JP2008099408A

JP2008099408A - インバータ装置

Info

Publication number: JP2008099408A
Application number: JP2006277202A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawai; 啓行河合; Takashi Otomo; 隆大友; Takashi Ando; 高安藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: JP5041776B2

Abstract

【課題】出力電圧補正における誤差の縮小化を図ることができる新規なインバータ装置を提供する。
【解決手段】直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータ部２と、フルブリッジインバータ部のスイッチ素子２ａ〜２ｄに交流出力電圧をフィードバックする制御部１２とを具備するインバータ装置において、制御部のグランドラインをフルブリッジインバータ部の正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してあり、フルブリッジインバータの出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列接続された出力電圧検出部１１と、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を出力電圧として出力する出力電圧算出部２１と、減算回路から出力された出力電圧に補正係数を乗じて補正してフルブリッジインバータ部のスイッチ素子を制御する補正部２２とを具備することを特徴とするインバータ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置に関するものである。

従来における直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータ２と、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに交流出力電圧をフィードバックする制御部７０とを具備するインバータ装置の一例を図３に示す。この従来例は、以下のような構成を有する（特許文献１参照）。
特開２００１−３０９６６３公報

このインバータ装置は、フルブリッジインバータ２の出力の高周波成分を除去するフィルタ３を設けてある。このフィルタ３の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部６０を接続してある。この出力電圧検出部６０は制御部７０に接続してある。

制御部７０は、フルブリッジインバータ２からフィルタ３を通して得られる交流出力電圧の正弦波波形を所望の波形となるためフルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄを所定のデューティ比で駆動するものである。具体的には、基準デューティ比を演算若しくはマップを用いて演算するとともに、出力電圧に反映された補正係数を出力電圧算出部７１で演算し、基準デューティ比と補正係数とを乗じて実デューティ比を基準正弦波補正部７２で演算して、この実デューティ比をＰＷＭ信号の基本波として使用し、ＰＷＭ信号は、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動信号として、駆動回路７を介して、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに供給される。

しかし、前記従来例を含む一般的なインバータ装置は、図３に示すように、出力電圧検出部６０は、フルブリッジインバータ２の出力電圧を検出する分圧抵抗６１ａ〜６１ｄと、この分圧抵抗６１ａ〜６１ｄから出力される分割電圧を演算増幅する演算増幅器６２とを具備する。特に演算増幅器６２を有することからインバータ装置全体のコスト高や実装面積が大きいという課題がある。また、演算増幅器６２を用いて、出力電圧検出信号を制御部７０に出力する場合、図４の左右の波形図に示すように、出力電圧検出信号（検出電圧）は実際のインバータ波形である正弦波波形（出力電圧）と比較して大きな誤差が生じる。そのため、この出力電圧検出信号を用いて出力電圧補正をすると、大きな誤差を含んだ状態で補正するため、さらに誤差が拡大するという課題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、装置全体の低コスト化並びに小型化を図るとともに、出力電圧補正における誤差の縮小化を図ることができる新規なインバータ装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係るインバータ装置は、直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータと、前記フルブリッジインバータのスイッチ素子に交流出力電圧をフィードバックする制御部とを具備するインバータ装置において、前記制御部のグランドラインを前記フルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してあり、前記フルブリッジインバータの出力両端から前記グランドラインとの間にそれぞれ直列接続された出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を前記出力電圧として出力する出力電圧算出部と、前記出力電圧算出部から出力された出力電圧に補正係数を乗じて基準正弦波を補正して前記フルブリッジインバータのスイッチ素子を制御する基準正弦波補正部とを具備することを特徴とする。

前記補正係数は、無負荷出力電圧／制御部内算出出力電圧であることを特徴とする。
前記直流電源は、交流発電機を電源とし、これに整流部を介して直流電圧を出力する発電装置を備えてあることを特徴とする。
前記フルブリッジインバータの出力の高周波成分を除去するフィルタを備え、前記出力電圧検出部は前記フルブリッジインバータと前記フィルタとの間から接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、制御部のグランドラインをフルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータの出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部を接続し、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。

また、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることが可能である。

以下、添付図面を用いて本発明インバータ装置に係る実施例を説明する。図１は本発明インバータ装置に係る一実施例の回路図である。また、図２に本実施例における主要部の動作波形図を示す。本実施例に係るインバータ装置は、交流発電機を電源とし、これにサイリスタ１ａ〜１ｃとダイオード１ｄ〜１ｆで構成した整流部を介して直流電圧を出力する発電装置１を備えてある。

本実施例に係るインバータ装置は、発電装置１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータ２と、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに交流出力電圧をフィードバックする制御部２０とを具備する。また、このインバータ装置は、フルブリッジインバータ２の出力の高周波成分を除去するフィルタ３を設けてある。フルブリッジインバータ２とフィルタ３との間から出力電圧検出部１０を接続してある。

出力電圧検出部１０は、フルブリッジインバータ２の出力電圧を検出する分圧抵抗１１ａ〜１１ｄを具備し、それぞれの分圧抵抗１１ａ〜１１ｄの接続点には平滑コンデンサ１２と抵抗１３ａ，１３ｂを介して制御部２０に接続してある。

制御部２０はグランドラインをフルブリッジインバータ２の正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してある。具体的には、フルブリッジインバータ２の正電圧ラインと接続する抵抗１３ａと、正相出力電圧検出部２１ａとを接続し、フルブリッジインバータ２の負電圧ラインと接続する抵抗１３ｂと、逆相出力電圧検出部２１ｂとを接続してある。

正相出力電圧検出部２１ａ及び逆相出力電圧検出部２１ｂは出力電圧算出部２２と接続し、フルブリッジインバータ２の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列接続されたかたちとなる。出力電圧算出部２２では、出力電圧検出部２１ａ，２１ｂから図２に示すような正相出力電圧と逆相出力電圧が検出される。検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を図２に示すような合成出力電圧として出力する。

本実施例に係る制御部２０は、出力電圧算出部２２から出力された合成出力電圧に補正係数を乗じて補正基準正弦波を出力する基準正弦波補正部２３を備えてある。この基準正弦波補正部２３は、補正基準正弦波を生成し、この補正基準正弦波はフルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動を制御する駆動信号の基本波となる。この基準正弦波補正部２３で用いる補正係数は、無負荷出力電圧／制御部内算出出力電圧であることが最適であり、本実施例では、この式を用いて補正する。なお、本実施例における無負荷出力電圧とは、予め無負荷時において検出したインバータ装置の出力電圧をいう。また、本実施例における制御部内算出出力電圧とは、制御部２０内で計算して出された出力電圧、即ち、合成出力電圧と同値である。以上のように補正することにより、図２で示すように、補正した合成出力電圧波形は正弦波波形とほぼ同様であり、図４の出力電圧と比較して、合成出力電圧は安定しており、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さい。

基準正弦波補正部２３で補正された補正基準正弦波は、ＰＷＭ制御部２４に出力され、ＰＷＭ信号の基本波として使用され、ＰＷＭ信号は、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動信号として、駆動回路７を介して、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに供給される。

本発明に係るインバータ装置は以上のような構成並びに作用により、特に、制御部２０のグランドラインをフルブリッジインバータ２の正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータ２の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部１０を接続し、出力電圧検出部１０から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。

また、出力電圧検出部１０から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、図２に示すように、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることが可能である。

本発明によれば、制御部のグランドラインをフルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータの出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部を接続し、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。また、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることでき、産業上利用可能である。

本発明に係るインバータ装置の一実施例を示した回路図である。図１図示回路における動作波形図である。従来のインバータ装置の例を示した回路図である。図３図示従来例における動作波形図である。

符号の説明

１発電装置
１ａ〜１ｃサイリスタ
１ｄ〜１ｆダイオード
２フルブリッジインバータ
２ａ〜２ｄスイッチ素子
３フィルタ
７駆動回路
１０，６０出力電圧検出部
１１ａ〜１１ｄ分圧抵抗
１２平滑コンデンサ
１３ａ，１３ｂ抵抗
２０，７０制御部
２１ａ正相出力電圧検出部
２１ｂ逆相出力電圧検出部
２２出力電圧算出部
２３基準正弦波補正部
２４ＰＷＭ制御部

Claims

直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータと、前記フルブリッジインバータのスイッチ素子に交流出力電圧をフィードバックする制御部とを具備するインバータ装置において、
前記制御部のグランドラインを前記フルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してあり、
前記フルブリッジインバータの出力両端から前記グランドラインとの間にそれぞれ直列接続された出力電圧検出部と、
前記出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を前記出力電圧として出力する出力電圧算出部と、
前記出力電圧算出部から出力された出力電圧に補正係数を乗じて基準正弦波を補正して前記フルブリッジインバータのスイッチ素子を制御する基準正弦波補正部と
を具備することを特徴とするインバータ装置。
前記補正係数は、無負荷出力電圧／制御部内算出出力電圧であることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
前記直流電源は、交流発電機を電源とし、これに整流部を介して直流電圧を出力する発電装置を備えてあることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ装置。
前記フルブリッジインバータの出力の高周波成分を除去するフィルタを備え、前記出力電圧検出部は前記フルブリッジインバータと前記フィルタとの間から接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインバータ装置。