JP2004166470A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】整流電源６０の給電機会を拡張し、それによって高力率のインバータ装置を得る。
【解決手段】順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子１１・１２を備える。前記各スイッチング素子１１・１２と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード２１・２２を備える。前記両スイッチング素子１１・１２の交点に一端を接続する誘導性負荷３０を備える。その放電で前記第一スイッチング素子１１を介して前記誘導性負荷回路３０に順方向電流を形成する小容量コンデンサ４０を備える。補助ダイオード５１を備える。前記補助ダイオード５１を介して前記小容量コンデンサ４０を充電するように配置する整流電源６０を備える。前記整流電源６０は交流電源６１電圧を整流する電源である。前記補助ダイオード５１を介して充電され前記整流電源６０を介して放電する大容量コンデンサ７０を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子１１・１２を備える。前記各スイッチング素子１１・１２と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード２１・２２を備える。前記両スイッチング素子１１・１２の交点に一端を接続する誘導性負荷３０を備える。その放電で前記第一スイッチング素子１１を介して前記誘導性負荷回路３０に順方向電流を形成する小容量コンデンサ４０を備える。補助ダイオード５１を備える。前記補助ダイオード５１を介して前記小容量コンデンサ４０を充電するように配置する整流電源６０を備える。前記整流電源６０は交流電源６１電圧を整流する電源である。前記補助ダイオード５１を介して充電され前記整流電源６０を介して放電する大容量コンデンサ７０を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電源電圧を整流する整流電源の下でインバータ回路を駆動し、誘導性負荷へ高周波電力を供給するインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源電圧を整流する整流電源の下でインバータ回路を駆動し、誘導性負荷へ高周波電力を供給するインバータ装置は既知である。整流電源電圧は低周波周期で変動するので不安定である。整流電源電圧が高い高原期にはよいが、それが低い谷間期には前記インバータ回路への電力供給が不足する。このため、主として高原期に充電が深まり、谷間期に放電過多となる平滑用コンデンサ（大容量コンデンサ）を付加する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般の前記平滑用コンデンサは前記整流電源と並列である。この場合の整流電源は給電機会過少となり、低力率となる。整流電源の給電機会はその電圧がピーク値となる時期に限られ、低頻度・僅少期間の給電となる。
本発明の目的は、整流電源の給電機会を拡張し、それによって高力率のインバータ装置を得ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子（１１・１２）を備える。前記各スイッチング素子（１１・１２）と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード（２１・２２）を備える。前記両スイッチング素子（１１・１２）の交点に一端を接続する誘導性負荷（３０）を備える。その放電で前記第一スイッチング素子（１１）を介して前記誘導性負荷回路（３０）に順方向電流を形成する小容量コンデンサ（４０）を備える。補助ダイオード（５１）を備える。前記補助ダイオード（５１）を介して前記小容量コンデンサ（４０）を充電するように配置する整流電源（６０）を備える。前記整流電源（６０）は交流電源（６１）電圧を整流する電源である。前記補助ダイオード（５１）を介して充電され前記整流電源（６０）を介して放電する大容量コンデンサ（７０）を備える。
前記大容量コンデンサは平滑用として機能する。その充電は前記補助ダイオードを介してなされる。その放電は前記整流電源を介してなされる。後者の折に、整流電源給電機会が生まれる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１を利用して本発明の実施形態について説明する。図１装置は、順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子１１・１２を備える。各スイッチング素子１１・１２と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード２１・２２を備える。フライホイールダイオード２１（２２）は各スイッチング素子１１（１２）の寄生ダイオードでもよい。両スイッチング素子１１・１２の交点に一端を接続する誘導性負荷３０を備える。誘導性負荷３０の例は、放電灯点灯回路である。図示のそれは、放電灯（蛍光ランプ）３１と放電灯３１に直列のバラスト用インダクタ３２と放電灯３１に並列の予熱用コンデンサ３３を含む。それらの入力段に変圧器を配置する変圧器付き誘導性負荷３０であってもかまわない。変圧器付きの場合はその漏洩インダクタンスをバラスト用インダクタ３２として利用することが可能である。
【０００６】
図１について、さらに説明する。その放電で第一スイッチング素子１１を介して誘導性負荷回路３０に順方向（図示の左向き）電流を形成する小容量コンデンサ４０を備える。補助ダイオード５１を備える。補助ダイオード５１を介して小容量コンデンサ４０を充電するように配置する整流電源６０を備える。かかる配置ではあっても、定常動作時に補助ダイオード５１を介して現に小容量コンデンサ４０充電がなされるとは限らない。整流電源６０は交流電源６１電圧を整流する電源である。整流電源６０は整流用ダイオード６２〜６５を含む。さらに高調波成分電流の交流電源７１経由を緩和するフィルタ回路をふくむ。フィルタ回路の例は交流電源７１と直列に配置する図外のインダクタである。補助ダイオード５１を介して充電され前記整流電源６０を介して放電する大容量コンデンサ７０を備える。大容量コンデンサ７０は平滑用コンデンサである。大容量・小容量の表現は相対的である。
【０００７】
図１回路は同図併記のごとくに動作する。▲１▼〜▲５▼は便宜的な電流記号である。○内の数字は動作の順番を表す。電流▲５▼の次ぎに▲１▼の動作に戻り、再び繰り返す。スイッチング素子１１・１２およびフライホイールダイオード２１・２２の導通順番は１１・２２・１２・２１・１１．．．・であり、「８」の筆順となる。誘導性負荷回路３０電流は▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼のごとく形成される。▲１▼▲２▼▲３▼は順方向、▲４▼▲５▼は逆方向である。小容量コンデンサ４０電流は▲１▼▲４▼▲５▼のごとく形成される。▲１▼は放電電流、▲４▼▲５▼は充電電流である。整流電源７０電流は▲２▼▲４▼のごとく形成される。大容量コンデンサ７０電流は▲３▼▲４▼のごとく形成される。▲３▼は充電電流であり、補助ダイオード５１を経由する。▲４▼は放電電流であり、整流電源７０を経由する。電流▲３▼▲５▼は誘導性負荷３０の電磁エネルギ放出電流である。整流電源７０電圧が低い場合の▲４▼も同様の電磁エネルギ放出電流である。
【０００８】
図１の整流電源６０はその電圧が低い場合であっても電流▲２▼および▲４▼の給電機会を持つので、高力率である。電流▲２▼の動作について補足する。電流▲４▼▲５▼で小容量コンデンサ４０が高圧に充電され、その影響でその後の電流▲１▼（放電電流）を形成する。電流▲１▼は誘導性負荷３０に電磁エネルギ（Ｉ順方向電流による電磁エネルギ）を蓄積する。誘導性負荷３０電流（Ｉ順方向電流）の慣性に助成されて、さらにその次の電流▲２▼が形成される。図１の電流▲４▼の動作について補足する。電流▲４▼の前に、補助ダイオード５１を介する電流▲３▼で大容量コンデンサ７０を充電し、次ぎの放電に備える。大容量コンデンサ７０の放電電流▲４▼は補助ダイオード５１に阻止されて、整流電源７０へ向かう。電流▲４▼は大容量コンデンサ７０の静電エネルギに基づく電流である。電流▲４▼は整流電源６０給電を促し、かつ小容量コンデンサ４０充電を深めならが流れる。
【０００９】
図２の実施例について説明する。これは図１回路に新たな補助ダイオード５２を足し加えたものである。便宜上、図１の５１に相当する部品を第１補助ダイオード、５２を第２補助ダイオードとする。図２の場合は図１の電流▲４▼動作が図２の▲１１▼▲１２▼のごとくに変化する。その外の点は図１に同じである。電流▲１１▼で小容量コンデンサ４０充電電圧が適度に高まると、第２補助ダイオード５２電圧が反転し、電流▲１２▼が流れる。電流▲１２▼は誘導性負荷３０の電磁エネルギ放出電流である。電流▲１２▼は直流成分電流を形成する。この直流成分電流は誘導性負荷３０を逆方向に経由して流れる。そのために、誘導性負荷３０を順方向に流れる直流成分電流がその分だけ軽減する。少し補足する。電流▲１２▼による直流成分電流が第１補助ダイオード５１を介し、整流電源６０を介して流れる．．．と考えても結果は同じである。整流電源６０の直流成分電流はほぼ一定である。それは整流電源６０給電量に関係し、該給電量は誘導性負荷３０電力および回路損失の和に見合うためである。整流電源６０の直流成分電流はコンデンサ４０・７０を経由しない。定常状況下ではそのようになる。整流電源６０の直流成分電流は誘導性負荷３０の直流成分電流と第２補助ダイオード５２の直流成分電流との和に等しい。しかるにその和は一定であるために、誘導性負荷３０を順方向に流れる直流成分電流は第２補助ダイオード５２を経由する直流成分電流の分だけ軽減する。一般に誘導性負荷３０は高周波交流を必要とし、交流化がなされない直流成分電流が混じると、動作性能を損ない損実を増す。図示のような放電灯点灯回路である場合は、発光効率を損ね、また放電灯３１の水銀イオンが偏って管端減光現象として知られる弊害をもたらす。図２によれば、それが少なくなる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、誘導性負荷回路を経由する直流成分電流が減少する。このため、高力率であって効率のよいインバータ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインバータ装置の回路図である。
【図２】本発明に係る他のインバータ装置の回路図である。
【符号の説明】
１１・１２：スイッチング素子
２１・２２：フライホイールダイオード
３０：誘導性負荷
４０：補助コンデンサ
５１：補助ダイオード
６０：整流電源
７０：主コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電源電圧を整流する整流電源の下でインバータ回路を駆動し、誘導性負荷へ高周波電力を供給するインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電源電圧を整流する整流電源の下でインバータ回路を駆動し、誘導性負荷へ高周波電力を供給するインバータ装置は既知である。整流電源電圧は低周波周期で変動するので不安定である。整流電源電圧が高い高原期にはよいが、それが低い谷間期には前記インバータ回路への電力供給が不足する。このため、主として高原期に充電が深まり、谷間期に放電過多となる平滑用コンデンサ（大容量コンデンサ）を付加する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般の前記平滑用コンデンサは前記整流電源と並列である。この場合の整流電源は給電機会過少となり、低力率となる。整流電源の給電機会はその電圧がピーク値となる時期に限られ、低頻度・僅少期間の給電となる。
本発明の目的は、整流電源の給電機会を拡張し、それによって高力率のインバータ装置を得ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子（１１・１２）を備える。前記各スイッチング素子（１１・１２）と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード（２１・２２）を備える。前記両スイッチング素子（１１・１２）の交点に一端を接続する誘導性負荷（３０）を備える。その放電で前記第一スイッチング素子（１１）を介して前記誘導性負荷回路（３０）に順方向電流を形成する小容量コンデンサ（４０）を備える。補助ダイオード（５１）を備える。前記補助ダイオード（５１）を介して前記小容量コンデンサ（４０）を充電するように配置する整流電源（６０）を備える。前記整流電源（６０）は交流電源（６１）電圧を整流する電源である。前記補助ダイオード（５１）を介して充電され前記整流電源（６０）を介して放電する大容量コンデンサ（７０）を備える。
前記大容量コンデンサは平滑用として機能する。その充電は前記補助ダイオードを介してなされる。その放電は前記整流電源を介してなされる。後者の折に、整流電源給電機会が生まれる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１を利用して本発明の実施形態について説明する。図１装置は、順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子１１・１２を備える。各スイッチング素子１１・１２と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード２１・２２を備える。フライホイールダイオード２１（２２）は各スイッチング素子１１（１２）の寄生ダイオードでもよい。両スイッチング素子１１・１２の交点に一端を接続する誘導性負荷３０を備える。誘導性負荷３０の例は、放電灯点灯回路である。図示のそれは、放電灯（蛍光ランプ）３１と放電灯３１に直列のバラスト用インダクタ３２と放電灯３１に並列の予熱用コンデンサ３３を含む。それらの入力段に変圧器を配置する変圧器付き誘導性負荷３０であってもかまわない。変圧器付きの場合はその漏洩インダクタンスをバラスト用インダクタ３２として利用することが可能である。
【０００６】
図１について、さらに説明する。その放電で第一スイッチング素子１１を介して誘導性負荷回路３０に順方向（図示の左向き）電流を形成する小容量コンデンサ４０を備える。補助ダイオード５１を備える。補助ダイオード５１を介して小容量コンデンサ４０を充電するように配置する整流電源６０を備える。かかる配置ではあっても、定常動作時に補助ダイオード５１を介して現に小容量コンデンサ４０充電がなされるとは限らない。整流電源６０は交流電源６１電圧を整流する電源である。整流電源６０は整流用ダイオード６２〜６５を含む。さらに高調波成分電流の交流電源７１経由を緩和するフィルタ回路をふくむ。フィルタ回路の例は交流電源７１と直列に配置する図外のインダクタである。補助ダイオード５１を介して充電され前記整流電源６０を介して放電する大容量コンデンサ７０を備える。大容量コンデンサ７０は平滑用コンデンサである。大容量・小容量の表現は相対的である。
【０００７】
図１回路は同図併記のごとくに動作する。▲１▼〜▲５▼は便宜的な電流記号である。○内の数字は動作の順番を表す。電流▲５▼の次ぎに▲１▼の動作に戻り、再び繰り返す。スイッチング素子１１・１２およびフライホイールダイオード２１・２２の導通順番は１１・２２・１２・２１・１１．．．・であり、「８」の筆順となる。誘導性負荷回路３０電流は▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼のごとく形成される。▲１▼▲２▼▲３▼は順方向、▲４▼▲５▼は逆方向である。小容量コンデンサ４０電流は▲１▼▲４▼▲５▼のごとく形成される。▲１▼は放電電流、▲４▼▲５▼は充電電流である。整流電源７０電流は▲２▼▲４▼のごとく形成される。大容量コンデンサ７０電流は▲３▼▲４▼のごとく形成される。▲３▼は充電電流であり、補助ダイオード５１を経由する。▲４▼は放電電流であり、整流電源７０を経由する。電流▲３▼▲５▼は誘導性負荷３０の電磁エネルギ放出電流である。整流電源７０電圧が低い場合の▲４▼も同様の電磁エネルギ放出電流である。
【０００８】
図１の整流電源６０はその電圧が低い場合であっても電流▲２▼および▲４▼の給電機会を持つので、高力率である。電流▲２▼の動作について補足する。電流▲４▼▲５▼で小容量コンデンサ４０が高圧に充電され、その影響でその後の電流▲１▼（放電電流）を形成する。電流▲１▼は誘導性負荷３０に電磁エネルギ（Ｉ順方向電流による電磁エネルギ）を蓄積する。誘導性負荷３０電流（Ｉ順方向電流）の慣性に助成されて、さらにその次の電流▲２▼が形成される。図１の電流▲４▼の動作について補足する。電流▲４▼の前に、補助ダイオード５１を介する電流▲３▼で大容量コンデンサ７０を充電し、次ぎの放電に備える。大容量コンデンサ７０の放電電流▲４▼は補助ダイオード５１に阻止されて、整流電源７０へ向かう。電流▲４▼は大容量コンデンサ７０の静電エネルギに基づく電流である。電流▲４▼は整流電源６０給電を促し、かつ小容量コンデンサ４０充電を深めならが流れる。
【０００９】
図２の実施例について説明する。これは図１回路に新たな補助ダイオード５２を足し加えたものである。便宜上、図１の５１に相当する部品を第１補助ダイオード、５２を第２補助ダイオードとする。図２の場合は図１の電流▲４▼動作が図２の▲１１▼▲１２▼のごとくに変化する。その外の点は図１に同じである。電流▲１１▼で小容量コンデンサ４０充電電圧が適度に高まると、第２補助ダイオード５２電圧が反転し、電流▲１２▼が流れる。電流▲１２▼は誘導性負荷３０の電磁エネルギ放出電流である。電流▲１２▼は直流成分電流を形成する。この直流成分電流は誘導性負荷３０を逆方向に経由して流れる。そのために、誘導性負荷３０を順方向に流れる直流成分電流がその分だけ軽減する。少し補足する。電流▲１２▼による直流成分電流が第１補助ダイオード５１を介し、整流電源６０を介して流れる．．．と考えても結果は同じである。整流電源６０の直流成分電流はほぼ一定である。それは整流電源６０給電量に関係し、該給電量は誘導性負荷３０電力および回路損失の和に見合うためである。整流電源６０の直流成分電流はコンデンサ４０・７０を経由しない。定常状況下ではそのようになる。整流電源６０の直流成分電流は誘導性負荷３０の直流成分電流と第２補助ダイオード５２の直流成分電流との和に等しい。しかるにその和は一定であるために、誘導性負荷３０を順方向に流れる直流成分電流は第２補助ダイオード５２を経由する直流成分電流の分だけ軽減する。一般に誘導性負荷３０は高周波交流を必要とし、交流化がなされない直流成分電流が混じると、動作性能を損ない損実を増す。図示のような放電灯点灯回路である場合は、発光効率を損ね、また放電灯３１の水銀イオンが偏って管端減光現象として知られる弊害をもたらす。図２によれば、それが少なくなる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、誘導性負荷回路を経由する直流成分電流が減少する。このため、高力率であって効率のよいインバータ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインバータ装置の回路図である。
【図２】本発明に係る他のインバータ装置の回路図である。
【符号の説明】
１１・１２：スイッチング素子
２１・２２：フライホイールダイオード
３０：誘導性負荷
４０：補助コンデンサ
５１：補助ダイオード
６０：整流電源
７０：主コンデンサ
Claims (1)
- 順直列一対の交互にオンオフする第一および第二のスイッチング素子（１１・１２）を備え、前記各スイッチング素子（１１・１２）と逆並列に接続する第一および第二のフライホイールダイオード（２１・２２）を備え、前記両スイッチング素子（１１・１２）の交点に一端を接続する誘導性負荷（３０）を備え、その放電で前記第一スイッチング素子（１１）を介して前記誘導性負荷回路（３０）に順方向電流を形成する小容量コンデンサ（４０）を備え、補助ダイオード（５１）を備え、前記補助ダイオード（５１）を介して前記小容量コンデンサ（４０）を充電するように配置する整流電源（６０）を備え、前記整流電源（６０）は交流電源（６１）電圧を整流する電源であり、前記補助ダイオード（５１）を介して充電され前記整流電源（６０）を介して放電する大容量コンデンサ（７０）を備えたことを特徴とするインバータ装置。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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-
2002
- 2002-11-13 JP JP2002365895A patent/JP2004166470A/ja active Pending
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