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公開番号2025112055
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006116
出願日2024-01-18
発明の名称電流制御形AC-DC電源
出願人個人
代理人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250724BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】交流電源から高力率で絶縁した電圧制御可能な直流電源を得るAC-DC電源の小型化、軽量化、低価格化に貢献する。
【解決手段】電流制御形AC-DC電源は、ダイオード整流回路200と、電流パルス幅制御インバータ400と、高周波変圧器500と、ダイオード整流回路600と、で主回路を構成し、用いるインバータの通流比制御だけで高力率整流動作のもとで、制御可能な直流出力電圧を得る。
【選択図】図18
特許請求の範囲【請求項１】
ＬＣフィルタ回路をダイオードブリッジ回路１の交流側あるいは直流側あるいは双方に接続した整流回路を交流電源に接続し、前記整流回路の直流出力をダイオードと逆並列接続したスイッチ素子で構成するスイッチ回路でブリッジ構成したインバータ回路の直流側にインダクタを介して接続した電流制御形インバータ回路の交流出力を変圧器に接続して電圧、電流変換した前記変圧器の二次側出力をダイオードブリッジ回路２の交流側に接続する直流―交流―直流変換回路に平滑用キャパシタを接続して直流負荷を接続する電源構成とし、前記交流電源の周波数に対して十分高い周波数で前記インバータの直流短絡動作と前記変圧器への給電動作の通電割合を制御することにより、電流源制御により交流電源から前記直流負荷の電圧、電流を高力率で直流変換制御することを特徴とする電流制御形ＡＣ－ＤＣ電源。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
請求項１記載の電流制御形ＡＣ－ＤＣ電源において、前記変圧器の漏れインダクタンスにより、転流時に前記インバータにかかる電圧スパイクを低減するため、前記インバータの直流端子にダイオードを介して過電圧保護キャパシタに接続し、前記過電圧保護キャパシタに充電された電圧を降圧チョッパ回路により降圧制御した出力を前記電流制御形インバータ回路の前記インダクタの直流入力側端子に接続して、前記漏れインダクタンスによる転流エネルギーを前記電流制御形インバータ回路の直流入力側に転送する構成とし、前記降圧チョッパ回路の通流比制御により、高効率で過電圧保護制御することを特徴とする電流制御形ＡＣ－ＤＣ電源。
【請求項３】
請求項１および２記載の電流制御形ＡＣ－ＤＣ電源において、前記整流回路に複数組の前記直流―交流―直流変換回路を接続し、それらの直流出力を共に前記直流負荷に並列接続する多重化構成とし、複数組の前記直流―交流―直流変換回路へのスイッチング制御信号を複数組数に応じた位相差で互いに働かせる多重化制御により、装置容量の増大や高い冗長性による信頼性の向上と電流脈動の低減など運転制御特性を改善することを特徴とする電流制御形ＡＣ－ＤＣ電源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源から高力率で絶縁した電圧制御可能な直流電源を得るＡＣ－ＤＣ電源の小型化、軽量化、低価格化に貢献する技術である。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
このような仕様を満たすＡＣ－ＤＣ電源を構成するには、一般に交流電源を高力率整流し、スイッチング制御により交流変換し変圧器を介し、必要に応じて電圧、電流制御する変換回路構成となり、主回路構成および制御システムが複雑化する。
【０００３】
また、ＡＣ－ＤＣ電源としての装置容量を拡大するには、一般には様々な容量毎に設計する必要があるので、電源装置の標準化をはかり必要とする容量に応じて多重化することで対応が望まれるが、電圧形変換装置においては、直接的な並列接続は装置間で横流が流れるため、バランス制御が難しいなどの課題もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
松瀬、斉藤著、「パワーエレクトロニクス」、電気学会、pp.35-36,p158p.112、2000.
【特許文献】
【０００５】
特願２００６－６０４２：「直流電源装置」
特許第６３２８５０６号：「ＡＣＤＣコンバータの制御装置」
特許第６６６７７５０号：「ＤＣ－ＤＣコンバータ」
特許第６８６５９８５号：「共振絶縁形ＤＣ－ＤＣコンバータ」
特許第７３５２３２７号：「共振電流制御形直流電源」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、高力率で絶縁した電圧制御可能な直流電源を得る主回路構成のブロック図を示したもので、同図(a)は、上述した従来からの構成ブロック図を示し、同図(b)は、本発明により構成するブロック図を示している。
【０００７】
同図(a)では、３つのコンバータ部のそれぞれか制御部を少なくとも２つのコンバータでスイッチング制御を必要とするが、本発明では、これら３つのコンバータを一体化した一組のスイッチング制御部で構成することにより、ＡＣ－ＤＣ電源の小型化、軽量化、低価格化を実現しようとするものである。
【０００８】
先ず、交流電源を整流して直流電圧源を得る過程において、ダイオードブリッジ回路を用いた整流回路が使われるが、平滑した直流電圧源を得るために平滑用キャパシタを直接接続した整流回路は、流入電流波形の歪を生じるため、小容量のものを除いては、流入電流波形が改善できるＰＦＣコンバータが用いられている。
【０００９】
ここで、一般のＰＦＣコンバータは、比較的大きなインダクタを用いた昇圧形ＤＣＤＣコンバータが用いられ、交流電源電圧と同相の正弦波となるように、瞬時電流比較制御が行なわれており、直流電圧の検出や、正弦波の基準電流波形の発生などが必要となり、ＩＣ化されているが電圧、電流センサーが必要になるなど、主回路構成、制御システム共に複雑化する。
【００１０】
次に、交流電源と直流出力間の絶縁のため変圧器が用いられるが、商用周波数の変圧器は、サイズ、重量、コストの観点から、ＰＦＣコンバータで得られた直流電圧をインバータで高周波化して高周波変圧器により絶縁を図る手段が考えられる、
（【００１１】以降は省略されています）

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