JPH08228486A - Control method of dc-ac inverter - Google Patents

Control method of dc-ac inverter

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JPH08228486A
JPH08228486A JP7056761A JP5676195A JPH08228486A JP H08228486 A JPH08228486 A JP H08228486A JP 7056761 A JP7056761 A JP 7056761A JP 5676195 A JP5676195 A JP 5676195A JP H08228486 A JPH08228486 A JP H08228486A
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JP
Japan
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switching element
transformer
voltage
capacitor
switch
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Application number
JP7056761A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Hasegawa
彰 長谷川
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TAKASAGO SEISAKUSHO KK
Takasago Ltd
Original Assignee
TAKASAGO SEISAKUSHO KK
Takasago Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To prevent the drop of efficiency caused by the capacitance between the electrodes of switching element, and enable the operation of high frequency by clamping the voltage added to the switching element below the power source voltage, and also, keeping the condition of Z.V.S, making use of accumulated energy. CONSTITUTION: Voltage is added to the series circuit of a rectifier D2 for clamping, a transformer 5 parallel with a switching element S2 , and a capacitor C2 by a switching element S1 parallel with a clamp rectifier D1 . The voltage added to the switching elements S1 and S2 is clamped below the voltage of the power source 1 by the rectifier D2 for clamping by turning on or turning off the switching elements S1 and S2 at a proper delay time. By making use of the energy accumulated in the primary winding of the transformer 5 and the capacitor C2 , the condition of Z.V.S(zero volt switching) is always kept, covering a wide output control range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】小型で高い効率と広い制御範囲を
持つDC−ACインバータを実現する方法であり、直流
電圧や高周波電力の必要なあらゆる産業で利用が可能で
ある。
[Field of Industrial Application] This is a method for realizing a small-sized DC-AC inverter having high efficiency and a wide control range, and can be used in all industries that require DC voltage or high frequency power.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流をDC−ACインバータに加えて交
流に変換し、この交流電圧を整流した後フィルタで平滑
して直流電圧を得るDC−DCコンバータでは、装置を
小型化する手法としてDC−ACインバータのスイッチ
ング周波数を上げて、変圧器やフィルタを小型化する方
法が取られている。しかし、スイッチング周波数を上げ
るとスイッチング素子などのスイッチング損失も大きく
なるので、スイッチング周波数を上げるにも限界があ
り、このスイッチング周波数は数100kHzが限界で
あった。
2. Description of the Related Art In a DC-DC converter that converts a direct current into an alternating current by applying a direct current to a DC-AC inverter, rectifies the alternating current voltage, and then smooths it with a filter to obtain a direct current voltage, a DC-DC converter is used as a technique for downsizing the device. A method of increasing the switching frequency of the AC inverter to downsize the transformer and the filter has been adopted. However, if the switching frequency is raised, the switching loss of the switching element and the like also increases, so that there is a limit to raising the switching frequency, and this switching frequency is limited to several 100 kHz.

【0003】さらにスイッチング周波数を上げて小型化
する手法として共振型DC−ACインバータが利用され
ている。この方法はLCの共振特性を利用してスイッチ
ング素子に加わる電圧または電流を正弦波や半周期がゼ
ロの期間を持つ半波正弦波状にして、電圧または電流の
ゼロとなる期間にスイッチング素子をONし、スイッチ
ング素子のスイッチング損失を大幅に減らす方法があ
る。
A resonance type DC-AC inverter is used as a method of further increasing the switching frequency to reduce the size. In this method, the voltage or current applied to the switching element is made into a sine wave or a half-wave sine wave having a period of zero half cycle by using the resonance characteristic of LC, and the switching element is turned on during the period when the voltage or current becomes zero. However, there is a method of significantly reducing the switching loss of the switching element.

【0004】スイッチング素子に加わる電圧がゼロの期
間にスイッチングをする方法はZ.V.S(Zero
Volt Switching)、電流がゼロの期間に
スイッチングする方法はZ.C.S(Zero Cur
rent Switching)と呼ばれている。これ
らの方法はスイッチング損失を大幅に下げるだけでな
く、スイッチング時におけるスイッチング・ノイズも大
幅に低減する理想的な特性を持つ。
A method of switching in a period when the voltage applied to the switching element is zero is described in Z. V. S (Zero
VOLT SWITCHING), a method of switching during a period when the current is zero is described in Z. C. S (Zero Cur
rent switching). These methods have ideal characteristics that not only greatly reduce switching loss but also significantly reduce switching noise during switching.

【0005】しかし、これらの共振型DC−ACインバ
ータはスイッチングの一周期あたりの処理するエネルギ
ーがほぼ固定していて、旧来のスイッチングレギュレー
タのようにスイッチング素子のON時間を制御して出力
を制御することが困難である。この理由は、スイッチン
グ素子のON時間を制御すると、スイッチング素子の電
圧や電流がゼロになるタイミングも変化するために、ス
イッチング素子の電圧や電流がゼロの期間に合わせてス
イッチング素子をONするための、微妙なタイミングを
得ることが困難であったり、スイッチング素子のON時
間が短い場合は共振回路に充分な共振エネルギーが与え
られず、電圧や電流がゼロになる期間が不足するためで
ある。
However, in these resonant DC-AC inverters, the energy to be processed per switching cycle is almost fixed, and the output is controlled by controlling the ON time of the switching element like a conventional switching regulator. Is difficult. The reason for this is that when the ON time of the switching element is controlled, the timing when the voltage or current of the switching element becomes zero also changes, so that the switching element is turned on in accordance with the period when the voltage or current of the switching element is zero. This is because it is difficult to obtain delicate timing, or when the ON time of the switching element is short, sufficient resonance energy is not applied to the resonance circuit, and the period during which the voltage or current becomes zero is insufficient.

【0006】したがって、この欠点を除くため、Z.
C.Sの代表的な例であるUS Patent 441
5959のFoward Converter at Z
ero Currentに見られるように、出力を制御
するためにはスイッチング素子のON時間を一定にした
まま、スイッチング周波数を変化させて単位時間あたり
のエネルギーを変化させて出力を制御していた。
Therefore, in order to eliminate this drawback, Z.
C. US Patent 441 which is a typical example of S
5959 Foward Converter at Z
As seen in ero Current, in order to control the output, the switching frequency was changed and the energy per unit time was changed to control the output while keeping the ON time of the switching element constant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
は出力を制御する方法としてDC−ACインバータのス
イッチング周波数を変化させる方法が取られていた。こ
の方法では出力電圧を下げた場合や軽負荷時にスイッチ
ング周波数が下り、フィルタの効果が低下する問題があ
った。さらに、複数の電源を同時に使用すると、互いの
周波数差のビート障害が起きたり、ノイズの周波数帯も
入力条件や負荷条件によって変化するので、予期しない
ノイズによる障害が発生する可能性もあった。また、
Z.V.SやZ.C.Sの条件下でスイッチング周波数
を固定し、スイッチング素子のOFF時間やON時間を
可変して出力を制御する方式では、出力の可変範囲が狭
く、しかもスイッチング素子をONする最適なタイミン
グを得ることが困難であった。
As described above, the conventional method has been to change the switching frequency of the DC-AC inverter as a method for controlling the output. In this method, there is a problem that the effect of the filter is lowered because the switching frequency is lowered when the output voltage is lowered or when the load is light. Furthermore, when a plurality of power supplies are used at the same time, beat interference due to the frequency difference between them occurs, and the frequency band of noise also changes depending on input conditions and load conditions, which may cause unexpected noise interference. Also,
Z. V. S and Z. C. In the method in which the switching frequency is fixed under the condition of S and the output is controlled by varying the OFF time and ON time of the switching element, the variable range of the output is narrow, and the optimum timing for turning on the switching element can be obtained. It was difficult.

【0008】さらに、共振型のインバータではZ.C.
Sの条件ではスイッチング素子を流れる電流のピーク値
が高くなったり、スイッチング素子の電極間容量に蓄積
されたエネルギーが損失となる欠点があり、Z.V.S
ではスイッチング素子に加わる電圧値が高くなる欠点が
あり、スイッチング周波数が固定で広い出力制御範囲で
Z.V.Sの条件を保ち、しかもスイッチング素子に加
わる電圧が低いインバータの制御回路はパワーエレクト
ロ技術の究極の夢であった。
Further, in the resonance type inverter, Z. C.
Under the condition of S, there is a drawback that the peak value of the current flowing through the switching element becomes high and the energy accumulated in the interelectrode capacitance of the switching element becomes a loss. V. S
Has a drawback that the voltage value applied to the switching element becomes high, and the switching frequency is fixed and Z. V. The control circuit of the inverter that maintains the condition of S and the voltage applied to the switching element is low was the ultimate dream of power electro technology.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような点を考慮し
て、本発明では従来の一般的な手法であった共振の考え
を捨て去り、クランプ用整流器D1 を並列にしたスイッ
チS1 でクランプ用整流器D2 とスイッチング素子S2
を並列に持つ変圧器とコンデンサの直列回路に電圧を加
え、適切な遅れ時間をもってスイッチS1 とS2 を交互
にON・OFFして、スイッチング素子に加わる電圧を
スイッチング素子に並列接続したクランプ用整流器によ
って電源電圧以下にクランプすると同時に変圧器の一次
巻線に蓄積されたエネルギーとスイッチング素子に並列
のコンデンサを利用して広い出力制御範囲に亙ってZ.
V.Sの条件を常に保つ回路を採用し、スイッチング素
子の電極間容量に蓄積された電圧エネルギーも有効に利
用して効率を上げようとするものである。
In consideration of such a point, the present invention abandons the conventional idea of resonance and clamps the rectifier D 1 for clamping in parallel with the switch S 1 . Rectifier D 2 and switching element S 2
For a clamp in which a voltage is applied to a series circuit of a transformer and a capacitor having a parallel switch, switches S 1 and S 2 are alternately turned on and off with an appropriate delay time, and the voltage applied to the switching device is connected in parallel to the switching device. By using the energy stored in the primary winding of the transformer and the capacitor in parallel with the switching element to clamp below the power supply voltage by the rectifier, the Z.
V. A circuit that always keeps the condition of S is adopted, and the voltage energy accumulated in the interelectrode capacitance of the switching element is also effectively used to increase efficiency.

【0010】[0010]

【作用】図1で示すように、変圧器3の一次巻線とコン
デンサ9のC3 を直列にした回路にダイオード8のD2
と並列コンデンサ3のC2 を並列に接続し、並列コンデ
ンサ7のC1 と並列ダイオード8のD1 を持つスイッチ
6のS1 で電圧1のViを加えると、コンデンサ9のC
3 を通して変圧器3に電圧が加わりこの二次巻線に出力
電圧が発生し、このとき流れた電流はコンデンサ9のC
3 を充電する。
As shown in FIG. 1, a circuit in which the primary winding of the transformer 3 and C 3 of the capacitor 9 are connected in series is connected to the diode D 2 of the diode 8.
Parallel C 2 of the capacitor 3 connected in parallel, the addition of V i of the voltage 1 in S 1 of the switch 6 having a D 1 of the C 1 and parallel diode 8 parallel capacitors 7 and, C of the capacitor 9
A voltage is applied to the transformer 3 through 3 and an output voltage is generated in this secondary winding. The current that flows at this time is the C of the capacitor 9.
Charge 3

【0011】スイッチ6のS1 をONし時間ToN1 が経
過してからスイッチS1 をOFFすると変圧器3の一次
巻線を流れていた電流を維持するためスイッチ6のS1
を流れていた電流はコンデンサ7のC1 を充電し、コン
デンサ9のC3 の容量がコンデンサ7の容量C1 よりも
充分に大きい場合、スイッチ6のS1 を遮断する直前に
流れていた電流をioN1 とし、コンデンサ7の容量C1
とコンデンサ3の容量C2 の並列合成容量をCS とする
と、スイッチ6のS1 の端子電圧V S1はスイッチ6のS
1 をOFFしてからの経過時間tに対してiON1 t/C
S で立ち上がり、この電圧が電源電圧1のVi よりも大
きくなると、ダイオード2のD2 が導通しスイッチ6の
1 の端子電圧は電源電圧にクランプされ、コンデンサ
9のC3がさらに充電される。
[0011] S 1 of the switch 6 for maintaining the current flowing through the primary winding of the switch S 1 is turned OFF, the transformer 3 is turned ON S 1 of the switch 6 time T ON1 has elapsed
The current flowing through the capacitor 7 charges C 1 of the capacitor 7, and when the capacitance of C 3 of the capacitor 9 is sufficiently larger than the capacitance C 1 of the capacitor 7, the current flowing immediately before the S 1 of the switch 6 is cut off. Is iON1 and the capacitance C 1 of the capacitor 7 is
When the parallel combined capacitance of C 2 and the capacitance C 2 of the capacitor 3 is C S , the terminal voltage V S1 of S 1 of the switch 6 is S S of the switch 6.
I ON1 t / C for the elapsed time t from turning OFF 1
When it rises at S and this voltage becomes larger than V i of the power supply voltage 1, D 2 of the diode 2 becomes conductive, the terminal voltage of S 1 of the switch 6 is clamped to the power supply voltage, and C 3 of the capacitor 9 is further charged. It

【0012】この状態でスイッチ4のS2 をONすると
スイッチ4のS2 の端子電圧vS2はダイオード2のD2
の順方向電圧となり、ほぼゼロとなるのでZ.V.Sの
条件となる。スイッチ6のS2 がONするとコンデンサ
9のC3 に充電された電圧が変圧器5に加わり、変圧器
の一次巻線電圧は反転しスイッチ4のS2 は順方向(コ
ンデンサ9のC3 の電荷を放電する方向)に電流が流れ
る。コンデンサ9に蓄積された電荷により変圧器の電流
がスイッチ4のS2 を順方向に流れている状態でスイッ
チ4のS2 をOFFするとこの直前に変圧器5の一次巻
線を流れていた電流をiON2 とするとこの電流はコンデ
ンサ3のC2 を充電し、コンデンサ7のC1 を放電す
る。
When S 2 of the switch 4 is turned on in this state, the terminal voltage v S2 of S 2 of the switch 4 becomes D 2 of the diode 2.
Forward voltage, which is almost zero, Z. V. It becomes the condition of S. When S 2 of the switch 6 is turned on, the voltage charged in the C 3 of the capacitor 9 is applied to the transformer 5, the primary winding voltage of the transformer is inverted, and S 2 of the switch 4 is in the forward direction (C 3 of the capacitor 9). A current flows in the direction of discharging electric charges. Current transformer current has been flowing in the primary winding of the transformer 5 S 2 of the switch 4 OFF Then immediately before this state flowing through the S 2 switch 4 in the forward direction by the charge accumulated in the capacitor 9 Is i ON2 , this current charges C 2 of the capacitor 3 and discharges C 1 of the capacitor 7.

【0013】したがって、コンデンサ7のC1 の電圧は
スイッチ4のS2 がOFFしてからの経過時間をtとす
るとiON2 t/CS で立ち下り、(コンデンサ3のC2
の電圧は立ち上がる)この電圧が負になるとダイオード
8のD1 が導通してスイッチ6のS2 の端子電圧を電源
電圧にクランプする。ダイオード8のD1 が導通してい
る期間はスイッチ6のS1 の端子電圧はダイオード8の
1 の順方向電圧でありほぼゼロとなっている。この期
間にスイツチ6のS1 をONするとZ.V.Sの条件で
スイッチ6のS1 をONできる。同様な動作を繰り返し
ながらスイッチ6のS1 とスイッチ4のS2 はZ.V.
Sの条件でしかもスイッチング素子の電圧を電源電圧で
クランプしながらスイッチングを行い変圧器5の二次巻
線に高周波出力を伝送する。
Therefore, the voltage of C 1 of the capacitor 7 falls at i ON2 t / C S, where t is the elapsed time after S 2 of the switch 4 is turned off, and (C 2 of the capacitor 3
When this voltage becomes negative, D 1 of the diode 8 becomes conductive and the S 2 terminal voltage of the switch 6 is clamped to the power supply voltage. During the period when D 1 of the diode 8 is conducting, the terminal voltage of S 1 of the switch 6 is the forward voltage of D 1 of the diode 8 and is almost zero. If S 1 of switch 6 is turned on during this period, Z. V. The S 1 of the switch 6 can be ON in the condition of S. While repeating the same operation, S 1 of the switch 6 and S 2 of the switch 4 are Z. V.
Switching is performed while the voltage of the switching element is clamped by the power supply voltage under the condition of S and the high frequency output is transmitted to the secondary winding of the transformer 5.

【0014】出力電力を制御するには、スイッチ6のS
1 のON時間とOFF時間の比を制御する、スイッチ6
のS1 はどの期間でOFFしても、スイッチ6のS1
並列に接続したコンデンサ7のC1 によって電圧の立ち
下りが抑えられるので、任意の時間でZ.V.Sの条件
でOFFが可能である。スィツチ6のS1 がONの時に
電源から電力が供給され、変圧器の二次側にフオワード
特性の整流器がある場合は出力にエネルギーが供給さ
れ、同時に変圧器のリーケージ・インダクタンスの等価
インダクタタンスを含む一次インダクタンスにも電流エ
ネルギーとして蓄積される。このとき、電源側から得ら
れるエネルギーはスイッチ6のS1 のON時間に比例す
る。
To control the output power, the S of switch 6
Switch 6 for controlling the ratio of ON time and OFF time of 1
No matter which period the S 1 is turned off, the falling of the voltage is suppressed by the C 1 of the capacitor 7 connected in parallel with the S 1 of the switch 6, so that Z. V. It can be turned off under the condition of S. Power is supplied from the power supply when S 1 of switch 6 is ON, and energy is supplied to the output when there is a forward characteristic rectifier on the secondary side of the transformer, and at the same time the equivalent inductance of leakage inductance of the transformer is set. It is also stored as current energy in the included primary inductance. At this time, the energy obtained from the power supply side is proportional to the ON time of S 1 of the switch 6.

【0015】スイッチ6のS1 がOFFすると、変圧器
5の二次側にフライバック型の整流器がある場合はスイ
ッチ6のS1 がONの期間に蓄積されたエネルギーは出
力側に供給されると同時にコンデンサ9のC3 を充電す
る。スイッチ4のS2 がONするとコンデンサ9のC3
に蓄積されたエネルギーはフライバック方向の整流器を
通じて出力に供給され、このときのエネルギーもスイッ
チ6のS1 がONする時間が長いほど多くなるので、ス
イッチ6のS1 のON時間を制御しても出力を制御する
ことが可能である。しかし、スイッチ6のS1 のON時
間を制御すると自動的に、コンデンサ9のC3 の充電量
も同時に制御できるのでスイッチ6のS1 のON時間を
制御して出力を制御する方法が合理的である。
When S 1 of the switch 6 is turned off, if there is a flyback rectifier on the secondary side of the transformer 5, the energy accumulated while the S 1 of the switch 6 is on is supplied to the output side. At the same time, C 3 of the capacitor 9 is charged. When S 2 of switch 4 turns on, C 3 of capacitor 9
Stored energy is supplied to the output through the flyback direction of the rectifier, since S 1 of energy switch 6 at this time increases the longer the time to ON, by controlling the ON time of the S 1 switch 6 It is also possible to control the output. However, when the ON time of S 1 of the switch 6 is controlled, the charge amount of C 3 of the capacitor 9 can be automatically controlled at the same time. Therefore, it is rational to control the ON time of S 1 of the switch 6 to control the output. Is.

【0016】このとき、スイッチ6のS1 とスイッチ4
のS2 は一定の遅れを持って交互にON・OFFするこ
とになる。したがって、スイッチ6のS1 のON時間と
スイッチ4のS2 のON時間の和を一定にしてスイッチ
6のS1 とスイッチ4のS2のONとOFFの時間比を
制御すると、スイッチング周波数を一定にして出力を制
御することが可能となり、最も都合の良い制御方法とな
る。
At this time, S 1 of switch 6 and switch 4
S 2 of turns on and off alternately with a certain delay. Therefore, if the sum of the ON time of S 1 of switch 6 and the ON time of S 2 of switch 4 is kept constant and the time ratio of ON and OFF of S 1 of switch 6 and S 2 of switch 4 is controlled, the switching frequency is It becomes possible to control the output at a constant value, which is the most convenient control method.

【0017】他の制御方法として、スイッチ4S2 のO
N時間を一定にして、スイッチ6S1 のON時間だけを
制御して出力を可変することも可能であるが、出力を下
げる目的でスイッチ6S1 のON時間を少なくすると変
圧器5の一次巻線に蓄積するエネルギーが不足し、スイ
ッチ6S1 をOFFしてからスイッチ4S2 をONする
までの遅れ時間TD2 の期間の間、変圧器の電流を維持
できなくなるとスイッチ2S2 の端子電圧が上昇しZ.
V.Sの条件を満足できなくなる。変圧器にリーケージ
・インダクタンスを付けたり、インダクタンスをさらに
直列に接続するとこのインダクタンスに蓄積されたエネ
ルギーで効果的にコンデンサ9を充電する時間を得るこ
とができ、この問題を防ぐことが可能となる。スイッチ
6S1 のON時間を一定にして、スイッチ4S2 のON
時間を可変した場合も同様な動作をする。
As another control method, the O of the switch 4S 2 is turned on.
It is possible to change the output by controlling only the ON time of the switch 6S 1 while keeping the N time constant, but if the ON time of the switch 6S 1 is shortened for the purpose of lowering the output, the primary winding of the transformer 5 is reduced. If the voltage of the switch 2S 2 cannot be maintained during the delay time TD 2 from turning off the switch 6S 1 to turning on the switch 4S 2 due to lack of energy stored in Z.
V. The condition of S cannot be satisfied. If a leakage inductance is added to the transformer or the inductance is further connected in series, it is possible to obtain the time for effectively charging the capacitor 9 with the energy stored in this inductance, and this problem can be prevented. Switch 6S 1 ON time is kept constant, switch 4S 2 ON
The same operation is performed when the time is changed.

【0018】[0018]

【実施例】実施例を図1に示す。この実施例では、変圧
器5の一次巻線に直列にコンデンサ9を直列に接続して
スイッチ6のS1 で電源電圧1を加える。このスイッチ
6には並列にコンデンサ7とクランプ・ダイオード8を
並列に接続する。一方、変圧器5の一次巻線とコンデン
サ9の両端をシャントするスイッチ4を設け、このスイ
ッチにも並列にコンデンサ3とクランプダイオード2を
接続する。変圧器の二次側にはダイオード10によるセ
ンタ・タップ整流回路で整流し、平滑コンデンサ11で
平滑して負荷抵抗12に直流電力を供給する。
EXAMPLE An example is shown in FIG. In this embodiment, a capacitor 9 is connected in series to the primary winding of the transformer 5 and the power supply voltage 1 is applied at S 1 of the switch 6. A capacitor 7 and a clamp diode 8 are connected in parallel to the switch 6. On the other hand, a switch 4 for shunting the primary winding of the transformer 5 and both ends of the capacitor 9 is provided, and the capacitor 3 and the clamp diode 2 are also connected in parallel to this switch. The secondary side of the transformer is rectified by a center tap rectifier circuit by a diode 10 and smoothed by a smoothing capacitor 11 to supply DC power to a load resistor 12.

【0019】ここで使用するスイッチ4と6はトランジ
スタやFETを使用すると都合が良い。FETでは電極
間容量が大きいので、この容量を並列コンデンサ3や7
として利用できる。直列コンデンサ9は変圧器のインダ
クタンスと共振させる必要はなく、実用的には並列コン
デンサ3や7の容量の数10倍程度とするが、この値を
桁違いに変化させてもスイッチング周波数の近傍でコン
デンサ9と変圧器5の入力インビーダンスの直列合成イ
ンピーダンスがインダクテイブであれば、基本的な動作
は変化しない。
It is convenient to use transistors and FETs for the switches 4 and 6 used here. Since the inter-electrode capacitance is large in the FET, this capacitance is used as the parallel capacitor 3 or 7
Available as The series capacitor 9 does not need to resonate with the inductance of the transformer, and is practically set to several tens of times the capacity of the parallel capacitors 3 and 7, but even if this value is changed by an order of magnitude, it remains close to the switching frequency. If the series impedance of the input impedance of the capacitor 9 and the transformer 5 is inductive, the basic operation does not change.

【0020】DC−DCコンバータとして利用する場合
は、整流回路は図1で示すセンタタップに限らず、ブリ
ッジ回路でも利用でき、フオワード型またはフライバッ
ク型の半波整流器でも動作し、平滑回路もコンデンサイ
ンプット型に限ることはない。二次側整流回路はフオワ
ードタイプの半波整流回路とするとフライバックのエネ
ルギーはほとんどコンデンサ9を充電するように動作す
る。
When used as a DC-DC converter, the rectifier circuit is not limited to the center tap shown in FIG. 1 but can be used in a bridge circuit, and can operate as a forward-type or flyback-type half-wave rectifier, and the smoothing circuit can also be a capacitor. It is not limited to the input type. If the secondary side rectifier circuit is a forward type half-wave rectifier circuit, most of the flyback energy operates to charge the capacitor 9.

【0021】スイッチ6、4の動作タイミングは、まず
スイッチ6をONし、TON1 の時間を経過した点でスイ
ッチ6をOFFする。スイッチ6をOFFしてからダイ
オード2が導通するまでのTD1 の遅れ時間を持ってス
イッチ4をONする。
Regarding the operation timings of the switches 6 and 4, the switch 6 is first turned on, and the switch 6 is turned off when the time T ON1 has elapsed. The switch 4 is turned on with a delay time of TD 1 from turning off the switch 6 to turning on the diode 2.

【0022】スイツチ4はTON2 の期間ONする。次に
スイッチ4をOFFし、ダイオード8が導通するまでの
遅れ時間TD2 を取ってスイッチ6をONする。この状
態のスイッチング素子の電圧電流波形を図2に示す。出
力される電力は電源電圧にスイッチ6の電流値の積分値
を乗じた電力の単位時間の平均値となる。
The switch 4 is turned on during the period T ON2 . Next, the switch 4 is turned off, the delay time TD 2 until the diode 8 becomes conductive is taken, and the switch 6 is turned on. The voltage-current waveform of the switching element in this state is shown in FIG. The output electric power is an average value of electric power per unit time obtained by multiplying the power supply voltage by the integrated value of the current value of the switch 6.

【0023】出力の制御はTON2 の時間を制御しても可
能であるが、TD1 、TD2 を一定としてTON1 とT
ON2 の和を一定にしてTON1 とTON2 の比を可変すると
スイッチング周波数を常に一定にして出力を可変でき
る。このときの各スイッチング素子の電圧電流波形を図
3に示す。
[0023] While the control of the output is also possible to control the time T ON2, and T ON1 and TD 1, TD 2 as constant T
When the sum of ON2 varying the ratio of T ON1 and T ON2 in the constant can always be varying the output by a constant switching frequency. The voltage-current waveform of each switching element at this time is shown in FIG.

【0024】ただし、整流器や平滑回路によってスイッ
チ6がONしている期間に蓄積されたエネルギーをコン
デンサ9に伝送する程度が異なり、スイッチ6をOFF
してからスイッチ4をONするまでZ.V.Sを保つ時
間が長くなり、スイッチ4をONするまでの遅れ時間に
対する余裕値が増し、変圧器の一次入力から見たインピ
ーダンスがインダクテイブであるほどこの遅れ時間が多
くなり、スイッチ4をONするタイミングに自由度が増
え、スイッチ4をONするタイミングをスイッチ6をO
FFした直後にする必要がなくなり、スイッチ4のON
時間を固定しても本発明を実現可能である。このように
スイッチ4のON時間を固定すると、図4で示すように
Z.V.Sの条件を満足しない期間ができる場合もある
が、この電圧は他の方法によるインバータの電圧よりも
低く、例えば(a)に示す電圧波形になっても、このと
きのスイッチ4の並列容量に蓄積される電力は小さくそ
の害も少なくなる。また、(b)に示すような波形では
全く実害はなく、このように駆動回路を簡略化しても本
発明の目的を達成できる。
However, depending on the rectifier and the smoothing circuit, the extent to which the energy accumulated during the period when the switch 6 is ON is transmitted to the capacitor 9 is different, and the switch 6 is turned OFF.
After that, Z. V. The time for keeping S becomes longer, the margin value for the delay time until the switch 4 is turned on increases, and the delay time increases as the impedance seen from the primary input of the transformer becomes more inductive, and the timing of turning on the switch 4 The degree of freedom is increased, and the timing for turning on the switch 4 is set to 0 for the switch 6.
There is no need to make it immediately after FF, switch 4 turns ON
The present invention can be realized even if the time is fixed. When the ON time of the switch 4 is fixed in this way, as shown in FIG. V. In some cases, there is a period in which the condition of S is not satisfied, but this voltage is lower than the voltage of the inverter by another method, and even if the voltage waveform shown in (a) is obtained, for example, the parallel capacitance of the switch 4 at this time is The stored power is small and the harm is small. Further, the waveform as shown in (b) does not cause any actual damage, and the object of the present invention can be achieved even if the drive circuit is simplified in this way.

【0025】本発明の制御方式では、原理的に直列コン
デンサ9を含む変圧器5の直列入力インピーダンスがス
イッチング周波数の近傍でインダクテイブである必要が
ある。しかも、出力電力はこのインダクタンスに反比例
する。したがって、変圧器のインダクタンスが高い場合
はこの変圧器に並列にエネルギー蓄積用インダクタンス
を接続する。
In principle, the control system of the present invention requires that the series input impedance of the transformer 5 including the series capacitor 9 be inductive near the switching frequency. Moreover, the output power is inversely proportional to this inductance. Therefore, when the transformer has a high inductance, the energy storage inductance is connected in parallel with this transformer.

【0026】DC−DCコンバータでは、変圧器の二次
側の整流器がコンデンサインプット型の場合、フライバ
ックの状態で二次側の整流器が導通している期間は出力
に電力が伝送され、コンデンサ9にエネルギーが蓄積さ
れない。したがって、この問題を解決するには変圧器に
直列にインダクタンスを接続するか、変圧器にリーケー
ジインダクタンスを持たせる。
In the DC-DC converter, when the rectifier on the secondary side of the transformer is of the capacitor input type, power is transmitted to the output during the period when the rectifier on the secondary side is conducting in the flyback state, and the capacitor 9 Energy is not stored in. Therefore, to solve this problem, either connect an inductance in series with the transformer or give the transformer a leakage inductance.

【0027】図5で示すように変圧器の一次巻線を
1 、L2 に分け、この一次巻線に対応して二次巻線L
3 、L4 を設ける。ここでL1 、とL2 の結合係数を下
げると一方の整流器が導通してインダクタンスの効果を
低下させても、他方の整流器が導通していない側の巻線
がインダクタンスとして働き、外付けのインダクタンス
を省略できる。L1 とL2 の結合係数がゼロの状態、即
ちL1 とL2 を分離してL1 、L3 とL2 とL4 を持つ
二つの変圧器を直列接続した場合は互いの影響がないの
でもっとも電力が取れる。しかし、二つの変圧器を使用
するとスペースファクターやコストの問題が生じる場合
もある。
As shown in FIG. 5, the primary winding of the transformer is divided into L 1 and L 2 , and the secondary winding L is associated with this primary winding.
3 and L 4 are provided. Here, if the coupling coefficient of L 1 and L 2 is lowered, even if one rectifier conducts and the effect of the inductance decreases, the winding on the side where the other rectifier does not conduct acts as an inductance, and Inductance can be omitted. When the coupling coefficient of L 1 and L 2 is zero, that is, when L 1 and L 2 are separated and two transformers having L 1 , L 3 and L 2 and L 4 are connected in series, mutual influence is exerted. It has the most power because it is not available. However, using two transformers can lead to space factor and cost issues.

【0028】この場合、例えば図6に示すようにL1
2 を物理的に距離を離して分離すると互いの影響を防
ぐことができ、図7にハッチングで示したコアを挿入す
るとさらにこの効果が増す。他の方法として、図8や図
9に示すように互いに異なったコアの脚を利用する方法
もある。互いの巻線間のスペースを増加させても同様な
目的が達成される。
In this case, for example, if L 1 and L 2 are physically separated by a distance as shown in FIG. 6, mutual influences can be prevented, and if a core shown by hatching in FIG. The effect increases. Another method is to use different core legs as shown in FIGS. 8 and 9. A similar objective is achieved by increasing the space between the windings of each other.

【0029】電源電圧がスイッチング素子の耐圧よりも
高い場合は図10で示すようにスイッチ6を電源のプラ
スとマイナスに振り分け、シャント用のスイッチ4は互
いに直列に接続し、電源のプラスとマイナスに振り分け
た電圧バランス用コンデンサ13の中点に接続すると2
倍の電源電圧まで対応することが可能となる。
When the power supply voltage is higher than the withstand voltage of the switching element, the switch 6 is divided into plus and minus of the power source as shown in FIG. 10, and the shunt switches 4 are connected in series to each other and the plus and minus of the power source are connected. 2 when connecting to the midpoint of the distributed voltage balancing capacitor 13
It is possible to support double power supply voltage.

【0030】図1の回路は、従来からある一石のDC−
ACインバータの一次巻線に直列にコンデンサ9を追加
し、さらにシャント用スイッチ4を取り付けた回路に見
える。しかし、変圧器の巻き始めの端子を電源のプラス
側でなく、マイナス側に接続しても全く同様な動作をす
る。この回路は、旧来良く利用されたハーフ・ブリッジ
のDC−ACインバータと相似であり、OTLアンプの
出力にコンデンサ結合で変圧器を接続した回路とも相似
である。このように、基本回路はすでに知られた回路と
相似であり、非常に簡単であるにもかかわらず、各スイ
ッチの動作タイミングを選び、変圧器の一次側から見た
インピーダンスをインダクティブにするだけで技術者に
取っては夢のような理想的な特性を持つDC−ACイン
バ−タが得られることが本発明のポイントである。
The circuit of FIG. 1 is a conventional one-stone DC-
It looks like a circuit in which a capacitor 9 is added in series to the primary winding of the AC inverter, and a shunt switch 4 is attached. However, even if the winding start terminal of the transformer is connected not to the positive side of the power supply but to the negative side, the same operation is performed. This circuit is similar to the half-bridge DC-AC inverter that is often used conventionally, and is also similar to the circuit in which a transformer is connected to the output of the OTL amplifier by capacitor coupling. In this way, the basic circuit is similar to the already known circuit, and although it is very simple, just select the operation timing of each switch and make the impedance seen from the primary side of the transformer inductive. The point of the present invention is to obtain a DC-AC inverter having ideal characteristics that are ideal for engineers.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明により、パワーエレクトロニクス
技術者の夢であった、あらゆる条件で損失が少ないZ.
V.S特性を保ち、しかもスイッチング周波数を固定し
たまま広範囲に出力を可変できるDC−ACインバータ
が実現可能である。しかも電源投入時や出力短絡事故な
どの最悪の過渡状態においても、スイッチング素子には
電源電圧以上の電圧が加わることがないので、耐圧の低
いスイッチング素子の利用が可能であり、スイッチング
素子のコストを下げることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the Z.Z.
V. It is possible to realize a DC-AC inverter that maintains the S characteristic and can vary the output over a wide range while fixing the switching frequency. Moreover, even when the power supply is turned on or in the worst transient state such as an output short-circuit accident, a voltage higher than the power supply voltage is not applied to the switching element, so that a switching element with low withstand voltage can be used, and the cost of the switching element can be reduced. Can be lowered.

【0032】スイッチング素子にFETを利用した場合
は、電極間容量をZ.V.S実現のために利用できるだ
けでなく、ON抵抗の低い素子を採用でき、三相商用電
源を整流した直流を利用する大電力のインバータでも効
率良く動作する。
When an FET is used as the switching element, the interelectrode capacitance is Z. V. Not only can it be used to realize S, an element with a low ON resistance can be adopted, and a high-power inverter that uses direct current obtained by rectifying a three-phase commercial power source can also operate efficiently.

【0033】本発明によるDC−ACインバータは、
Z.V.Sの特性によって輻射するノイズが大幅に低下
するが、スイッチング電圧も低いのでその効果はさらに
高くなる。同時にスイッチング素子の電極間容量に蓄積
された電圧エネルギーも損失とならず、MHzオーダの
高い周波数のスイッチング周波数を利用しても容易に9
0%以上の高い効率が得られる。
The DC-AC inverter according to the present invention is
Z. V. Although the radiated noise is significantly reduced due to the characteristics of S, the effect is further enhanced because the switching voltage is also low. At the same time, the voltage energy accumulated in the interelectrode capacitance of the switching element does not become a loss, and even if a switching frequency with a high frequency on the order of MHz is used,
A high efficiency of 0% or more can be obtained.

【0034】この制御方式ではZ.V.Sの条件を満足
しない最悪の条件を仮定しても、スイッチング素子に電
圧の加わった状態で、スイッチング素子を強制的にON
する従来の電流共振方式と比較して、スイッチがONす
る直前の電圧を1/π以下とすることが可能となる。ス
イッチング素子の電極間容量による損失は、その電圧の
二乗に比例するのでこの損失も約1/10になる。
In this control method, Z. V. Even if the worst condition that does not satisfy the condition of S is assumed, the switching element is forcibly turned on with the voltage applied to the switching element.
It is possible to reduce the voltage immediately before the switch is turned on to 1 / π or less, as compared with the conventional current resonance method. Since the loss due to the interelectrode capacitance of the switching element is proportional to the square of the voltage, this loss is also about 1/10.

【0035】このような理由で、この出力を利用してD
C−DCコンバータを実現すると、小型で高い効率を持
ち、低い輻射ノイズ特性のDC−DCコンバータを得る
ことができる。さらに、本発明の効果について説明する
と、スイッチング素子はコンデンサと直列にスイッチン
グされるので、電源投入時や障害などで過渡的な電流が
流れる状態になっても、スイッチング素子に直列コンデ
ンサが充電されるとそれ以上の電流が流れず自動的に電
流が制限される。スイッチング周波数を上げるほど直列
コンデンサの容量値は低くなり、過渡時に流れるスイッ
チング素子の電流値を下げることが可能となる。
For this reason, using this output, D
When a C-DC converter is realized, a DC-DC converter having a small size, high efficiency, and low radiation noise characteristics can be obtained. Further, to explain the effect of the present invention, since the switching element is switched in series with the capacitor, even if a transient current flows due to power-on or failure, the switching element is charged with the series capacitor. And no more current flows and the current is automatically limited. The higher the switching frequency, the lower the capacitance value of the series capacitor, and the lower the current value of the switching element flowing during the transition.

【0036】スイッチング素子に加わる電圧も電源電圧
を越えることがないのでスイッチング素子の安全動作領
域の問題もなくなり、インバータの信頼性が大幅に向上
する。さらに、変圧器はコンデンサと直列に接続されて
いるので、各スイッチのON・OFF比の如何を問わ
ず、変圧器に直流成分が流れず、変圧器の偏磁による効
率の低下や変圧器の飽和を防ぐことも可能である。
Since the voltage applied to the switching element does not exceed the power supply voltage, the problem of the safe operation area of the switching element is eliminated, and the reliability of the inverter is greatly improved. Furthermore, since the transformer is connected in series with the capacitor, no direct current component flows through the transformer regardless of the ON / OFF ratio of each switch, which reduces efficiency due to biased magnetism of the transformer and It is also possible to prevent saturation.

【0037】従来のフライバック方式のDC−ACイン
バータに電圧共振を利用してZ.V.Sを実現すること
が可能であったが、変圧器のリーケージ・インダクタン
スとスイッチング素子の電極間容量で発生するMHzオ
ーダの副次の共振で多くの問題が起き、この影響を除く
ことは困難であった。本発明では、従来方式で問題のあ
った変圧器のリーケージ・インダクタンスを逆に利用で
き、変圧器設計の自由度が上がる大きな特長も持つ。
A conventional flyback type DC-AC inverter utilizes Z.V. V. Although it was possible to realize S, many problems occur due to the secondary resonance of the order of MHz generated by the leakage inductance of the transformer and the capacitance between the electrodes of the switching element, and it is difficult to eliminate this effect. there were. In the present invention, the leakage inductance of the transformer, which has been a problem in the conventional method, can be used in reverse, and the flexibility of the transformer design is increased.

【0038】このインバータを利用したDC−DCコン
バータでは、スイッチング素子や整流器の利用率も高
く、変圧器やスイッチング素子を流れる電流の実効電流
も比較的に低くなり、変圧器を小型化できる。さらに、
本発明は共振を利用していないので、設計が簡単で回路
定数の変化に対しても高い許容度を持つ特長もある。本
発明のDC−ACインバータの出力をそのまま、または
フィルタやマッチング回路などを通して、高周波加熱器
や回転機器などの、交流出力としても利用でき、ミス・
マッチングでもスイッチング素子の損失の増大を防ぐこ
とができ、マッチング回路を簡略化することも可能とな
り、その利用範囲は広い。
In the DC-DC converter using this inverter, the utilization factor of the switching element and the rectifier is high, the effective current of the current flowing through the transformer and the switching element is relatively low, and the transformer can be miniaturized. further,
Since the present invention does not utilize resonance, it has a feature that it is simple in design and has a high tolerance to changes in circuit constants. The output of the DC-AC inverter of the present invention can be used as it is, or through a filter, a matching circuit, etc., as an AC output of a high-frequency heater, rotating equipment, etc.
Even in matching, it is possible to prevent an increase in the loss of the switching element, and it is possible to simplify the matching circuit, so that the usage range is wide.

【0039】このように、本発明の制御方式は特長だけ
が多く、従来のインバータの常識を越える、まさに理想
的な制御方式である。各スイッチング素子の駆動回路
は、従来の方式と異なるので、現在のところ、適するワ
ンチップのICを入手することが困難であるが、簡単な
ロジック回路の組み合わせ、または自励発振回路で容易
に制御回路を実現可能である。本発明を実現するための
制御回路専用のICを特別に製造しても充分にぺイする
可能性を持ち、このICは従来のスイッチング電源制御
用の専用ICのほとんどを陳腐化し、強電用を除くイン
バータ用高圧スイッチング素子を不要とする可能性があ
る。
As described above, the control system of the present invention has many features and is an ideal control system that exceeds the conventional wisdom of conventional inverters. Since the drive circuit of each switching element is different from the conventional method, it is currently difficult to obtain a suitable one-chip IC, but it is easily controlled by a combination of simple logic circuits or a self-excited oscillation circuit. A circuit can be realized. Even if a special IC for a control circuit for realizing the present invention is specially manufactured, there is a possibility that the IC can be sufficiently paid. There is a possibility that the high-voltage switching element for the inverter, which is not included, may be unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明をDC−DCコンバータとして利用した
実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is used as a DC-DC converter.

【図2】スイッチS1 とS2 のデューテイが等しく一定
の遅れを持って互いに逆の動作を行った場合の各スイッ
チの電圧電流波形を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a voltage / current waveform of each switch when the switches S 1 and S 2 have the same duty and have opposite operations with a certain delay.

【図3】スイッチS1 のON幅を狭くし、スイッチS1
のON・OFFに対して一定の遅れ時間を持ってスイッ
チS2 を逆の動作を行った場合の各スイッチの電圧電流
波形を示す図である。
[Figure 3] to narrow the ON width of the switch S 1, the switch S 1
6 is a diagram showing voltage-current waveforms of respective switches when the switch S 2 is reversely operated with a certain delay time with respect to ON / OFF of FIG.

【図4】スイッチS2 のON幅を固定し、スイッチS1
のON幅を狭くした場合のスイッチS2 の電圧波形であ
る。
[Fig. 4] The ON width of the switch S 2 is fixed, and the switch S 1 is fixed.
2 is a voltage waveform of the switch S 2 when the ON width of the switch is narrowed.

【図5】変圧器の一次巻線と二次側整流器を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a primary winding and a secondary side rectifier of a transformer.

【図6】巻線間の距離を離し、一次巻線のL1 とL2
結合係数を下げる方法の略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a method of reducing the coupling coefficient between L 1 and L 2 of the primary winding by increasing the distance between the windings.

【図7】巻線間の距離を離し、付属のコアで一次巻線の
1 とL2 の結合係数を下げる方法の略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a method of reducing the coupling coefficient between L 1 and L 2 of the primary winding with an attached core by increasing the distance between the windings.

【図8】それぞれの巻線間のコアの脚を分離し、一次巻
線のL1 とL2 の結合係数を下げる方法の略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a method of separating the legs of the core between each winding to reduce the coupling coefficient of L 1 and L 2 of the primary winding.

【図9】それぞれの巻線間のコアの脚を分離し、中間に
共用する磁路を設け一次巻線のL1 とL2 の結合係数を
下げる方法の略図である。
FIG. 9 is a schematic view of a method of separating the legs of the core between the respective windings and providing a shared magnetic path in the middle to reduce the coupling coefficient of L 1 and L 2 of the primary winding.

【図10】スイッチを直列に接続した場合の各スイッチ
に加わる電圧をバランスを改善した回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram in which the balance of the voltage applied to each switch when the switches are connected in series is improved.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力電源(電圧Vi ) 2 クランプ・ダイオード(D2 ) 3 コンデンサ(C2 ) 4 スイッチング素子(S2 ) 5 変圧器 6 スイッチング素子(S1 ) 7 共振コンデンサ(C1 ) 8 クランプ・ダイオード(D1 ) 9 直列コンデンサ(C3 ) 10 整流器 11 フィルタ用コンデンサ 12 負荷抵抗 13 電圧バランス用コンデンサ1 input supply (voltage V i) 2 clamp diode (D 2) 3 capacitor (C 2) 4 switching elements (S 2) 5 transformer 6 switching elements (S 1) 7 resonant capacitor (C 1) 8 clamp diode (D 1 ) 9 series capacitor (C 3 ) 10 rectifier 11 filter capacitor 12 load resistor 13 voltage balancing capacitor

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンデンサと一個または複数の変圧器の
一次巻線の直列回路に逆方向で導通する特性と並列容量
を持つスイッチング素子S1 でTON1 の期間電圧を加え
た後、スイッチング素子S1 をOFFし、スイッチング
素子S1 が0FFしてから遅れ時間TD1 の後に逆方向
で導通する特性と並列容量を持つスイッチング素子S2
によって変圧器の一次巻線とコンデンサの直列回路をT
ON2 の期間だけ短絡して変圧器の一次巻線電流をスイッ
チング素子S1 に代わって交代する。スイッチング素子
2 がOFFしてからTD2 の期間をもってスイッチン
グ素子S1 を再びONする動作をくり返して変圧器の二
次巻線に交流電力を出力するDC−ACインバータにお
いて、TON1 に対するTON2 の比を制御して変圧器に加
えるエネルギーを制御して出力を制御するDC−ACイ
ンバータの制御方法。
1. A switching element S 1 having a characteristic of conducting in a reverse direction and a parallel capacitance in a series circuit of a capacitor and a primary winding of one or more transformers, and after applying a voltage for a period of T ON1 to the switching element S 1. Switching element S 2 having a characteristic and parallel capacitance that conducts in the opposite direction after delay time TD 1 after turning OFF 1 and switching element S 1 becomes 0FF
The series circuit of the primary winding of the transformer and the capacitor is
Only period ON2 shorted Substitution on behalf of the primary winding current of the transformer to the switching element S 1. In DC-AC inverter switching element S 2 to output the AC power to the secondary winding of the repeating by transformer operation to ON again switching element S 1 with a period TD 2 from the OFF, T for T ON1 ON2 A method of controlling a DC-AC inverter, which controls the output of the DC-AC inverter by controlling the ratio of the voltage and the energy applied to the transformer.
【請求項2】 コンデンサと一個または複数の変圧器の
一次巻線とインダクタンスの直列回路に逆方向で導通す
る特性と並列容量を持つスイッチング素子S1 でTON1
の期間電圧を加えた後、スイッチング素子S1 をOFF
し、スイッチング素子S1 が0FFしてから遅れ時間T
1 の後に逆方向で導通する特性と並列容量を持つスイ
ッチング素子S2 によって変圧器の一次巻線とインダク
タンス、コンデンサの直列回路をTON2 の期間だけ短絡
して変圧器の一次巻線電流をスイッチング素子S1 に代
わって交代する。スイッチング素子S2 がOFFしてか
らTD2 の期間をもってスイッチング素子S1 を再びO
Nする動作をくり返して変圧器の二次巻線に交流電力を
出力するDC−ACインバータと、スイッチング素子S
1 のON時間であるTON1 に対するTON2 の比を制御し
て変圧器に加えるエネルギーを制御して出力を制御する
DC−ACインバータの制御方法。
2. A switching element S 1 having a characteristic of conducting in a reverse direction to a series circuit of a capacitor, a primary winding of one or more transformers, and an inductance, and a parallel capacitance, T ON1
After applying voltage for the period of time, switching element S 1 is turned off.
Then, after the switching element S 1 becomes 0FF, the delay time T
The primary winding current of the transformer is short-circuited by the switching element S 2 having the characteristic of conducting in the opposite direction and the parallel capacitance after D 1 to short-circuit the series circuit of the primary winding of the transformer, the inductance and the capacitor for the period of T ON2. It replaces in place of the switching element S 1 . Again O switching element S 1 switching element S 2 is with a period TD 2 from the OFF
A DC-AC inverter that repeats N operations to output AC power to the secondary winding of the transformer, and a switching element S.
The method of DC-AC inverter for controlling the output by controlling the energy applied to control the ratio in transformer T ON2 for a is T ON1 1 of ON time.
【請求項3】 コンデンサと互いに直列で互いにリーケ
ージ・インダクタンスを持つ複数の変圧器の一次巻線と
インダクタンスの直列回路に逆方向で導通する特性と並
列容量を持つスイッチング素子S1 でTON1 の期間電圧
を加えた後、スイッチング素子S1 をOFFし、スイッ
チング素子S1 が0FFしてから遅れ時間TD1 の後に
逆方向で導通する特性と並列容量を持つスイッチング素
子S2によって変圧器の一次巻線とインダクタンス、コ
ンデンサの直列回路をTON2 の期間だけ短絡して変圧器
の一次巻線電流をスイッチング素子S1 に代わって交代
する。スイッチング素子S2 がOFFしてからTD2
期間をもってスイッチング素子S1 を再びONする動作
をくり返して変圧器の二次巻線に交流電力を出力するD
C−ACインバータと、TON1 に対するTON2 の比を制
御して変圧器に加えるエネルギーを制御して出力を制御
するDC−ACインバータの制御方法。
3. A period of T ON1 in a switching element S 1 having a parallel capacitance and a characteristic of conducting serially in the reverse direction to a series circuit of primary windings of a plurality of transformers having leakage inductances in series with a capacitor. After the voltage is applied, the switching element S 1 is turned off, and after the delay time TD 1 after the switching element S 1 becomes 0FF, the switching element S 2 having the characteristic of conducting in the reverse direction and the parallel capacitance has the primary winding of the transformer. The series circuit of the line, the inductance and the capacitor is short-circuited for the period of T ON2 , and the primary winding current of the transformer is changed in place of the switching element S 1 . Outputting AC power to the secondary winding of the transformer by repeating the operation of turning on the switching element S 1 again in the period of TD 2 after the switching element S 2 is turned off.
And C-AC inverter, a control method of the DC-AC inverter for controlling the output by controlling the energy applied to control the ratio in transformer T ON2 against T ON1.
【請求項4】 コンデンサと互いに直列で互いに同一の
磁路を共用し、意図的に物理的距離を離してリ−ケ−ジ
・インダクタンスを持つ複数の変圧器の一次巻線とイン
ダクタンスの直列回路に逆方向で導通する特性と並列容
量を持つスイッチング素子S1 でTON1 の期間電圧を加
えた後、スイッチング素子S1 をOFFし、スイッチン
グ素子S1 が0FFしてから遅れ時間TD1 の後に逆方
向で導通する特性と並列容量を持つスイッチング素子S
2 によって変圧器の一次巻線とインダクタンス、コンデ
ンサの直列回路をTON2 の期間だけ短絡して変圧器の一
次巻線電流をスイッチング素子S1 に代わって交代す
る。スイッチング素子S2がOFFしてからTD2 の期
間をもってスイッチング素子S1 を再びONする動作を
くり返して変圧器の二次巻線に交流電力を出力するDC
−ACインバータと、TON1 に対するTON2 の比を制御
して変圧器に加えるエネルギーを制御して出力を制御す
るDC−ACインバータの制御方法。
4. A series circuit of a primary winding and an inductance of a plurality of transformers having a leakage inductance that are intentionally separated from each other by sharing the same magnetic path in series with a capacitor. After a voltage is applied for a period of T ON1 by a switching element S 1 having a characteristic of conducting in the reverse direction and a parallel capacitance, the switching element S 1 is turned off, and after a delay time TD 1 after the switching element S 1 becomes 0FF. Switching element S having a characteristic of conducting in the opposite direction and a parallel capacitance
By means of 2 , the series circuit of the primary winding of the transformer, the inductance and the capacitor is short-circuited for the period of T ON2 , and the primary winding current of the transformer is replaced in place of the switching element S 1 . DC for outputting AC power to the secondary winding of the transformer by repeating the operation of turning on the switching element S 1 again in the period of TD 2 after the switching element S 2 is turned off.
-AC inverter and method for controlling a DC-AC inverter for controlling the output by controlling the energy applied to the transformer by controlling the ratio of T ON2 against T ON1.
【請求項5】 請求項1から4の方法で、スイッチ6の
1 とスイッチ4のS2 をそれぞれ同じ特性を持つスイ
ッチを直列にしてスイッチング素子に加わる電圧を低下
させ、高い入力電圧に対応する回路において、図10に
示すようにスイッチ6のS1 を入力電源1の正側と負側
に振り分け、変圧器5とコンデンサ9の直列回路を、直
列接続したスイッチ4のS2 によって短絡する回路と、
直列に接続されたスイッチ4のS2 の中点を電源1の正
と負の間に直列に接続した電圧バランス用コンデンサ1
3の中点に接続して、それぞれのスイッチング素子に加
わる電圧バランスを改善したDC−ACインバータ。
5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein S 1 of the switch 6 and S 2 of the switch 4 are connected in series to each other to reduce the voltage applied to the switching element, thereby responding to a high input voltage. 10, the S 1 of the switch 6 is distributed to the positive side and the negative side of the input power source 1 as shown in FIG. 10, and the series circuit of the transformer 5 and the capacitor 9 is short-circuited by the S 2 of the switch 4 connected in series. Circuit,
Voltage balancing capacitor 1 in which the midpoint of S 2 of the switch 4 connected in series is connected in series between the positive and negative sides of the power supply 1.
A DC-AC inverter connected to the middle point of 3 to improve the voltage balance applied to each switching element.
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