JP2000201484A - インバ―タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな出力電流がインバータ装置に流れた場
合には、インバータ装置から出力される電流を抑制し、
インバータ装置の出力が停止する不都合を回避する。 【解決手段】 Ｄ／Ａ変換部２は車載用のバッテリ５か
ら供給される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。
出力電流検知部３はＤ／Ａ変換部２から出力される電流
を検知し、所定レベル以上の電流（過電流）が流れる
と、ＰＷＭ制御やソフトスタート法によって出力電流を
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインバータ装置に関
する。特に、バッテリ等の直流電源を交流電源に変換す
る車載用のインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビ（受像機）の電源をオンにする場
合やモータを始動する場合など、コイルからの逆起電力
に打ち勝って起動させるためには、大きな起動電力が必
要とされ、起動時には大きな突入電流が流れる。

【０００３】しかし、従来のインバータ装置では、定格
以上の大きな電流が流れると、これを過電流と判断して
出力を停止していた。このため、テレビやモータなど起
動電力がインバータの定格値を超すような機器を使用す
る場合には、その起動時にインバータ装置にも大きな電
流が流れ、インバータ装置がこの電流を過電流と判断し
て出力動作を停止していた。したがって、従来のインバ
ータ装置では、使用機器がインバータ装置の定格に納ま
っているにも拘らず、実際上使用することができない場
合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の技術的
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、大きな出力電流がインバータ装置に流
れた場合にインバータ装置の出力が停止する不都合を回
避することにある。

【０００５】

【発明の開示】請求項１に記載したインバータ装置は、
直流電源を交流電源に変換するためのインバータ装置に
おいて、直流電源を交流電源に変換する変換部と、前記
変換部から出力される電流を検出する出力電流検知手段
と、前記出力電流検知手段により所定レベル以上の出力
電流が検知された場合には、前記変換部から出力される
電流を制限する出力電流制限手段とを備えたものであ
る。

【０００６】ここで、変換部から出力される電流を制限
する方法としては、変換部から出力される電流を徐々に
増加させるようにする方法や、変換部から出力される電
流をパルス幅制御する方法などがある。また、直流電源
や交流電源というときの電源とは、電圧、電流、電力が
含まれる。

【０００７】請求項１に記載したインバータ装置にあっ
ては、所定レベル以上の出力電流が流れた場合にはこれ
を検知して出力電流を制限するようにしているので、起
動電力が大きな機器でも、インバータ装置からの出力を
停止させることなく電力を供給し続けることができ、定
常電流がインバータ装置の定格に納っていれば使用する
ことができるようになる。

【０００８】また、機器への突入電流を制限することが
できるので、インバータ装置や機器内のヒューズが破損
しないよう保護することができる。さらに、突入電流を
制限することができるため、これによる直流電源の電圧
降下を防止でき、他の機器への悪影響（リセット動作の
発生等）を防ぐことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態による
車載用のインバータ装置１の概略構成を示す図である。
このインバータ装置１は、Ｄ／Ａ変換部２と、出力電流
検知部３と、出力制御部４とから構成されている。

【００１０】Ｄ／Ａ変換部２は、車載の充電バッテリ５
から供給される直流電圧（ＤＣ）を交流電圧（ＡＣ）に
変換するものである。出力電流検知部３は、Ｄ／Ａ変換
部２から出力されている出力電流を直接または間接的に
検出する。

【００１１】また、出力制御部４は、出力電流検知部３
によって検出されている電流値に基づいて出力電圧また
は出力電流を制御し、大きな出力電流を検知した場合に
は出力電流又は出力電圧（平均値）を小さく抑えるよう
に制御する。

【００１２】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）はインバータ装置
１の出力電流を制御する方法の一例を示す波形図であ
る。これはＰＷＭ（パルス幅変調）制御による出力電流
の制御法であって、図２（ａ）は一定周期Ｔでオン、オ
フされている通常の出力電圧波形を示している。しか
し、出力電流検知部３が一定レベル以上の過電流を検知
すると、出力制御部４は全体としてのオン期間をＴonに
保ったままで出力電圧を図２（ｂ）に示すようにコム
（comb）波パルス状に細かく制御し、それによって出力
電流が小さくなるように制御する。また、出力電流検知
部３が検知している出力電流値が一定レベル以下に戻っ
た場合には、再び出力電圧を図２（ｃ）のように通常の
出力電圧波形に戻す。

【００１３】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はインバータ装置
１の出力電流を制御する別な方法を示す波形図である。
これはソフトスタート法と呼ぶものであって、出力電流
検知部３が過電流を検出した時および出力スタート時に
用いる。すなわち、インバータ装置１の出力電流検知部
３が過電流を検知すると、出力制御部４は図３（ａ）に
示すように、出力電圧波形の周期Ｔを一定に保ったまま
でオン期間Ｔonを小さくし、図３（ｂ）のようにオン期
間Ｔonを段階的に大きくし、さらに図３（ｃ）のように
通常の出力電圧波形になるとオン期間Ｔonを一定に保
つ。インバータ装置１に接続された機器の電源スイッチ
がオンになって、当該機器に出力電流が流れ始める場合
にも、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）のように小さなオン期間
Ｔonの状態から通常の出力電圧波形となるまで段階的に
オン期間Ｔonが大きくなるように出力電圧が制御され
る。

【００１４】また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はＰ
ＷＭ制御とソフトスタート法とを併用した場合である。
例えば、インバータ装置１に接続された機器の電源スイ
ッチがオンになって電流が出力され始めると、始めは図
４（ａ）のようにオン期間Ｔonを小さくして小さなオン
・デューティで出力電流を流し、次第に図４（ｂ）のよ
うにパルス数を増加させることによってパルス幅変調で
オン・デューティを大きくし、パルス全体の幅が通常の
オン期間Ｔonに等しくなると図４（ｃ）のようにパルス
幅を広げて通常の出力電圧波形で出力電流を流す。ま
た、通常の電流出力中に出力電流検知部３において過電
流が検出された場合には、図４（ｄ）に示すようにＰＷ
Ｍ制御により出力電流を抑制する。

【００１５】従って、いずれの方法にしても過電流が検
出された場合には、出力制御部４によって出力電圧のオ
ンデューティ比を一時的に小さくすることにより、イン
バータ装置１の出力に接続された機器に流れる電流が抑
制される。従って、テレビやモータを用いた機器のよう
に起動時に過大電流の流れるような機器もインバータ装
置の定格内であれば使用できるようになる。同様に、イ
ンバータ装置に接続された機器の電源をオンにした時に
は、インバータ装置をソフトスタートさせることによ
り、機器に大きな突入電流が流れるのを防止し、インバ
ータ装置や機器の損傷やヒューズの溶断を防止すること
ができる。また、インバータ装置から過大電流が出力さ
れないので、バッテリ５の電圧降下によって他の機器が
リセットされる恐れも解消される。

【００１６】図５は上記インバータ装置１の具体的構成
を示す回路ブロック図である。以下、このインバータ装
置１の構成を説明する。２箇所の直流電源入力端子７
ａ、７ｂとグランド端子８の間には、車載の充電用バッ
テリ５が接続されている。一方の直流電源入力端子７ｂ
から供給された直流電源は定電圧源等の電源回路９に供
給され、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１０には電源回
路９から電力が供給される。１１はマイクロプロセッサ
１０に動作周波数の基準信号を付与するための発振回路
である。

【００１７】Ｄ／Ａ変換部２は、ノイズフィルタ１３、
平滑回路１４、昇圧回路１６、全波整流回路２０、平滑
回路２２、交流化回路２４及びノイズフィルタ２７によ
って構成されている。すなわち、バッテリ５から他方の
直流電源入力端子７ａに供給された直流電源は、ノイズ
フィルタ１３によってノイズを除去された後、電源ライ
ンとグランドの間に接続された電解コンデンサ１５から
なる平滑回路１４で平滑化され、昇圧回路１６に供給さ
れる。昇圧回路１６はトランス１９と２つのＦＥＴ１８
ａ、１８ｂによって構成されている。２つのＦＥＴ１８
ａ、１８ｂは直列に接続されており、高周波信号を発生
する駆動回路１７によって交互にオン／オフ制御され
る。トランス１９の一次コイルの両端はＦＥＴ列１８
ａ、１８ｂの両端に接続されており、前記平滑回路１４
の出力は一次コイルの中点に接続されている。しかし
て、駆動回路１７によって２つのＦＥＴ１８ａ、１８ｂ
を交互にオン／オフ制御すると、トランス１９の一次コ
イルに交流電流が流れ、トランス１９の二次コイルには
昇圧された誘導起電力が発生する。

【００１８】この駆動回路１７及びＦＥＴ１８ａ，１８
ｂは消費電力を制御するものであって、駆動回路１７に
よるＦＥＴ１８ａ，１８ｂのオン、オフタイミングを制
御することによりＤ／Ａ変換部２の内部における消費電
力を変化させられる。

【００１９】トランス１７の二次コイルに流れる交流電
流は４個のダイオード２１ａ〜２１ｄで構成された全波
整流回路２０で整流された後、電解コンデンサ２３によ
る平滑回路２２で平滑化され、交流化回路２４へ送られ
る。交流化回路２４は、４つのＦＥＴ２５ａ〜２５ｄに
よって構成されている。すなわち、２つのＦＥＴ２５
ａ、２５ｃが直列に接続され、別な２つのＦＥＴ２５
ｂ、２５ｄが直列に接続され、この２つのＦＥＴ列２５
ａ、２５ｃ及び２５ｂ、２５ｄが並列に接続され、その
両端が全波整流回路２０の出力に接続されている。駆動
回路２６によってＦＥＴ２５ａ、２５ｄとＦＥＴ２５
ｂ、２５ｃを交互にオン／オフ制御すると、直列に接続
された２つのＦＥＴ列２５ａ、２５ｃ及び２５ｂ、２５
ｄの各中点間には交流電圧が発生する。この交流出力
は、ノイズフィルタ２７を経てインバータ装置１の交流
出力端子２８ａ，２８ｂへ供給される。

【００２０】また、マイクロプロセッサ１０は、電圧監
視回路２９や電流監視回路３０によりＤ／Ａ変換部２の
出力部における出力電圧及び出力電流を監視している。
１２は異常発生時などにインバータ装置１をオフにする
ためのスイッチであって、例えば常開型のリレー等によ
って構成されており、入出力回路３１を介してマイクロ
プロセッサ１０により開閉制御される。

【００２１】しかして、このインバータ装置１において
は、電流監視回路３０が出力部の電流を検知して出力電
流検知部３として働いており、出力電流の供給開始時や
出力電流検知部３により過電流が検出された時には、駆
動回路２６によって出力電圧のオン、オフタイミングや
オン・デューティを制御することにより過電流や突入電
流を抑制する。

【００２２】次に、上記のようなインバータ装置１にお
いて、過電流や突入電流を抑制するための制御方法を図
６のフロー図に従って具体的に説明する。インバータ装
置１の出力がオフであれば、負荷電流が流れ始めるか、
機器の動作スイッチがオンになるまで待機し（Ｓ１〜Ｓ
３）、負荷電流が流れるか、機器の動作スイッチがオン
になると、インバータ装置１がソフトスタートを開始す
る（Ｓ４）。

【００２３】ソフトスタートの処理が開始すると、出力
電流検知部３によって出力電流を検出して所定電流値Ａ
１（例えば、１アンペア）以上であるか否か判断し（Ｓ
５）、出力電流が所定電流値Ａ１よりも小さいと、図３
に示したようにしてインバータ装置１の出力電流が通常
のソフトスタートにより徐々に増加させられる（Ｓ
６）。

【００２４】これに対し、出力電流が所定電流値Ａ１以
上であった場合には、過電流と判断して出力電圧を図４
に示したようにＰＷＭ制御しながら出力電流をソフトス
タートさせる（Ｓ７）。ついで、出力電流検知手段３に
よって再度出力電流を検出し、出力電流値が所定電流値
Ａ２（例えば、１０アンペア）以上であるか否かを判断
する（Ｓ８）。このとき出力電流が所定電流値Ａ２以上
であれば、異常が発生していると判断してインバータ装
置１の出力を停止する（Ｓ９）。一方、出力電流が所定
電流値Ａ２を超えていなければ、ソフトスタートの処理
を継続する。

【００２５】ソフトスタートの処理が完了すると、通常
の出力状態になる。通常の出力状態においては、出力電
流検知部３によって常に出力電流を監視しており、出力
電流が所定電流値Ａ３（例えば、１アンペア）以下であ
れば通常の出力状態を保つが（Ｓ１１、Ｓ１２）、出力
電流が所定電流値Ａ３を超えると過電流と判断し（Ｓ１
１）、図２又は図４（ｄ）に示したようにインバータ装
置１をＰＷＭ制御する（Ｓ１３）。

【００２６】さらに、出力電流がＡ３を超えていてＰＷ
Ｍ制御している場合には、さらに出力電流が電流値Ａ２
（例えば、１０アンペア）を超えているか否か調べ（Ｓ
１４）、電流値Ａ２を超えていれば異常と判断して出力
停止する（Ｓ９）。また、出力電流が電流値Ａ２よりも
小さくても、ＰＷＭ制御が一定時間（例えば、５分）以
上継続した場合には（Ｓ１５）異常と判断して出力停止
する（Ｓ９）。

【００２７】よって、ソフトスタートとＰＷＭ制御によ
り、過電流が流れたような場合には出力電流を制限し、
インバータ装置１や機器に大きな電流が流れてインバー
タ装置１や機器が停止するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるインバータ装置の構
成を示す概略図である。

【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のインバータ装置に
おける電流抑制方法を説明する図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は同上のインバータ装置に
おける別な電流抑制方法を説明する図である。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上のインバータ
装置におけるさらに別な電流抑制方法を説明する図であ
る。

【図５】同上のインバータ装置の具体的構成を示す回路
図である。

【図６】同上のインバータ装置における過電流等の電流
を抑制するためのアルゴリズムを示すフロー図である。

【符号の説明】

２ Ｄ／Ａ変換部 ３ 出力電流検知部 ４ 出力制御部 ５ バッテリ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA05 AA06 AA17 BB06 CA02 CB04 CB05 CB06 CC12 CC32 DA05 DA06 DB01 DB12 DC02 DC05 EA02 FA03 FA13 FA18 GA02 GA03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源を交流電源に変換するためのイ
   ンバータ装置において、 直流電源を交流電源に変換する変換部と、 前記変換部から出力される電流を検出する出力電流検知
   手段と、 前記出力電流検知手段により所定レベル以上の出力電流
   が検知された場合には、前記変換部から出力される電流
   を制限する出力電流制限手段とを備えたインバータ装
   置。