サイクルを備
えている。(Eighth Embodiment) FIG. 24 shows a configuration example of an air conditioner to which any of the power supply devices of the present invention is applied.
As shown in FIG. 24, the air conditioner uses the power supply device shown in the first embodiment as a converter device, and the inverter device 8
1. In addition to the electric compressor 82, a refrigeration cycle including an indoor unit 92, an outdoor unit 95, and a four-way valve 91 is provided.
【0141】室内ユニット92は室内熱交換器93と室
内送風機94から構成され、また室外ユニット95は室
外熱交換器96、室外送風機97及び膨張弁98より構
成される。The indoor unit 92 includes an indoor heat exchanger 93 and an indoor blower 94, and the outdoor unit 95 includes an outdoor heat exchanger 96, an outdoor blower 97, and an expansion valve 98.
【0142】冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環
する。冷媒は電動圧縮機82により圧縮され、室外熱交
換器96にて室外送風機97からの送風により室外の空
気と熱交換され、また室内熱交換器93にて室内送風機
94からの送風により室内の空気と熱交換される。室内
熱交換器93での熱交換後の空気により室内の冷暖房が
行われる。冷房または暖房の切換は四方弁91により冷
媒の循環方向を反転させることにより行われる。以上の
ような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバ−タ装
置81により電動圧縮機82を駆動させることにより行
われ、これらインバ−タ装置81及び電動圧縮機82へ
の電力の供給はコンバ−タ装置である実施形態1の電源
装置を用いて行われる。電源装置の構成及び動作につい
ては前述したとおりである。During the refrigeration cycle, a refrigerant as a heat medium circulates. The refrigerant is compressed by the electric compressor 82, exchanges heat with outdoor air in the outdoor heat exchanger 96 by blowing from the outdoor blower 97, and in the indoor heat exchanger 93 by blowing air from the indoor blower 94. Heat exchange with. The indoor air is cooled and heated by the air after the heat exchange in the indoor heat exchanger 93. Switching between cooling and heating is performed by reversing the circulation direction of the refrigerant by the four-way valve 91. The circulation of the refrigerant in the refrigeration cycle as described above is performed by driving the electric compressor 82 by the inverter device 81, and the supply of electric power to the inverter device 81 and the electric compressor 82 is performed by the converter device. This is performed using the power supply device according to the first embodiment. The configuration and operation of the power supply device are as described above.
【0143】以上のような構成により空気調和機におけ
る入力電流の高調波成分を抑えることができる。また、
発生ノイズが小さく低損失な空気調和機を提供すること
ができる。With the above configuration, it is possible to suppress harmonic components of the input current in the air conditioner. Also,
An air conditioner with low noise and low loss can be provided.
【0144】本実施形態ではコンバ−タ装置として実施
形態1に示す電源装置を用いたが、実施形態2から実施
形態7に示す他の電源装置を用いても同様に各電源装置
が持つ効果を有した空気調和機を提供することができ
る。In this embodiment, the power supply device shown in Embodiment 1 is used as the converter device. However, the effects of each power supply device can be similarly obtained by using the other power supply devices shown in Embodiments 2 to 7. An air conditioner having the above can be provided.
【0145】本発明の電源装置では交流電源1が200
Vであっても切換スイッチ部12の通電状態を切換える
ことにより、高調波を抑制してリアクトル3の小型化を
実現することができる。従って100V入力時と同一の
リアクトル3を用いることができる。In the power supply of the present invention, the AC power supply 1
By switching the energization state of the changeover switch section 12 even at V, harmonics can be suppressed and the size of the reactor 3 can be reduced. Therefore, the same reactor 3 as that at the time of 100V input can be used.
【0146】さらに交流電源1が100Vであっても高
調波を抑制するとともに倍電圧整流により得られる電圧
よりもさらに高い出力電圧を得ることができる。従って
100V入力であっても倍電圧整流回路を必要とせずに
200V入力時と同等の出力電圧を得ることができる。Further, even if the AC power supply 1 is 100 V, it is possible to suppress harmonics and obtain an output voltage higher than the voltage obtained by voltage doubler rectification. Therefore, even with a 100 V input, an output voltage equivalent to that at a 200 V input can be obtained without the need for a voltage doubler rectifier circuit.
【0147】しかも負荷の大きさに応じて、切換スイッ
チ部12の入り切り、パルス幅及びパルス信号パタ−ン
を制御させることにより、負荷全域において最適な出力
電圧、力率及び効率を得ることができる。また切換スイ
ッチ部12の切換えの際、入力電流及び出力電圧への影
響が無く、装置の小型化と信頼性を高めることができ
る。In addition, by controlling the on / off of the changeover switch section 12, the pulse width and the pulse signal pattern in accordance with the size of the load, it is possible to obtain optimum output voltage, power factor and efficiency over the entire load. . Further, when switching the changeover switch section 12, there is no influence on the input current and the output voltage, and the size and reliability of the device can be improved.
【0148】従って本発明の電源装置は、特に空気調和
機に対しては100V機種、200V機種何れにおいて
も用いることができ、高い力率を得て入力電流に含まれ
る高調波成分を抑制させることができる。Therefore, the power supply device of the present invention can be used in both 100 V and 200 V models, particularly for air conditioners, to obtain a high power factor and suppress harmonic components contained in the input current. Can be.
【0149】しかも回路構成及び構成部品の共用できる
とともに装置の小型化が可能となり、開発工数及び部品
点数を大幅に削減させることができるという非常に大き
な効果を有する。In addition, the circuit configuration and constituent parts can be shared, and the size of the device can be reduced. This has a very large effect that the number of development steps and the number of parts can be greatly reduced.
【0150】尚、上記実施形態1から実施形態7に示す
電源装置においてコンデンサ5a、5bの値を変更して
平滑コンデンサ8を省略した回路構成を図25に示す。
このような構成の電源装置においても、前述のものと同
様の効果を得ることができる。FIG. 25 shows a circuit configuration in which the values of the capacitors 5a and 5b are changed and the smoothing capacitor 8 is omitted in the power supply devices shown in the first to seventh embodiments.
In the power supply device having such a configuration, the same effects as those described above can be obtained.
【0151】[0151]
【発明の効果】本発明の第1の電源装置によれば、簡単
な構成及び制御により、電流導通期間を広げることがで
き、高調波成分を十分に抑制することが可能であり、発
生ノイズ及び損失を低く抑える電源装置を実現すること
ができる。According to the first power supply device of the present invention, the current conduction period can be extended with a simple configuration and control, the harmonic component can be sufficiently suppressed, and the generated noise and noise can be reduced. It is possible to realize a power supply device in which loss is reduced.
【0152】本発明の第2の電源装置によれば、簡単な
構成及び制御により、電流導通期間を広げることがで
き、高調波成分を十分に抑制することが可能であり、発
生ノイズ及び損失を低く抑えることができる。さらに電
源電圧が200Vでもリアクトルの大型化を抑えること
ができるので、同一の構成要素を用いて複数の電源系統
に対応することができる電源装置を実現することができ
る。According to the second power supply device of the present invention, the current conduction period can be extended by a simple configuration and control, harmonic components can be sufficiently suppressed, and generated noise and loss can be reduced. It can be kept low. Furthermore, even if the power supply voltage is 200 V, the reactor can be prevented from increasing in size, so that it is possible to realize a power supply device that can support a plurality of power supply systems using the same components.
【0153】本発明の第3の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により電流導通期間を広げることができ、高
調波成分を十分に抑制することが可能であり、発生ノイ
ズ及び損失を低く抑えることができる。特に、電源電圧
のゼロクロス点を検出して確実に力率改善動作を行うこ
とができ信頼性を高くすることができる。さらに電源電
圧が200Vでもリアクトルの大型化を抑えることがで
きるので、同一の構成要素を用いて複数の電源系統に対
応することができ、開発工数の低減が可能な電源装置を
実現することができる。According to the third power supply device of the present invention, the current conduction period can be extended by a simple configuration and control, harmonic components can be sufficiently suppressed, and generated noise and loss can be reduced. Can be suppressed. In particular, the power factor improving operation can be reliably performed by detecting the zero cross point of the power supply voltage, and the reliability can be improved. Furthermore, even if the power supply voltage is 200 V, the reactor can be prevented from increasing in size, so that the same component can be used for a plurality of power supply systems, and a power supply device capable of reducing the number of development steps can be realized. .
【0154】本発明の第4の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により入力電流の高調波成分を十分に抑える
ことが可能であり、発生ノイズ及び損失を低く抑えるこ
とができる。しかも、切換スイッチ部と整流回路の接続
位置に関わらずに確実に力率改善ができるので、切換ス
イッチ部の接続点を一方に固定したり、或いは接続点を
確認してからパルス信号を設定する等の手間や設定ミス
による誤動作を防止することができるので設置工数が少
なく信頼性が高い電源装置を提供することができる。According to the fourth power supply device of the present invention, the harmonic components of the input current can be sufficiently suppressed by a simple configuration and control, and the generated noise and loss can be suppressed low. In addition, since the power factor can be reliably improved regardless of the connection position between the changeover switch and the rectifier circuit, the pulse signal is set after fixing the connection point of the changeover switch to one side or confirming the connection point. Therefore, it is possible to provide a power supply device that requires less installation man-hours and has high reliability, because it is possible to prevent troubles such as troubles caused by setting and the like and setting errors.
【0155】本発明の第5の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により入力電流の高調波成分を十分に抑える
ことが可能であり、発生ノイズ及び損失を低く抑えるこ
とができる。さらに、切換スイッチ部の通電状態を切換
える際に生じる入力電流の急峻な波形歪を抑制すること
が可能であり、電源装置の各構成要素の仕様スペックを
小さくすることができるので装置を小型化できて信頼性
が高い電源装置を実現することができる。According to the fifth power supply of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the harmonic component of the input current with a simple configuration and control, and to suppress the generated noise and the loss. Furthermore, it is possible to suppress sharp waveform distortion of the input current which occurs when the energized state of the changeover switch unit is switched, and it is possible to reduce the specification specifications of each component of the power supply device, so that the device can be downsized. And a highly reliable power supply device can be realized.
【0156】本発明の第6の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により入力電流の高調波成分を十分に抑える
ことが可能であり、発生ノイズ及び損失を低く抑えるこ
とができる。しかも、切換スイッチ部の通電状態を切換
える際に生じる入力電流の急峻な波形歪を新たな部品を
追加することなく抑制することが可能であり、電源装置
の各構成要素の仕様スペックを小さくすることができる
ので装置をより一層小型化できて信頼性が高い電源装置
を実現することができる。According to the sixth power supply device of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the harmonic component of the input current with a simple configuration and control, and to suppress the generated noise and the loss. In addition, it is possible to suppress the steep waveform distortion of the input current generated when switching the energized state of the changeover switch unit without adding new parts, and to reduce the specification specifications of each component of the power supply device. Therefore, the power supply device can be further downsized, and a highly reliable power supply device can be realized.
【0157】本発明の第7の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により入力電流の高調波成分を十分に抑える
ことが可能であり、発生ノイズ及び損失を低く抑えるこ
とができる。さらに、切換スイッチ部の通電状態を切換
える際に生じる入力電流の急峻な波形歪及び出力電圧の
変動を十分抑制させること可能であり、装置を小型化で
き且つ負荷に与える影響が少なく信頼性の高い電源装置
を実現することができる。According to the seventh power supply device of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the harmonic component of the input current with a simple configuration and control, and to suppress the generated noise and the loss. Further, it is possible to sufficiently suppress a sharp waveform distortion of an input current and a fluctuation of an output voltage which are generated when the energization state of the changeover switch unit is switched, and it is possible to reduce the size of the device and to reduce the influence on the load and to increase the reliability. A power supply device can be realized.
【0158】本発明の第8の電源装置によれば、簡単な
構成と制御により入力電流の高調波成分を十分に抑える
ことが可能であり、発生ノイズ及び損失を低く抑えるこ
とができる。さらに、切換スイッチ部の通電状態を切換
える際に生じる入力電流の急峻な波形歪及び出力電圧の
変動を無くすこと可能であり、装置を大幅に小型化でき
且つ負荷に与える影響が無く信頼性の高い電源装置を実
現することができる。According to the eighth power supply device of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the harmonic component of the input current by a simple configuration and control, and to suppress the generated noise and the loss. Further, it is possible to eliminate sharp waveform distortion of the input current and fluctuation of the output voltage which occur when the energization state of the changeover switch unit is switched, and it is possible to greatly reduce the size of the device and have high reliability without affecting the load. A power supply device can be realized.
【0159】本発明の第9の電源装置によれば、大きさ
が変動する負荷に対しても、その変動範囲全域において
高調波成分を十分抑制することができるとともに、出力
電圧を可変することができ、より高出力化を実現するこ
とができる。また、構成及び制御が簡単であるため発生
ノイズ及び損失を低く抑えることができる電源装置を実
現することができる。According to the ninth power supply device of the present invention, it is possible to sufficiently suppress the harmonic components over the entire range of fluctuation of a load whose magnitude varies, and to vary the output voltage. And higher output can be realized. Further, since the configuration and the control are simple, a power supply device capable of suppressing generated noise and loss can be realized.
【0160】本発明の第10の電源装置によれば、モ−
タ装置にかかる負荷の大きさに応じて動作モ−ドを切換
えるので、モ−タ装置の運転範囲全域において入力電流
の高調波成分を十分抑制できるとともに高効率で高出力
なモ−タ装置の駆動を行うことができる。しかも、構成
及び制御が簡単であるため発生ノイズ及び損失を低く抑
えることができる電源装置を実現することができるAccording to the tenth power supply of the present invention, the
Since the operation mode is switched according to the magnitude of the load applied to the motor device, the harmonic component of the input current can be sufficiently suppressed in the entire operation range of the motor device, and a high efficiency and high output motor device can be provided. Driving can be performed. In addition, since the configuration and the control are simple, it is possible to realize a power supply device capable of suppressing generated noise and loss low.
【0161】本発明の第11の電源装置によれば、平滑
コンデンサにより力率改善回路からの直流電圧に含まれ
る脈流成分を排除するため、より高品質な直流電圧を出
力することができる。According to the eleventh power supply device of the present invention, a pulsating component included in the DC voltage from the power factor improving circuit is eliminated by the smoothing capacitor, so that a higher quality DC voltage can be output.
【0162】本発明の空気調和機によれば、高力率で高
調波成分が少なく低損失な空気調和機を実現できる。According to the air conditioner of the present invention, an air conditioner having a high power factor, low harmonic components and low loss can be realized.
【図1】 本発明の電源装置の実施の形態1における回
路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の電源装置の実施の形態1におけるパ
ルス信号及び主要波形図。FIG. 2 is a diagram showing pulse signals and main waveforms according to the first embodiment of the power supply device of the present invention.
【図3】 本発明の電源装置の実施の形態1におけるパ
ルス信号及び主要波形図。FIG. 3 is a diagram showing pulse signals and main waveforms according to the first embodiment of the power supply device of the present invention.
【図4】 (a)〜(d)は本発明の電源装置の一構成例にお
ける電流経路図。FIGS. 4A to 4D are current path diagrams in one configuration example of the power supply device of the present invention.
【図5】 (a)〜(d)は本発明の電源装置の他の構成例に
おける電流経路図。5 (a) to 5 (d) are current path diagrams in another configuration example of the power supply device of the present invention.
【図6】 本発明の電源装置の実施の形態2における回
路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram in Embodiment 2 of the power supply device of the present invention.
【図7】 本発明の電源装置の実施の形態2における回
路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram in Embodiment 2 of the power supply device of the present invention.
【図8】 本発明の電源装置の実施の形態2における回
路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram according to Embodiment 2 of the power supply device of the present invention.
【図9】 (a)、(b)は本発明の電源装置の実施の形態2
におけるパルス信号及び主要波形図。FIGS. 9A and 9B are a second embodiment of the power supply device of the present invention.
FIG. 4 is a pulse signal and main waveform diagram in FIG.
【図10】 本発明の電源装置の実施の形態2における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 10 is a diagram illustrating pulse signals and main waveforms according to a second embodiment of the power supply device of the present invention.
【図11】 本発明の電源装置の実施の形態2における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 11 is a diagram showing pulse signals and main waveforms in a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
【図12】 (a)〜(d)は本発明の電源装置のさらに他の
構成例における電流経路図。12A to 12D are current path diagrams in still another configuration example of the power supply device of the present invention.
【図13】 本発明の電源装置の実施の形態3における
回路構成図。FIG. 13 is a circuit configuration diagram in Embodiment 3 of the power supply device of the present invention.
【図14】 本発明の電源装置の実施の形態3における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 14 is a diagram illustrating pulse signals and main waveforms according to a third embodiment of the power supply device of the present invention.
【図15】 本発明の電源装置の実施の形態3における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 15 is a diagram illustrating pulse signals and main waveforms according to a third embodiment of the power supply device of the present invention.
【図16】 本発明の電源装置の実施の形態4における
回路構成図。FIG. 16 is a circuit diagram of a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図17】 本発明の電源装置の実施の形態5における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 17 is a diagram illustrating pulse signals and main waveforms in a power supply device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図18】 本発明の電源装置の実施の形態5における
パルス信号及び主要波形図。FIG. 18 is a diagram showing pulse signals and main waveforms in a power supply device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図19】 本発明の電源装置の実施の形態6における
回路構成図。FIG. 19 is a circuit configuration diagram in Embodiment 6 of the power supply device of the present invention.
【図20】 本発明の電源装置の実施の形態7における
回路構成図。FIG. 20 is a circuit diagram of a power supply device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図21】 負荷に対する切換スイッチ部の通電状態、
力率改善回路の制御モ−ドおよびインバ−タ装置による
モ−タ装置の速度制御を示した図。FIG. 21 is a diagram showing the state of conduction of a changeover switch unit to a load;
The figure which showed the control mode of the power factor improvement circuit, and the speed control of the motor apparatus by an inverter apparatus.
【図22】 負荷に対する切換スイッチ部の通電状態、
力率改善回路の制御モ−ドおよびインバ−タ装置による
モ−タ装置の速度制御を示した図。FIG. 22 is a diagram showing an energized state of a changeover switch unit with respect to a load;
The figure which showed the control mode of the power factor improvement circuit, and the speed control of the motor apparatus by an inverter apparatus.
【図23】 負荷に対する切換スイッチ部の通電状態、
力率改善回路の制御モ−ドおよびインバ−タ装置による
モ−タ装置の速度制御を示した図。FIG. 23 is a diagram showing an energized state of a changeover switch unit with respect to a load;
The figure which showed the control mode of the power factor improvement circuit, and the speed control of the motor apparatus by an inverter apparatus.
【図24】 本発明の空気調和機の一実施形態を示す構
成のブロック図。FIG. 24 is a block diagram of a configuration showing an embodiment of the air conditioner of the present invention.
【図25】 本発明の電源装置の他の構成例を示した
図。FIG. 25 is a diagram showing another configuration example of the power supply device of the present invention.
【図26】 (a)は従来の電源装置の一例を示す回路構
成図、(b)は同主要波形図。26A is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional power supply device, and FIG. 26B is a main waveform diagram.
【図27】 (a)は従来の電源装置の他の例を示す回路
構成図、(b)は同主要波形図。27A is a circuit configuration diagram showing another example of the conventional power supply device, and FIG. 27B is a main waveform diagram thereof.
1 交流電源 2 整流回路 2a、2b、2c、2d 整流素子 3 リアクトル 4a、4b スイッチング素子 5a、5b コンデンサ 6a、6b 逆流防止整流素子 7 力率改善回路 8 平滑コンデンサ 9 負荷 10 インバ−タ装置 11 モ−タ装置 12 切換スイッチ部 21 ゼロクロス検出部 22 パルス信号制御部 23 スイッチ駆動部 26 直流電圧検出部 27 負荷状態検出部 30 インバ−タ制御部 31 インバ−タ駆動部 32 位置検出部 40 切換スイッチ駆動部 41 電圧極性判別部 42 入力電流検出部 43 タイマ部 71 負荷電流検出部 81 インバ−タ装置 82 電動圧縮機 91 四方弁 92 室内ユニット、93 室内熱交換器、94 室内
送風機 95 室外ユニット、96 室外熱交換器、97 室外
送風機 98 膨張弁DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Rectifier circuit 2a, 2b, 2c, 2d Rectifier 3 Reactor 4a, 4b Switching 5a, 5b Capacitor 6a, 6b Backflow prevention rectifier 7 Power factor improvement circuit 8 Smoothing capacitor 9 Load 10 Inverter 11 Inverter device 12 changeover switch unit 21 zero-cross detection unit 22 pulse signal control unit 23 switch drive unit 26 DC voltage detection unit 27 load state detection unit 30 inverter control unit 31 inverter drive unit 32 position detection unit 40 changeover switch drive Unit 41 Voltage polarity discriminating unit 42 Input current detecting unit 43 Timer unit 71 Load current detecting unit 81 Inverter device 82 Electric compressor 91 Four-way valve 92 Indoor unit, 93 Indoor heat exchanger, 94 Indoor blower 95 Outdoor unit, 96 Outdoor Heat exchanger, 97 Outdoor blower 98 Expansion valve
フロントページの続き Fターム(参考) 3L060 AA03 EE04 5H006 AA02 BB05 CA01 CA07 CB01 CB04 CB08 CB09 CC08 DA04 DB01 DC04 DC05 5H007 AA02 BB06 CC12 DA06 DB01 DC02 DC05 Continued on the front page F term (reference) 3L060 AA03 EE04 5H006 AA02 BB05 CA01 CA07 CB01 CB04 CB08 CB09 CC08 DA04 DB01 DC04 DC05 5H007 AA02 BB06 CC12 DA06 DB01 DC02 DC05
Claims (12)
流電圧に変換する整流回路と、(b)前記整流回路に接
続されたリアクトルと、(c)整流回路の出力電圧を入
力する力率改善回路と、 前記力率改善回路は、直列に接続された複数のスイッチ
ング素子からなり、オン、オフすることによって前記交
流電源から流れる入力電流の電流径路を変化させるスイ
ッチング回路と、直列に接続された複数のコンデンサか
らなるコンデンサ回路と、前記スイッチング回路がオン
状態のときに前記コンデンサに充電された電荷が前記ス
イッチング回路に逆流するのを防止する逆流防止整流素
子とから構成され、 前記スイッチング回路及びコンデンサ回路は並列に配置
され、前記スイッチング素子間の接続点と前記コンデン
サ間の接続点とが接続され、前記スイッチング回路の端
点と前記コンデンサ回路の端点とが前記逆流防止整流素
子を介して接続され、(d)前記整流回路の入力端子の
一つと前記力率改善回路のスイッチング素子間の接続点
との間に接続され、その間に形成される電流径路の通電
状態を導通状態または遮断状態に切換える切換スイッチ
手段と、(e)該切換スイッチ手段の通電状態を制御す
るスイッチ制御手段と、(f)前記力率改善回路の各ス
イッチング素子をオン・オフさせるパルス信号を生成し
て出力するパルス信号制御手段と、(g)前記パルス信
号制御手段からのパルス信号を受けて前記力率改善回路
のスイッチング回路を駆動させる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。1. A rectifier circuit for rectifying an output voltage of an AC power supply and converting it to a DC voltage, (b) a reactor connected to the rectifier circuit, and (c) an output voltage of the rectifier circuit. A power factor improvement circuit, the power factor improvement circuit includes a plurality of switching elements connected in series, and a switching circuit that changes a current path of an input current flowing from the AC power supply by turning on and off; A switching circuit comprising: a capacitor circuit including a plurality of connected capacitors; and a backflow prevention rectifying element configured to prevent a charge charged in the capacitor from flowing back to the switching circuit when the switching circuit is on. A circuit and a capacitor circuit are arranged in parallel, a connection point between the switching elements and a connection point between the capacitors are connected, An end point of the switching circuit and an end point of the capacitor circuit are connected through the backflow prevention rectifier element, and (d) one of the input terminals of the rectifier circuit and a connection point between the switching elements of the power factor correction circuit. (E) switch control means for controlling the current-carrying state of the change-over switch means, the switch control means for controlling the current-carrying state of the current path formed between the current path and the current-carrying state. Pulse signal control means for generating and outputting a pulse signal for turning on / off each switching element of the power factor improvement circuit; and (g) receiving the pulse signal from the pulse signal control means, the switching circuit of the power factor improvement circuit. Switch driving means for driving the
A power supply device comprising:
流電圧に変換する整流回路と、(b)前記整流回路に接
続されたリアクトルと、(c)整流回路の出力電圧を入
力する力率改善回路と、 前記力率改善回路は、直列に接続された複数のスイッチ
ング素子からなりオン、オフすることによって前記交流
電源から流れる入力電流の電流径路を変化させるスイッ
チング回路と、直列に接続された複数のコンデンサから
なるコンデンサ回路と、前記スイッチング回路がオン状
態のときに前記コンデンサに充電された電荷が前記スイ
ッチング回路に逆流するのを防止する逆流防止整流素子
とから構成され、 前記スイッチング回路及びコンデンサ回路は並列に配置
され、前記スイッチング素子間の接続点と前記コンデン
サ間の接続点とが接続され、前記スイッチング回路の端
点と前記コンデンサ回路の端点とが前記逆流防止整流素
子を介して接続され、(d)前記整流回路の入力端子の
一つと前記力率改善回路のスイッチング素子間の接続点
との間に接続され、その間に形成される電流径路の通電
状態を導通状態または遮断状態に切換える切換スイッチ
手段と、(e)該切換スイッチ手段の通電状態を制御す
るスイッチ制御手段と、(f)前記力率改善回路の各ス
イッチング素子をオン・オフさせるパルス信号を生成し
て出力するパルス信号制御手段と、前記パルス信号制御
手段は、交流電源電圧の半周期において前記力率改善回
路の複数のスイッチング素子のうちの少なくとも1つを
所定時間オンさせるパルス信号を出力するとともに、前
記切換スイッチ手段の通電状態を切換える切換信号を前
記スイッチ制御手段に出力し、(g)前記パルス信号制
御手段からのパルス信号を受けて前記力率改善回路のス
イッチング回路を駆動させる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。2. A rectifier circuit for rectifying an output voltage of an AC power supply and converting it to a DC voltage, (b) a reactor connected to the rectifier circuit, and (c) an output voltage of the rectifier circuit. A power factor improvement circuit, wherein the power factor improvement circuit includes a plurality of switching elements connected in series, and is connected in series with a switching circuit that changes a current path of an input current flowing from the AC power supply by turning on and off. And a backflow prevention rectifying element for preventing a charge charged in the capacitor from flowing back to the switching circuit when the switching circuit is in an on state, the switching circuit comprising: And a capacitor circuit is arranged in parallel, a connection point between the switching elements and a connection point between the capacitors are connected, An end point of a switching circuit and an end point of the capacitor circuit are connected through the backflow prevention rectifier element, and (d) between one of the input terminals of the rectifier circuit and a connection point between the switching elements of the power factor correction circuit. (E) switch control means for controlling the current-carrying state of the change-over switch means, and (f) said force. Pulse signal control means for generating and outputting a pulse signal for turning on / off each switching element of the power factor improvement circuit; and the pulse signal control means comprising a plurality of switching elements of the power factor improvement circuit in a half cycle of the AC power supply voltage. A pulse signal for turning on at least one of them for a predetermined time, and a switching signal for switching an energized state of the changeover switch means. (G) switch driving means for receiving a pulse signal from the pulse signal control means and driving a switching circuit of the power factor correction circuit. .
クロス検出信号を出力するゼロクロス検出手段をさらに
備え、前記パルス信号制御手段は該ゼロクロス検出手段
からのゼロクロス検出信号に基づいて、前記力率改善回
路のスイッチング素子を所定時間オンさせるパルス信号
を出力することを特徴とする請求項2に記載の電源装
置。3. A zero-cross detecting means for detecting a zero-crossing point of a power supply voltage and outputting a zero-crossing detecting signal, wherein the pulse signal control means performs the power factor correction based on the zero-crossing detecting signal from the zero-crossing detecting means. 3. The power supply device according to claim 2, wherein a pulse signal for turning on a switching element of the circuit for a predetermined time is output.
手段をさらに備え、前記パルス信号制御手段は少なくと
も前記切換スイッチ手段が導通状態であるときは、電圧
極性判別手段の判別結果を参照し、電源電圧の各半周期
において極性に応じて前記力率改善回路のスイッチング
素子を所定時間オンさせるパルス信号を出力することを
特徴とする請求項2または請求項3に記載の電源装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising a voltage polarity determining unit configured to determine a polarity of the power supply voltage, wherein the pulse signal control unit refers to a determination result of the voltage polarity determining unit when at least the changeover switch unit is in a conductive state; The power supply device according to claim 2 or 3, wherein a pulse signal for turning on a switching element of the power factor correction circuit for a predetermined time according to a polarity in each half cycle of the power supply voltage is output.
出手段をさらに備え、前記パルス信号制御手段はパルス
信号がオフ状態であり、且つ、前記入力電流検出手段よ
り得られる電流値が零の時に前記切換スイッチ手段の通
電状態を切換えることを特徴とする請求項2ないし請求
項4のいずれか1つに記載の電源装置。5. An input current detecting means for detecting a current value of an AC power supply, wherein the pulse signal control means has a pulse signal in an OFF state and a current value obtained from the input current detecting means is zero. The power supply device according to any one of claims 2 to 4, wherein an energized state of the changeover switch means is switched at a time.
クロス検出信号を出力するゼロクロス検出手段と、前記
ゼロクロス検出信号を受けて所定時間経過後に切換タイ
ミング信号を出力するタイマ手段とを備え、前記パルス
信号制御手段は前記タイマ手段からの切換タイミング信
号を受けて前記切換スイッチ手段の通電状態を切換える
ことを特徴とする請求項2または請求項4に記載の電源
装置。6. A zero-crossing detecting means for detecting a zero-crossing point of a power supply voltage and outputting a zero-crossing detecting signal, and a timer means for receiving a switching time signal after a lapse of a predetermined time in response to the zero-crossing detecting signal; 5. The power supply device according to claim 2, wherein the signal control means switches a power supply state of the changeover switch means in response to a changeover timing signal from the timer means.
イッチ手段の通電状態を切換える前後において、前記切
換スイッチ手段が遮断状態では前記力率改善回路の複数
のスイッチング素子をそれぞれ異なった所定時間オンさ
せる第1のパルス信号を生成し、交流電源電圧の半周期
ごとに前記第1のパルス信号の出力パタ−ンを切替えて
出力し、前記切換スイッチ手段が導通状態では前記力率
改善回路のスイッチング素子のうちのいずれか1つを所
定時間オンさせる第2のパルス信号を生成し、交流電源
電圧の半周期ごとに前記第2のパルス信号の出力パタ−
ンを切替えて出力することを特徴とする請求項2ないし
請求項6のいずれか1つに記載の電源装置。7. The pulse signal control means turns on a plurality of switching elements of the power factor correction circuit for different predetermined times before and after switching the energized state of the changeover switch means when the changeover switch means is in a cutoff state. A first pulse signal is generated, and the output pattern of the first pulse signal is switched and output every half cycle of the AC power supply voltage, and the switching element of the power factor correction circuit is provided when the changeover switch is in a conductive state. A second pulse signal for turning on any one of them for a predetermined time, and outputting an output pattern of the second pulse signal every half cycle of the AC power supply voltage.
The power supply device according to any one of claims 2 to 6, wherein the power supply is switched and output.
イッチ手段が遮断状態のとき出力する前記第1のパルス
信号のうち最も短いパルス信号のオン時間と、前記切換
スイッチ手段が導通状態のとき出力する前記第2のパル
ス信号のオン時間とが等しくなるようにすることを特徴
とする請求項7に記載の電源装置。8. The pulse signal control means outputs an ON time of a shortest pulse signal of the first pulse signals output when the changeover switch means is in a cut-off state, and outputs an output signal when the changeover switch means is in a conductive state. 8. The power supply device according to claim 7, wherein an on-time of the second pulse signal is made equal.
段をさらに備え、前記パルス信号制御手段は該負荷状態
検出手段から得られる負荷の大きさに応じて前記切換ス
イッチ手段の導通または遮断状態を切換えることを特徴
とする請求項2ないし請求項8のいずれか1つに記載の
電源装置。9. A load state detecting means for detecting a magnitude of a load, wherein the pulse signal control means conducts or cuts off the changeover switch means in accordance with the magnitude of the load obtained from the load state detecting means. 9. The power supply device according to claim 2, wherein the power supply is switched.
置に駆動電圧を供給するために直流を交流に変換するイ
ンバ−タ装置とからなる場合、前記負荷状態検出手段は
前記インバ−タ装置または前記モ−タ装置の状態変化に
起因して発生する変化量を検出することを特徴とする請
求項9に記載の電源装置。10. When the load comprises a motor device and an inverter device for converting a direct current to an alternating current in order to supply a driving voltage to the motor device, the load state detecting means includes the inverter. The power supply device according to claim 9, wherein a change amount generated due to a state change of the motor device or the motor device is detected.
る平滑コンデンサをさらに備えたことを特徴とする請求
項1ないし請求項10のいずれか1つに記載の電源装
置。11. The power supply device according to claim 1, further comprising a smoothing capacitor for smoothing an output voltage of the power factor correction circuit.
1つに記載の電源装置を備えたことを特徴とする空気調
和機。12. An air conditioner comprising the power supply device according to claim 1. Description:
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