カテゴリー「高力率コンバータ」の記事

2017年3月31日 (金)

昇圧型1石式境界モード制御高力率コンバータのソフトスイッチング

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 昇圧型1石式高力率コンバータ(昇圧チョッパ方式高力率コンバータ)は最も広く使用されている高力率コンバータであり、これまでに多数のソフトスイッチングの回路方式が提案されてきました。しかしながら、部品点数の増加や導通損失の増大といった問題点があり、実用化された回路方式はほとんどありません。一方、平地研究室技術メモNo.20160501では、部品点数を増やすことなくチョッパ回路のソフトスイッチングを可能とする回路方式を紹介しました。この回路方式を境界モード制御の昇圧型1石式高力率コンバータに適用すると(下図)、これまでに提案されてきた多数の回路方式の欠点であった部品点数の増加と導通損失の増大を招くことなくソフトスイッチングを実現できます。

詳しい内容: 「20170331-1.pdf」をダウンロード
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2017年1月18日 (水)

高力率コンバータの基本となる回路方式と制御方式

<読んでほしい人:パワエレ初心者>
 高力率コンバータ(PFCコンバータ)は1990年代に開発が始まり、非常に沢山の回路方式が提案されています。今なお多数の回路方式が研究されています。沢山の回路方式は昇圧型・昇降圧型・降圧型の3種類に分類されます。制御方式は連続モード・不連続モード・境界モードの3種類があります。今回の技術メモではこれら3種類の回路方式と制御方式の基本的な組み合わせと特徴を説明します。
 なお、3月18日開講予定の第5回舞鶴高専パワーエレクトロニクス公開講座「PFCコンバータの基礎から応用まで」では、高力率コンバータの多数の回路方式を体系的に整理して紹介し、それぞれの用途に最適の回路が選択できるように説明します。この分野に興味のある方はご参加下さい。

詳しい内容: 「20170118-1.pdf」をダウンロード

2017年1月16日 (月)

昇降圧型高力率コンバータの入力電流とリアクトル電流

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 高力率コンバータは昇圧型、昇降圧型、降圧型の3種類がありますが、そのうち下図に示す昇降圧型はリアクトル電流不連続モードで使用すると、簡単な制御で入力電流を完全な正弦波に制御することができ、広く使用されています。この方式は平地研究室技術メモNo.20120626において紹介しており、動作原理と入力電流波形計算式などを説明しています。
 昇降圧型高力率コンバータはリアクトル電流境界モードでも動作させることができます。この場合は入力電流を完全な正弦波に制御することはできませんが、その替わり、リアクトル電流のピーク値を抑制することができ、リアクトルの小型化や効率の向上が期待できます。本技術メモでは、昇降圧型高力率コンバータにおいて、リアクトル電流不連続モードと境界モードの双方の場合について入力電流とリアクトル電流の計算式を導出します。さらに、その計算式を用いて波形を描画できる表計算ソフトのワークシートを提供します。
詳しい内容 → 「20170116-1.pdf」をダウンロード
波形描画用ワークシート → 「20170116-2.xls」をダウンロード
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2016年12月28日 (水)

PFCコンバータの高周波ノイズ等価回路

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
 PFCコンバータ(高力率コンバータ)は(a)の昇圧チョッパ方式が標準的な回路方式となっており、広く普及しています。しかし、全波整流回路での電力損失が無視できないので、効率改善のために(b)のブリッジレス方式も使われるようになりました。一般に、ブリッジレス方式は昇圧チョッパ方式に比べて電力効率は高いものの、高周波ノイズは大きいと言われています。本技術メモでは両者の高周波ノイズ等価回路を検討し、両者のノイズ特性を比較します。
詳しい内容 → 「20161228-1.pdf」をダウンロード

 なお、2017/3/18開講予定の第5回舞鶴高専パワーエレクトロニクス公開講座「PFCコンバータの基礎から応用まで」ではさらにいろんな回路方式の比較検討結果を報告の予定です。

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2016年10月11日 (火)

降圧型高力率コンバータの新しい制御方式のご紹介

 技術メモNo. 20160701とNo.20160804で降圧型高力率コンバータの基本特性と基本動作を詳しく説明しました。不連続モードより境界モードの方がピーク電流が小さく損失を抑制できること、しかし境界モードでは軽負荷に対応できないことを説明しました。よって、負荷の重い時は境界モードとし、負荷の軽い時は不連続モードに切り替える方式が適切です。しかし、境界モードと不連続モードでは制御方式が大きく異なるため切り替え点で特性が不連続となり、動作周波数の急変や出力電圧の変動が発生します。
 そこで、境界モードと不連続モードを切れ目なくなめらかに移行できる新しい制御方式を開発し、パワーエレクトロニクス学会の研究会で発表しました。

パワーエレクトロニクス学会第215回定例研究会(2016/10/8)配布資料: 「20161011-1.pdf」をダウンロード

 この方法では2つのタイマを適切に使用することにより出力電圧の定電圧制御を行うだけで自動的に滑らかに動作モードが切り替わります。例えば負荷が徐々に増加した場合、切り替え点に近づくと位相90度付近がまず境界モードとなり、その範囲が徐々に広がり、やがて全範囲で境界モードとなります。

2016年8月 9日 (火)

降圧型高力率コンバータの基本特性

<読んでほしい人:パワエレ技術者>
前回の技術メモ(No.20160701)では降圧型高力率コンバータに成立する式を導出し、入力電流とリアクトル電流の波形を表計算ソフトで描画させました。入力電流波形とリアクトル電流波形が分かれば、入力電流実効値、入力力率、出力電流、動作周波数なども容易に導出することができ、高力率コンバータの基本特性を理解することができます。

2016年7月 1日 (金)

降圧型高力率コンバータの基本動作

<読んでほしい人:パワエレ初心者>
 高力率コンバータには昇圧型、昇降圧型、降圧型の3種類の回路方式があります。昇圧型はいろんな分野で広く使用されており高力率コンバータの標準的な回路方式となっています。昇降圧型はフライバックトランスを用いた回路が数10Wクラスの小容量の高力率コンバータに広く使用されています。降圧型(下図)は従来は特殊な事例を除いてはほとんど使用されて来なかったのですが、近年LED照明の普及と共にLEDドライバ(LEDへの電力供給回路)として広く使用されるようになりました。本技術メモでは降圧型高力率コンバータの基本動作を説明します。

詳しい内容 → 「20160701-1.pdf」をダウンロード
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2015年3月24日 (火)

LED照明用高力率コンバータ

<読んでほしい人:パワエレ初心者>
 ここ2,3年の間にLED照明が急速に普及しています。すでに新築住宅の照明はほとんどLEDになったようです。リモコンで色と明るさを自由に調整できる機種もあり、実際に使ってみるとちょっと感動します。少々高くてもLEDを買ってしまいます。LED照明には高力率コンバータ(PFCコンバータ)が必要ですが、LED照明用ドライバーICと称して様々な種類の高力率コンバータ制御ICが市販されています。いずれ少数の有力な方式に収れんすると思いますが、当面は多数のメーカーの開発競争が続きそうです。

詳しい内容 → 「20150324-1.pdf」をダウンロード

2012年7月30日 (月)

リアクトル電流不連続モード制御高力率コンバータの研究開発動向

<読んでほしい人:パワエレ初心者>
 前回と前々回の平地研究室技術メモでは単相入力の高力率コンバータのリアクトル電流不連続モード制御方式を紹介しました。今回はまず3相入力の不連続モード制御方式(下図)を紹介し、次に不連続モード制御の最大の欠点である大きなピーク電流の影響を検討します。最後に不連続モードの研究開発動向を説明します。

詳しい内容 → 「20120730-1.pdf」をダウンロード

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2012年6月26日 (火)

昇降圧チョッパ型高力率コンバータ

<読んでほしい人:パワエレ初心者>
 前回の平地研究室技術メモでは昇圧チョッパ型高力率コンバータのリアクトル電流不連続モード制御を紹介しましたが、今回は昇降圧チョッパを用いてリアクトル電流を不連続モードで制御する高力率コンバータ(下図)を紹介します。昇圧チョッパ型では入力電流波形が完全な正弦波にはなりませんでしたが、昇降圧チョッパ型では通流率一定でスイッチ素子をON/OFFさせるだけで歪みのない完全な正弦波の入力電流を得ることができます。しかし、リアクトル電流のピーク値は昇圧チョッパ型よりさらに大きくなり電力損失は増加します。

詳しい内容 → 「20120626-1.pdf」をダウンロード

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