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公開番号2025013070
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023123865
出願日2023-07-11
発明の名称力率改善機能を備えたブリッジレス電力変換装置
出願人パワーアシストテクノロジー株式会社
代理人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】入力された交流電力の力率を改善する機能を備えた交流・直流電力変換装置を、従来の装置に比べ容易に、且つ低ノイズ化が可能な電力変換装置が望まれている。
【解決手段】本発明では、トランス結合リアクトルと、スイッチング素子を組み合わせたブリッジ整流回路とで、ブリッジレス整流を行い、力率改善機能を備え、低ノイズ・高効率な交流直流変換を行う。さらに、平滑コンデンサを充電する整流ダイオードに並列にバイパス電流回路を設けて、スイッチング素子のZCS(Zero-Current-Switching)を行わせると、さらに低ノイズ・高効率な交流直流変換が可能となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１巻き線と第２巻き線とを所定の漏洩インダクタンスを持って結合させたトランス結合リアクトルと、
第１整流ダイオードと第１スイッチング素子とが直列に接続される第１アームと、
第２整流ダイオードと第２スイッチング素子とが直列に接続される第２アームと、
前記第１巻き線を介して前記第１整流ダイオードと前記第１スイッチング素子の接続点に接続される交流電源の一端と、
前記第２巻き線を介して前記第２整流ダイオードと前記第２スイッチング素子の接続点に接続される前記交流電源の他端と、
前記第１アームが出力する電流と、前記第２アームが出力する電流で充電される平滑コンデンサと、
交流電源の両端からそれぞれコンデンサを介して前記平滑コンデンサの両端に接続され、前記第１巻き線及び前記第２巻き線からエネルギーを蓄積され、前記第１巻き線及び／または前記第２巻き線を介してエネルギーを放出する漏洩リアクトルを備えることを特徴とする力率改善機能を備えたブリッジレス電力変換装置。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記第１巻き線に結合された第３巻き線及び第４巻き線と、
前記第２巻き線に結合された第５巻き線及び第６巻き線と、
前記第３巻き線、前記第６巻き線、第１リアクトル及び第３ダイオードの直列接続からなる第１電流バイパス回路が前記第１整流ダイオードに並列に接続され、
前記第４巻き線、前記第５巻き線、第２リアクトル及び第４ダイオードの直列接続からなる第２電流バイパス回路が前記第２整流ダイオードに並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載された力率改善機能を備えたブリッジレス電力変換装置。
【請求項３】
第１脚と、第２脚と、第１脚と第２脚の両端を結合させる結合部からなる第１閉磁路を構成する第１コアと、
１部に突起部を備えた２個のコア材を、前記突起部を所要のギャップを持って対抗配置し、前記第１磁路内の空間に挿入させた第１バイパスコアと、
前記第１脚に巻いた第１巻き線と、
前記第１巻き線の上に巻いた第３巻き線及び第４巻き線と、
前記第２脚に巻いた第２巻き線と、
前記第２巻き線の上に巻いた第５巻き線及び第６巻き線と、
前記第１巻き線と前記第３巻き線及び前記第４巻き線の間に第２バイパスコアを挿入し、前記第２巻き線と前記第５巻き線及び前記第６巻き線の間に第３バイパスコアを挿入し、
各バイパスコアの位置によって漏洩インダクタンスを調整することを特徴とする力率改善機能を備えたブリッジレス電力変換装置用のトランス結合リアクトル。

発明の詳細な説明【発明の詳細な説明】
【】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された交流電力の力率を改善する機能を備えた交流・直流電力変換装置であり、特に従来の装置に比べノイズを低減することができる電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
交流で駆動する装置は、交流電源の力率を低下させることがあり、最悪の場合、電力系統に悪影響を及ぼす。そこで電力系統接続される電源装置は力率を低下させない機能を持たせることが一般的である。
【０００３】
特許文献１のように、ブースト回路を用いて交流入力に対し電流を成形させて流れる電流を入力電圧の波形に近似させるアクティブフィルタを使用し、かつリアクトルを入力ラインの双方に配置することで、力率の低下を抑制し且つ低ノイズ化を図っている。
【０００４】
しかし、この方法ではノイズ、特にスイッチング素子に直列に接続された整流ダイオードがリカバリー時に発生させる同相ノイズを十分に除去させることができず、従来からの対策と同様に高速・高耐圧のダイオードが必要である。そこで、特許文献２では、入力段に３巻き線を有する小型の入力線インダクタ及び交流遮断コンデンサを設けることによって、入力に帰還するスイッチング周波数の同相パルス電圧を除去するブリッジレス・ブースト・コンバータ方式のスイッチング電源装置を提案している。
【０００５】
また、特許文献３では同相インダクタと各相に接続されるブースト用のインダクタを構成する結合リアクトルと、スイッチング素子をフルブリッジ構成で接続し交流を全波整流させる整流回路と、整流回路の出力に接続される２個を直列に接続した平滑コンデンサと、ノイズフィルタとして使用される交流電源のアクロスザライン（ＡｃｒｏｓｓｔｈｅＬｉｎｅ）用のコンデンサ２個を直列に接続したＸコンデンサを備え、２個の平滑コンデンサの接続点と２個のＸコンデンサの接続点同士を接続して、コモンモードノイズを低減させることを開示している。
【０００６】
また、特許文献４では、交流入力と直流出力をコンデンサで接続し、スイッチング素子によるオンオフで発生する直流出力の電位変動を軽減することでノイズの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００１－２６８９２０号公報
特開２０１３－１１０８２９号公報
特開２０２０－１４５８４２号公報
ＵＳ７２１５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２では、特殊な構造のノイズフィルタ用チョークコイルが必要である。また、依然高性能な整流ダイオード（例えばショットキーバリア整流ダイオード（ＳＢＤ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）整流ダイオードなどを使う必要がある。
【０００９】
さらに、特許文献３は、結合リアクトルを使用すること、アクロスザライン用のコンデンサ２個を直列、平滑コンデンサ２個を直列にするので、実装スペースが大きくなり、さらに、依然高性能な整流ダイオードを使う必要がある。
【００１０】
また、特許文献４は、交流入力端と直流出力端をコンデンサで接続し、スイッチング素子のオンオフによって発生する直流出力の電位変動を軽減するが、リアクトルに発生する電圧をキャンセルするので、リアクトルの効果が半減する。即ちコンデンサの影響で一方のリアクトルは機能せず、他方のリアクトルのみが有効に機能する。
（【００１１】以降は省略されています）

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