JP2003009540A

JP2003009540A - コンデンサ放電方法及びコンデンサ放電機能を具備したインバータ装置

Info

Publication number: JP2003009540A
Application number: JP2001186875A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kaneko; 洋之金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-10

Abstract

(57)【要約】【課題】主開閉器をオフとした後、確実に平滑コンデ
ンサの充電電圧を低い電圧値まで放電させることのでき
るコンデンサ放電方法及び放電機能を具備したインバー
タ装置を提供することが課題である。【解決手段】周期的にスイッチング動作し、直流電源
Ｅ１より出力される直流電圧を交流電圧に変換する主ス
イッチング素子Ｑ１，２と、直流電源Ｅ１より出力され
る直流電圧を充電する平滑コンデンサＣ１と、コンデン
サＣ１と直流電源Ｅ１との間に設置され、直流電源Ｅ１
との接続、遮断を切り換える主開閉器ＳＷ１ａ、ＳＷ１
ｂと、平滑コンデンサＣ１の端子電圧を降圧して、主ス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動電圧を生成するパルス
トランスＴＲ１と、平滑コンデンサＣ１の端子電圧を監
視し、該端子電圧が所定レベルを下回ったときに、パル
ストランスＴＲ１の巻き線比を変更して、パルストラン
スＴＲ１の二次電圧の低下を抑制し、平滑コンデンサＣ
１の端子電圧が十分に放電されるまで主スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２の動作を継続させるプリドライバ１０と、
具備して構成される。

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
搭載されるコンデンサに充電された電圧を、インバータ
停止時に放電させることのできるコンデンサ放電方法、
及びコンデンサ放電機能を具備したインバータ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気自動車は、直流電源より出
力される直流電圧を、交流電圧に変換するためのインバ
ータ装置を具備しており、該インバータ装置より得られ
る交流電圧を、駆動用のモータに印加することにより、
該モータを回転駆動させることができる。このようなイ
ンバータ装置は、インバータ回路と、該インバータ回路
と直流電源との接続、遮断を切り換えるためのスイッチ
と、直流電源とインバータ回路との間に設置される平滑
コンデンサと、該平滑用に充電された電圧を放電するた
めの放電抵抗と、を具備している。

【０００３】このようなインバータ装置は、スイッチが
閉じられると、直流電源より出力される直流電圧が平滑
コンデンサに一旦充電され、その後、該平滑コンデンサ
からインバータ回路に直流電圧が供給され、インバータ
回路が起動可能な状態となる。インバータ回路の動作中
は、直流電源の電圧変動が、平滑コンデンサにより平滑
化される。

【０００４】一方、インバータ回路を停止させた後は、
メンテナンス等の際に、平滑コンデンサに作業者が接触
する場合があるため、速やかに平滑コンデンサの残留電
圧を放電させる必要がある。

【０００５】そこで、インバータ回路停止後に、平滑コ
ンデンサの残留電圧を放電制御する機能を具備した装置
が種々提案されており、例えば、特開平９−２３３８３
０号公報（以下、従来例という）に記載されたものが知
られている。該従来例では、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバ
ータを用いて、平滑コンデンサの残留電圧を放電するこ
とにより、スイッチがオフとされた後（直流電源が切り
離された後）に、平滑コンデンサの充電電圧が数ボルト
程度の人間が触れても安全な電圧まで低下させることが
できる内容について記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
に記載されたインバータ装置では、インバータ回路に用
いられるスイッチング素子を電流制御型のスイッチング
素子で構成した場合に、該スイッチング素子の駆動電流
が大きくなるため、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが有す
る二次側の電流平滑用チョークコイル、及び出力電圧用
平滑コンデンサが大規模化し、装置全体の小型化を図る
ことが容易でないという問題がある。

【０００７】また、電流制御型スイッチング素子の特性
を利用し、インバータ回路内部の絶縁トランスを用いて
該電流制御型スイッチング素子を高周波パルス駆動させ
ることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータが有する電流平滑
用チョークコイル、及び出力電圧用平滑コンデンサを省
略し、ＤＣ／ＤＣコンバータを小型化する方法が考えら
れる。しかし、この場合には、出力電圧は絶縁トランス
の一次側と二次側の巻き数比で一意的に決定されてしま
い、絶縁トランスの一次側のスイッチングデューティー
比により出力電圧を制御することができなくなってしま
うという問題が生じる。

【０００８】一般的に、インバータ装置が動作している
ときの、インバータ回路の直流端子に接続される平滑コ
ンデンサの端子電圧は、数百ボルト（例えば、３００ボ
ルト）程度であり、作業者が安全に触ることのできる電
圧は、数十ボルト（例えば、５０ボルト）程度であり、
これらの間には大きな差がある。これに対し、電流制御
用スイッチング素子を動作させることのできる駆動電圧
は数ボルト（例えば、３±２ボルト）程度の、比較的低
く、且つ狭い電圧範囲となっている。そのため、インバ
ータ回路の入力側に設置される平滑コンデンサを安全な
電圧に低下させるまでの間、電流制御型スイッチング素
子を駆動させ続けることができないという欠点があっ
た。

【０００９】本発明はこのような従来の課題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
簡単な構成で平滑コンデンサに充電されている電圧を低
下させることのできるコンデンサの放電方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１に記載の発明は、主スイッチ手段をオ
ン、オフ動作させることにより、直流電源より出力され
る直流電圧を交流電圧に変換して負荷に供給するインバ
ータ装置の、前記直流電源後段に設置されるコンデンサ
に充電されている電圧を、当該インバータ装置を停止す
る際に放電させるコンデンサ放電方法において、前記主
スイッチ手段は、前記コンデンサの両端に発生する電圧
をトランスにて降圧して得られる電圧によりオン、オフ
用の制御信号が与えられ、前記コンデンサの端子電圧を
監視し、該コンデンサの端子電圧が、所定レベルを下回
ったときには、前記トランスの一次側コイルと二次側コ
イルの巻き線比を変更することにより、前記制御信号の
電圧低下を抑制し、前記コンデンサの充電電圧が十分に
放電されるまで、前記主スイッチ手段のオン、オフ動作
を継続させることが特徴である。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記トランスの
一次側コイルは、複数のコイル部に分割され、当該各コ
イル部の少なくとも１つに、該コイル部の両端を短絡す
る一次側短絡用スイッチを設け、該一次側短絡用スイッ
チにて前記コイル部の両端を短絡することにより、一次
側コイルの巻き線数を変更し、前記トランスの巻き線比
を変化させることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記トランスの
一次側コイルは、複数のコイル部に分割され、１または
複数の前記コイル部を連結する巻き線比切り換えスイッ
チを具備し、当該巻き線比切り換えスイッチにて前記複
数のコイル部の連結を切り換えることにより、前記トラ
ンスの巻き線比を変化させることを特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記トランスの
二次側コイルは、複数のコイル部に分割され、当該各コ
イル部の少なくとも１つに、該コイル部の両端を短絡す
る二次側短絡用スイッチを設け、該二次側短絡用スイッ
チにて前記コイル部の両端を短絡することにより、二次
側コイルの巻き線数を変更し、前記トランスの巻き線比
を変化させることを特徴とする。

【００１４】請求項５に記載の発明は、直流電源より出
力される直流電圧を、交流電圧に変換して、負荷に供給
するインバータ装置において、周期的にスイッチング動
作し、前記直流電源より出力される直流電圧を交流電圧
に変換する主スイッチ手段と、前記直流電源より出力さ
れる直流電圧を充電するコンデンサと、該コンデンサと
直流電源との間に設置され、直流電源との接続、遮断を
切り換える主開閉器と、前記コンデンサの端子電圧を降
圧して、前記主スイッチ手段の駆動電圧を生成するトラ
ンスと、前記コンデンサの端子電圧を監視し、該端子電
圧が所定レベルを下回ったときに、前記トランスの巻き
線比を変更して、トランスの二次電圧の低下を抑制し、
前記コンデンサの端子電圧が十分に放電されるまで前記
主スイッチ手段の動作を継続させるドライバ手段と、を
有することを特徴とする。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記トランスの
一次側コイルは、複数のコイル部に分割され、当該各コ
イル部の少なくとも一つに、該コイル部の両端を短絡す
る一次側短絡用スイッチを設け、前記ドライバ手段は、
前記一次側短絡用スイッチをオン、オフ制御して、前記
コイル部の両端を短絡することにより、前記トランスの
巻き線比を変更することを特徴とする。

【００１６】請求項７に記載の発明は、前記トランスの
一次側コイルは、複数のコイル部に分割され、１または
複数の前記コイル部を連結する巻き線切り換えスイッチ
を具備し、前記ドライバ手段は、前記巻き線切り換えス
イッチをオン、オフ制御して、前記複数のコイル部の連
結を切り換えることにより、前記トランスの巻き線比を
変更することを特徴とする。

【００１７】請求項８に記載の発明は、前記トランスの
二次側コイルは、複数のコイル部に分割され、当該各コ
イル部の少なくとも１つの、該コイル部の両端を短絡す
る二次側短絡用スイッチを設け、前記ドライバ手段は、
前記二次側短絡用スイッチをオン、オフ制御して、前記
コイル部の両端を短絡することにより、前記トランスの
巻き線比を変更することを特徴とする。

【００１８】請求項９に記載の発明は、前記ドライバ手
段は、前記コンデンサの端子電圧レベルを複数段階で検
出し、該端子電圧レベルが低くなるにつれて、前記トラ
ンスの二次側に対する１次側の巻き線比を低下させるこ
とを特徴とする。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明では、インバータ装置を
停止させる際に、コンデンサの充電電圧が低くなった場
合でも、トランスの巻き線比を順次変更することによ
り、主スイッチ手段を継続して駆動させることができる
ので、端子電圧が十分に低い電圧となるまで、コンデン
サに充電されている電圧を放電させることができる。

【００２０】請求項２の発明では、トランスの一次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の両端を
適宜短絡することにより、トランスの巻き線比を変更し
ているので、段階的に巻き線比を変更することができ
る。

【００２１】請求項３の発明では、トランスの一次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の接続
を、巻き線比切り換えスイッチにより切り換えるので、
トランスの巻き線比を段階的に変更することができる。
また、一次側のコイルに流れる電流経路上に配置される
素子数が削減されるので、損失を低減することができ
る。

【００２２】請求項４の発明では、トランスの二次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の両端を
適宜短絡することにより、トランスの巻き線比を変更し
ているので、段階的に巻き線比を変更することができ、
また、コイル部を短絡するためのスイッチ（二次側短絡
用スイッチ）は、トランスの低圧側に設置されるので、
請求項２の発明と比較して、スイッチの容量を小さくす
ることができる。

【００２３】請求項５の発明では、主開閉器をオフとし
た後、コンデンサの端子電圧が徐々に低下し、この端子
電圧が所定の値を下回った場合には、トランスの巻き線
比を変更することにより、主スイッチ手段へ供給する制
御信号を出力するので、コンデンサの端子電圧が十分に
低下するまで、主スイッチ手段を動作させ続けることが
できる。従って、インバータ装置を停止させた後には、
確実にコンデンサの充電電圧を安全なレベルまで低下さ
せることができる。

【００２４】請求項６の発明では、トランスの一次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の両端を
適宜短絡することにより、トランスの巻き線比を変更し
ているので、段階的に巻き線比を変更することができ
る。

【００２５】請求項７の発明では、トランスの一次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の接続
を、巻き線比切り換えスイッチにより切り換えるので、
トランスの巻き線比を段階的に変更することができる。
また、一次側のコイルに流れる電流経路上に配置される
素子数が削減されるので、損失を低減することができ
る。

【００２６】請求項８の発明では、トランスの二次側の
コイルを複数のコイル部に分割し、該コイル部の両端を
適宜短絡することにより、トランスの巻き線比を変更し
ているので、段階的に巻き線比を変更することができ、
また、コイル部を短絡するためのスイッチ（二次側短絡
用スイッチ）は、トランスの低圧側に設置されるので、
請求項６の発明と比較して、スイッチの容量を小さくす
ることができる。

【００２７】請求項９の発明では、コンデンサの端子電
圧を複数段階で検出し、端子電圧が低くなるにつれて、
トランスの一次側と二次側との巻き線比の比率が小さく
なるように設定されるので、コンデンサの充電電圧を確
実に低い電圧まで低下させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係るインバータ装置の構成を示す回路図である。同図に
示すように、該インバータ装置１は、直流電源Ｅ１と、
モータ等の負荷リアクトル１３との間に設置して、該負
荷リアクトル１３に交流電圧を供給するものであり、直
流電源より供給される直流電圧を平滑化する平滑コンデ
ンサ（コンデンサ）Ｃ１と、該平滑コンデンサＣ１と直
流電源Ｅ１との接続、遮断を切り換える主開閉器ＳＷ１
ａ，ＳＷ１ｂと、ＰＷＭ制御によりスイッチング動作し
て直流電源Ｅ１より供給される直流電圧を交流電圧に変
換する電流制御型スイッチング素子（主スイッチ手段；
以下、主スイッチング素子という）Ｑ１，Ｑ２と、を具
備している。

【００２９】また、平滑コンデンサＣ１の両端となる点
ｐ１，ｐ２には、３個の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が直
列接続されており、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点は、比較
器２の一方の入力端に接続され、抵抗Ｒ２とＲ３との接
続点は、比較器３の一方の入力端に接続されている。各
比較器２，３の他方の入力端は、バイアス電圧用の電源
を介してグランドに接続される。そして、各比較器２，
３の出力端子は、プリドライバ（ドライバ手段）１０に
接続されている。

【００３０】また、点ｐ１はスイッチ４、パルストラン
ス（トランス）ＴＲ１の一次コイル、及びスイッチ５を
介して点ｐ２に接続されている。一次コイルは、３つの
コイル部Ｌ1a〜Ｌ1cの直列接続で構成されており、コイ
ル部Ｌ1aの両端にはスイッチ（短絡用スイッチ）６が接
続され、コイル部Ｌ1bにはスイッチ（短絡用スイッチ）
７が接続されている。

【００３１】そして、図２に示すように、スイッチ６，
７が共にオフのときには、パルストランスＴＲ１の一次
側と二次側の巻き線比は１００：１となるように設定さ
れ、スイッチ６のみがオンのときには、巻き線比が７
０：１となるように設定され、そして、スイッチ６，７
が共にオンのときには、巻き線比が５０：１となるよう
に設定されている。

【００３２】スイッチ４，５、及びスイッチ６，７はそ
れぞれ、プリドライバ１０の制御下でオン、オフ動作す
るようになっている。また、点ｐ１とスイッチ５の一端
との間には還流ダイオードＤ１が設置され、点ｐ２とス
イッチ４の一端との間には還流ダイオードＤ２が設置さ
れている。

【００３３】パルストランスＴＲ１の二次側には、２つ
のコイルＬ2a，Ｌ2bが設置され、コイルＬ2aの一端は、
スイッチ８を介してスイッチング素子Ｑ１のベースに接
続され、他端は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点
ｐ３に接続されている。一方、コイルＬ2bの一端は、ス
イッチ９を介してスイッチング素子Ｑ２のベースに接続
され、他端は、点ｐ２に接続されている。これにより、
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のベースに制御信号を与え
ることができる。また、点ｐ３は、負荷リアクトル１３
に接続されている。

【００３４】スイッチ８，９は、それぞれコントローラ
１１，１２に接続され、該コントローラ１１，１２の制
御によりオン、オフ動作するようになっている。

【００３５】図３は、パルストランスＴＲ１の一次側に
発生する電圧と、二次側に発生する電圧の変化を示す特
性図であり、以下、同図を参照しながら、本実施形態に
係るインバータ装置１の動作について説明する。

【００３６】図１に示す主開閉器ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂが
閉じられると、直流電源Ｅ１より出力される電圧は、ス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列接続の両端に印加され
る。

【００３７】また、プリドライバ１０の制御により、ス
イッチ６，７が共にオフとされ、且つ、スイッチ４，５
を、スイッチ８，９のスイッチング周波数よりも極めて
高い周波数でオン、オフ動作させる。更に、コントロー
ラ１１，１２に制御により、スイッチ８，９をＰＷＭ制
御等によりスイッチングさせる。

【００３８】従って、パルストランスＴＲ１の一次側の
コイル部Ｌ1a〜Ｌ1cには、パルス電流が流れ、これによ
り二次側のコイルＬ2a，Ｌ2bには、コイルの巻き線比に
て決定される電圧が発生する。即ち、直流電源Ｅ１の出
力電圧が３００ボルトである場合には、巻き線比が１０
０：１（図２参照）に設定されることにより、二次側の
コイルＬ2a、Ｌ2bには、それぞれ３ボルトの電圧が発生
することになる（図３の、時刻ｔ０〜ｔ１）。

【００３９】そして、コントローラ１１，１２の制御に
よりスイッチ８，９が交互にオン、オフ動作するので、
パルストランスＴＲ１の二次側に発生した電圧（制御信
号）がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のベース、エミッタ
間に印加され、該スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はスイッ
チング動作する。これにより、負荷リアクトル１３に交
流電圧が印加され、該負荷リアクトル１３を駆動させる
ことができる。

【００４０】ここで、負荷リアクトル１３の駆動を停止
させるべく、主開閉器ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂを開路すると
（時刻ｔ１）、直流電源Ｅ１が切り離されるので、スイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両端に印加される電圧は、平
滑コンデンサＣ１に蓄積された電圧となる。即ち、イン
バータ装置１は、直流電源Ｅ１を用いた通常動作から、
平滑コンデンサＣ１による電荷放電モードに切り換えら
れる。

【００４１】平滑コンデンサＣ１に蓄積された電圧は、
時間経過と共に徐々に低下することになり、パルストラ
ンスＴＲ１の一次側のコイルに印加される電圧値もやは
り低下する。よって、二次側のコイルＬ2a，Ｌ2bに発生
する電圧は上述した３ボルトから徐々に低下することに
なる（時刻ｔ１〜ｔ２）。

【００４２】その後、平滑コンデンサＣ１の端子電圧が
第１の電圧（この例では、２４０ボルト）まで低下する
と、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点の電圧が減少し、比較器
２の出力を反転させる。プリドライバ１０は、この反転
信号を受けて、スイッチ６をオンとさせるべく制御を行
う。

【００４３】この操作により、パルストランスＴＲ１の
一次側のコイル部Ｌ1aの両端が短絡されるので、該パル
ストランスＴＲ１の巻き線比が７０：１（図２参照）に
切り換えられる。従って、パルストランスＴＲ１の二次
側のコイルＬ2a，Ｌ2bに発生する電圧は、上昇し３ボル
トに達するので、この電圧により、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２のスイッチング動作を継続させることができる
（図３の、時刻ｔ２〜ｔ３）。

【００４４】その後、更に平滑コンデンサＣ１の端子電
圧が低下すると、パルストランスＴＲ１の二次側のコイ
ルＬ2a，Ｌ2bに発生する電圧は、３ボルトよりも低い電
圧となる。そして、平滑コンデンサＣ１の端子電圧が第
２の電圧（この例では、１５０ボルト）まで低下する
と、抵抗Ｒ２とＲ３との接続点の電圧が減少し、比較器
３の出力を反転させる。プリドライバ１０は、この反転
信号を受けて、スイッチ７をオンとさせるべく制御を行
う。即ち、スイッチ６，７が共にオンとなる。

【００４５】すると、パルストランスＴＲ１の一次側の
コイル部Ｌ1a、及びＬ1bの両端が短絡されるので、前述
したように該パルストランスＴＲ１の巻き線比が５０：
１に切り換えられる。従って、パルストランスＴＲ１の
二次側のコイルＬ2a，Ｌ2bに発生する電圧は再度上昇
し、３ボルトに達する。これにより、スイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２のスイッチング動作を継続させることができ
る（時刻ｔ３）。

【００４６】ここで、巻き線比と電流制御型スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２を駆動可能な電圧（パルストランスＴ
Ｒ１の二次電圧）の最低値との関係は、素子の特性やス
イッチ８，９の特性によって決定される。例えば、この
最低電圧が１ボルトであるとすると、図３の時刻ｔ４に
対応しており、一次側の電圧、即ち、平滑コンデンサＣ
１の端子電圧が５０ボルト（作業者が触れても危険のな
い電圧）に低下するまで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
の駆動を継続させることができる。つまり、主開閉器Ｓ
Ｗ１ａ、ＳＷ１ｂを開路した場合には、その後、確実に
平滑コンデンサＣ１の端子電圧を確実に安全な電圧まで
低下させることができる。

【００４７】このようにして、本実施形態に係るインバ
ータ装置１では、平滑コンデンサＣ１の端子電圧を検出
し、この電圧が第１の電圧（この例では、２４０ボル
ト）を低下したとき、及び第２の電圧（この例では、１
５０ボルト）を低下したときに、順次パルストランスＴ
Ｒ１の一次側と二次側の巻き線比が小さくなるように切
り換えている。

【００４８】従って、平滑コンデンサＣ１の端子電圧が
安全な電圧に低下するまでの間、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２をスイッチング動作させることができ、主開閉
器ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂを開路（オフ状態）とした後に、
平滑コンデンサＣ１の端子電圧を危険のないレベルまで
放電させることができる。

【００４９】また、上記した第１の実施形態では、２つ
のスイッチ６，７をオン、オフ動作させることにより、
パルストランスＴＲ１の巻き線比を３段階に切り換える
例について説明したが、４段階の巻き線比に設定するこ
とも可能である。即ち、図４に示すように、スイッチ
６，７が共にオフのときには、巻き線比を１００：１に
設定し、スイッチ７のみがオンのときには、巻き線比を
８０：１に設定し、スイッチ６のみがオンのときには、
巻き線比を７０：１に設定し、スイッチ６，７が共にオ
ンのときには、巻き線比を５０：１に設定することも可
能である。なお、この場合には、コイル部Ｌ1aとＬ1bの
巻数が異なるようにする必要がある。また、平滑コンデ
ンサＣ１の端子電圧のレベルを、前述した第１，第２の
電圧に加えて第３の電圧を設定する必要がある。

【００５０】そして、このような構成とすることによ
り、よりきめ細かい巻き線比の切り換え制御が可能とな
り、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を安定に動作させなが
ら、主平滑コンデンサＣ１の端子電圧を安全なレベルま
で低下させることができる。

【００５１】また、詳しい説明を省略するが、パルスト
ランスＴＲ１の巻き線比を５段階以上、或いは２段階と
することも可能であることは自明である。

【００５２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図５は、第２の実施形態に係るインバータ装置
の主要部を示す回路図であり、図１に示すインバータ装
置１の、パルストランスＴＲ１、及び該パルストランス
ＴＲ１の一次側駆動回路を示している。その他の構成
は、図１と同一である。

【００５３】図５に示すように、パルストランスＴＲ１
の一次側のコイル部Ｌ1aの一端はスイッチ４ａを介して
平滑コンデンサＣ１のプラス端子に接続され、コイル部
Ｌ1aとＬ1bとの接続点は、スイッチ４ｂを介して平滑コ
ンデンサＣ１のプラス端子に接続され、コイル部Ｌ1bと
Ｌ1cとの接続点は、スイッチ４ｂを介して、やはり平滑
コンデンサＣ１のプラス端子に接続されている。

【００５４】また、コイル部Ｌ1cの一端は、スイッチ５
を介して平滑コンデンサＣ１のマイナス端子に接続され
ている。更に、還流用ダイオードＤ３〜Ｄ６が図示のよ
うに設置されている。

【００５５】次に、第２の実施形態に係るインバータ装
置の動作について説明すると、まず、主開閉器ＳＷ１
ａ，ＳＷ１ｂ（図１参照）が閉路（オン状態）されてい
るときには、プリドライバ１０の制御によりスイッチ４
ａとスイッチ５をスイッチング動作させることにより、
パルストランスＴＲ１を１００：１の巻き線比で動作さ
せる。また、主開閉器ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂが開路（オフ
状態）され、平滑コンデンサＣ１の端子電圧が２４０ボ
ルト以下となったときには、スイッチ４ｂとスイッチ５
をスイッチング動作させることにより、パルストランス
ＴＲ１を７０：１の巻き線比で動作させる。

【００５６】そして、平滑コンデンサＣ１の端子電圧が
１５０ボルト以下となったときには、スイッチ４ｃとス
イッチ５をスイッチング動作させることにより、パルス
トランスＴＲ１を５０：１の巻き線比で動作させる。

【００５７】その結果、前述した第１の実施形態と同様
に、確実に平滑コンデンサＣ１の端子電圧を安全な電圧
まで低下させることができる。

【００５８】更に、第２の実施形態では、第１の実施形
態と比較して構成に必要とする素子数が増加するもの
の、パルストランスＴＲ１の一次巻き線に対して直列に
挿入される素子数が少なくなる。例えば、巻き線比を５
０：１に設定する場合には、図１の構成では、スイッチ
４，スイッチ６，スイッチ７，コイル部Ｌ1c，スイッチ
５を経由して電流が流れるが、図５に示す構成では、ス
イッチ４ｃ，コイル部Ｌ1c，スイッチ５を経由して電流
が流れる。その結果、一次巻き線における損失を低減す
ることができる。

【００５９】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図６は、第３の実施形態に係るインバータ装置
の主要部を示す回路図であり、図１に示すインバータ装
置１の、パルストランスＴＲ１とスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２との間の部分を示している。そして、本実施形
態では、パルストランスＴＲ１の二次側コイルの巻き線
比を変化させることにより、平滑コンデンサＣ１の端子
電圧が低下した場合においても、確実にスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２を駆動させるものである。

【００６０】同図に示すように、パルストランスＴＲ１
の二次側のコイルＬ2a、及びＬ2bはそれぞれ３分割され
ており、このうち、２個のコイル部に対して、スイッチ
２１ａ，２１ｂ、及び２２ａ，２２ｂが設けられてい
る。そして、各スイッチ２１ａ，２１ｂ、及び２２ａ，
２２ｂをオン、オフ動作させることにより、パルストラ
ンスＴＲ１の巻き線比を、１００：１、７０：１、５
０：１に順次変更させる。

【００６１】そして、このような構成においても、前述
した第１の実施形態と同様に、平滑コンデンサＣ１の端
子電圧に応じて巻き線比を変更することができるので、
主開閉器ＳＷ１ａ，ＳＷ１ｂ（図１参照）がオフとされ
た後、確実に平滑コンデンサＣ１の端子電圧を安全なレ
ベルまで低下させることができる。

【００６２】更に、本実施形態では、巻き線比を切り換
えるためのスイッチ２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂが
パルストランスＴＲ１の二次側（低電圧側）に設置され
るので、耐圧の低いスイッチを用いることができる。従
って、電流制御型スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の電流増
幅率が比較的高く、駆動電流が低い場合に極めて有用で
ある。

【００６３】以上、本発明のインバータ装置を図示の実
施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任
意の構成のものに置き換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るインバータ装置
の構成を示す回路図である。

【図２】２つのスイッチ６，７のオン、オフの状態と、
パルストランスの巻き線比の関係を示す説明図である。

【図３】パルストランスの一次側電圧と、二次側電圧と
の関係を示す特性図である。

【図４】巻き線比を４段階に設定したときの、スイッチ
６，７のオン、オフの状態と、パルストランスの巻き線
比の関係を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係るインバータ装置
の、主要部の構成を示す回路図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係るインバータ装置
の、主要部の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１インバータ装置２，３比較器４，５スイッチ４ａ〜４ｃスイッチ（巻き線切り換えスイッチ）６，７スイッチ（一次側短絡用スイッチ）８，９スイッチ１０プリドライバ（ドライバ手段）１１、１２コントローラ１３負荷リアクトル２１ａ，２１ｂ、２２ａ，２２ｂスイッチ（二次側短絡
用スイッチ）Ｅ１直流電源Ｃ１平滑コンデンサ（コンデンサ）ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ主開閉器Ｒ１〜Ｒ３分圧抵抗Ｄ１，Ｄ２還流ダイオードＱ１，Ｑ２電流制御型スイッチング素子（主スイッチ
手段）ＴＲ１パルストランス（トランス）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主スイッチ手段をオン、オフ動作させる
ことにより、直流電源より出力される直流電圧を交流電
圧に変換して負荷に供給するインバータ装置の、前記直
流電源後段に設置されるコンデンサに充電されている電
圧を、当該インバータ装置を停止する際に放電させるコ
ンデンサ放電方法において、前記主スイッチ手段は、前記コンデンサの両端に発生す
る電圧をトランスにて降圧して得られる電圧によりオ
ン、オフ用の制御信号が与えられ、前記コンデンサの端子電圧を監視し、該コンデンサの端
子電圧が、所定レベルを下回ったときには、前記トラン
スの一次側コイルと二次側コイルの巻き線比を変更する
ことにより、前記制御信号の電圧低下を抑制し、前記コンデンサの充電電圧が十分に放電されるまで、前
記主スイッチ手段のオン、オフ動作を継続させることを
特徴とするコンデンサ放電方法。
【請求項２】前記トランスの一次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、当該各コイル部の少なくとも１つ
に、該コイル部の両端を短絡する一次側短絡用スイッチ
を設け、該一次側短絡用スイッチにて前記コイル部の両
端を短絡することにより、一次側コイルの巻き線数を変
更し、前記トランスの巻き線比を変化させることを特徴
とする請求項１に記載のコンデンサ放電方法。
【請求項３】前記トランスの一次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、１または複数の前記コイル部を連
結する巻き線比切り換えスイッチを具備し、当該巻き線
比切り換えスイッチにて前記複数のコイル部の連結を切
り換えることにより、前記トランスの巻き線比を変化さ
せることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ放電
方法。
【請求項４】前記トランスの二次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、当該各コイル部の少なくとも１つ
に、該コイル部の両端を短絡する二次側短絡用スイッチ
を設け、該二次側短絡用スイッチにて前記コイル部の両
端を短絡することにより、二次側コイルの巻き線数を変
更し、前記トランスの巻き線比を変化させることを特徴
とする請求項１に記載のコンデンサ放電方法。
【請求項５】直流電源より出力される直流電圧を、交
流電圧に変換して、負荷に供給するインバータ装置にお
いて、周期的にスイッチング動作し、前記直流電源より出力さ
れる直流電圧を交流電圧に変換する主スイッチ手段と、前記直流電源より出力される直流電圧を充電するコンデ
ンサと、該コンデンサと直流電源との間に設置され、直流電源と
の接続、遮断を切り換える主開閉器と、前記コンデンサの端子電圧を降圧して、前記主スイッチ
手段の駆動電圧を生成するトランスと、前記コンデンサの端子電圧を監視し、該端子電圧が所定
レベルを下回ったときに、前記トランスの巻き線比を変
更して、トランスの二次電圧の低下を抑制し、前記コン
デンサの端子電圧が十分に放電されるまで前記主スイッ
チ手段の動作を継続させるドライバ手段と、を有することを特徴とするコンデンサ放電機能を具備し
たインバータ装置。
【請求項６】前記トランスの一次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、当該各コイル部の少なくとも一つ
に、該コイル部の両端を短絡する一次側短絡用スイッチ
を設け、前記ドライバ手段は、前記一次側短絡用スイッチをオ
ン、オフ制御して、前記コイル部の両端を短絡すること
により、前記トランスの巻き線比を変更することを特徴
とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項７】前記トランスの一次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、１または複数の前記コイル部を連
結する巻き線切り換えスイッチを具備し、前記ドライバ手段は、前記巻き線切り換えスイッチをオ
ン、オフ制御して、前記複数のコイル部の連結を切り換
えることにより、前記トランスの巻き線比を変更するこ
とを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項８】前記トランスの二次側コイルは、複数の
コイル部に分割され、当該各コイル部の少なくとも１つ
の、該コイル部の両端を短絡する二次側短絡用スイッチ
を設け、前記ドライバ手段は、前記二次側短絡用スイッチをオ
ン、オフ制御して、前記コイル部の両端を短絡すること
により、前記トランスの巻き線比を変更することを特徴
とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項９】前記ドライバ手段は、前記コンデンサの
端子電圧レベルを複数段階で検出し、該端子電圧レベル
が低くなるにつれて、前記トランスの二次側に対する１
次側の巻き線比を低下させることを特徴とする請求項５
〜請求項８のいずれか１項に記載のインバータ装置。