JP2011229215A - Dc-ac conversion apparatus - Google Patents

Dc-ac conversion apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2011229215A
JP2011229215A JP2010094390A JP2010094390A JP2011229215A JP 2011229215 A JP2011229215 A JP 2011229215A JP 2010094390 A JP2010094390 A JP 2010094390A JP 2010094390 A JP2010094390 A JP 2010094390A JP 2011229215 A JP2011229215 A JP 2011229215A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
switching
converter
bridge circuit
turned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010094390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Hirotsu
研一 弘津
Naoki Ayai
直樹 綾井
Kazuhiko Futai
和彦 二井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2010094390A priority Critical patent/JP2011229215A/en
Publication of JP2011229215A publication Critical patent/JP2011229215A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC-AC conversion apparatus with a small power loss.SOLUTION: A DC-AC conversion apparatus 1 has: a bridge circuit 10 having four switching elements S1-S4, and freewheel diodes D1-D4 connected in antiparallel to the respective switching elements; and an output filter 20 in which a coil L and a capacitor C are connected in series. A DC voltage source E is connected to input terminals A and B of the DC-AC conversion apparatus 1, and the output filter 20 is connected to output terminals of the bridge circuit 10. In addition, a switching circuit 30 for short-circuit between the output terminals of the bridge circuit 10 is provided between the bridge circuit 10 and the output filter 20. The switching circuit 30 is a series circuit in which two FETs S5 and S6 are connected in series in an opposite direction to each other.

Description

本発明は、複数のスイッチング素子と、各素子と逆並列に接続されたフリーホイールダイオードとを備えるブリッジ回路と、コイルを備える出力フィルタと、を備える直流‐交流変換装置に関する。   The present invention relates to a DC-AC converter including a bridge circuit including a plurality of switching elements, a free wheel diode connected in antiparallel with each element, and an output filter including a coil.

直流‐交流変換装置(DC/AC変更装置、インバータ)は、例えば、太陽電池や蓄電池(バッテリー)などの直流電源から商用周波数(50Hzや60Hz)といった所望の周波数の交流電力を電気的に生成するのに利用されている(例えば、特許文献1参照)。   A DC-AC converter (DC / AC converter, inverter) electrically generates AC power having a desired frequency such as a commercial frequency (50 Hz or 60 Hz) from a DC power source such as a solar cell or a storage battery (battery), for example. (See, for example, Patent Document 1).

図2(A)は、従来の直流‐交流変換装置の回路構成を示す回路図である。ここでは、説明を簡単にするため、直流電圧を単相の交流電圧に変換する直流‐交流変換装置を例に用いて説明する。図2(A)に示す従来の直流‐交流変換装置100は、4個のスイッチング素子S1〜S4をフルブリッジ接続したブリッジ回路10と、コイルLとコンデンサCとを直列に接続した出力フィルタ20と、を備える。直流‐交流変換装置100の入力端子A、Bに直流電圧源Eが接続され、ブリッジ回路10の出力端子に出力フィルタ20が接続されている。   FIG. 2A is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional DC-AC converter. Here, in order to simplify the description, a DC-AC converter that converts a DC voltage into a single-phase AC voltage will be described as an example. A conventional DC-AC converter 100 shown in FIG. 2A includes a bridge circuit 10 in which four switching elements S1 to S4 are connected in a full bridge, an output filter 20 in which a coil L and a capacitor C are connected in series, . A DC voltage source E is connected to input terminals A and B of the DC-AC converter 100, and an output filter 20 is connected to an output terminal of the bridge circuit 10.

ブリッジ回路10は、直流電圧源Eの直流電圧を交流電圧に変換する基本回路である。ブリッジ回路10は、スイッチング素子S1及びS2の直列回路と、スイッチング素子S3及びS4の直列回路とが並列に接続され、各スイッチング素子S1〜S4と逆並列にフリーホイールダイオードD1〜D4が接続されている。スイッチング素子S1〜S4は、トランジスタなどの半導体素子である。   The bridge circuit 10 is a basic circuit that converts the DC voltage of the DC voltage source E into an AC voltage. In the bridge circuit 10, a series circuit of switching elements S1 and S2 and a series circuit of switching elements S3 and S4 are connected in parallel, and free wheel diodes D1 to D4 are connected in reverse parallel to the switching elements S1 to S4. Yes. The switching elements S1 to S4 are semiconductor elements such as transistors.

直流‐交流変換装置100によって直流電圧から交流電圧に変換する原理と、その動作を説明する。ブリッジ回路10のスイッチング素子S1とS4を一組、これと対向するスイッチング素子S2とS3を一組として、交互にON‐OFFする(図2(B)参照)。スイッチング素子S1/S4がON、スイッチング素子S2/S3がOFFのとき、図2(A)の細線矢印で示すように、スイッチング素子S1を通って、出力フィルタ20(コイルL及びコンデンサC)を通り、スイッチング素子S4を通る電流経路が形成される。このとき、直流‐交流変換装置100の出力端子C‐D間には、直流電圧源Eと同じ大きさの正の電圧が印加される。同様に、スイッチング素子S1/S4がOFF、スイッチング素子S2/S3がONのとき、スイッチング素子S3を通って、出力フィルタ20(コンデンサC及びコイルL)を通り、スイッチング素子S2を通る電流経路が形成される。このとき、直流‐交流変換装置100の出力端子C‐D間には、直流電圧源Eと同じ大きさの負の電圧が印加される。以下、スイッチング素子S1〜S4を交互にON‐OFFする動作を繰り返すことにより、出力端子C、Dから交流電圧が出力される。   The principle and operation of converting DC voltage to AC voltage by the DC-AC converter 100 will be described. A pair of switching elements S1 and S4 of the bridge circuit 10 and a pair of switching elements S2 and S3 opposed to the switching elements S1 and S4 are turned on and off alternately (see FIG. 2B). When switching element S1 / S4 is ON and switching element S2 / S3 is OFF, it passes through output filter 20 (coil L and capacitor C) through switching element S1 as shown by the thin line arrow in FIG. A current path passing through the switching element S4 is formed. At this time, a positive voltage having the same magnitude as that of the DC voltage source E is applied between the output terminals CD of the DC-AC converter 100. Similarly, when switching element S1 / S4 is OFF and switching element S2 / S3 is ON, a current path is formed through switching element S3, through output filter 20 (capacitor C and coil L), and through switching element S2. Is done. At this time, a negative voltage having the same magnitude as that of the DC voltage source E is applied between the output terminals CD of the DC-AC converter 100. Hereinafter, alternating voltage is output from the output terminals C and D by repeating the operation of alternately turning on and off the switching elements S1 to S4.

なお、スイッチング素子S1/S4がOFFされてからスイッチング素子S2/S3がONされるまでの時間(同様に、スイッチング素子S2/S3がOFFされてからスイッチング素子S1/S4がONされるまでの時間)Tは、交流電圧の所望の周波数などに応じて適宜設定される(図2(B)参照)。例えば、交流周波数を商用周波数に設定する場合、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFされる時間Tは、1〜10msec程度である。   The time from when switching element S1 / S4 is turned off to when switching element S2 / S3 is turned on (similarly, the time from when switching element S2 / S3 is turned off until switching element S1 / S4 is turned on) ) T is appropriately set according to a desired frequency of the AC voltage (see FIG. 2B). For example, when the AC frequency is set to the commercial frequency, the time T during which all the switching elements S1 to S4 are turned off is about 1 to 10 msec.

出力フィルタ20は、コイルLとコンデンサCの直列回路であり、ブリッジ回路10から出力された電流Ia(図2(A)参照)の高周波成分を除去し、正弦波を生成する機能を有する。   The output filter 20 is a series circuit of a coil L and a capacitor C, and has a function of removing a high frequency component of the current Ia (see FIG. 2A) output from the bridge circuit 10 and generating a sine wave.

特開2008‐54383号公報JP 2008-54383 A

しかし、従来の直流‐交流変換装置100では、フリーホイールダイオードD1〜D4に電流が流れることによる電力損失が発生する。   However, in the conventional DC-AC converter 100, power loss occurs due to current flowing through the freewheel diodes D1 to D4.

いま、スイッチング素子S1/S4がONされ、出力フィルタ20に電流Iaが流れた後、スイッチング素子S1/S4がOFFされると、出力フィルタ20に挿入されたコイルLに電流Iaが流れたことにより、コイルLに逆起電力が発生する。これにより、図2(A)の破線矢印で示すように、フリーホイールダイオードD2を通って、コイルLを通り、フリーホイールダイオードD3を通る誘導電流Ibが流れる。そのため、フリーホイールダイオードD2、D3に誘導電流Ibが流れることにより順方向電圧降下Vf(0.3〜2V程度)が生じるため、Vf×Ibの電力損失が発生する。同様に、スイッチング素子S2/S3がONされ、出力フィルタ20に電流Iaが流れた後、スイッチング素子S2/S3がOFFされた場合も、コイルLに発生する逆起電力に起因して、フリーホイールダイオードD4を通って、コイルLを通り、フリーホイールダイオードD1を通る誘導電流Ibが流れる。そのため、フリーホイールダイオードD1、D4に誘導電流Ibが流れることにより順方向電圧降下Vf(0.3〜2V程度)が生じるため、Vf×Ibの電力損失が発生する。つまり、スイッチング素子S1〜S4がONされた後、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFされる時間Tにおいて、コイルLの逆起電力に起因する誘導電流IbがフリーホイールダイオードD1〜D4に流れることにより、電力損失が発生する。   Now, after switching element S1 / S4 is turned on and current Ia flows through output filter 20, when switching element S1 / S4 is turned off, current Ia flows through coil L inserted in output filter 20. A counter electromotive force is generated in the coil L. As a result, as indicated by a broken line arrow in FIG. 2A, an induced current Ib flows through the freewheel diode D2, the coil L, and the freewheel diode D3. For this reason, the forward voltage drop Vf (about 0.3 to 2 V) is caused by the induction current Ib flowing through the freewheel diodes D2 and D3, so that a power loss of Vf × Ib occurs. Similarly, when the switching element S2 / S3 is turned on and the current Ia flows through the output filter 20 and then the switching element S2 / S3 is turned off, the freewheel is caused by the back electromotive force generated in the coil L. An induction current Ib flows through the diode D4, the coil L, and the freewheel diode D1. For this reason, the forward voltage drop Vf (about 0.3 to 2 V) is caused by the induction current Ib flowing through the freewheel diodes D1 and D4, and thus a power loss of Vf × Ib occurs. That is, after the switching elements S1 to S4 are turned on, the induced current Ib caused by the counter electromotive force of the coil L flows through the freewheel diodes D1 to D4 at a time T when all the switching elements S1 to S4 are turned off. As a result, power loss occurs.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、電力損失の少ない直流‐交流変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a DC-AC converter with low power loss.

本発明の直流‐交流変換装置は、複数のスイッチング素子と、各素子と逆並列に接続されたフリーホイールダイオードとを備えるブリッジ回路と、コイルを備える出力フィルタと、を備える。そして、ブリッジ回路の出力端子に出力フィルタが接続されている。また、ブリッジ回路と出力フィルタとの間に、ブリッジ回路の出力端子間を短絡するスイッチング回路を備える。   The DC-AC converter of the present invention includes a bridge circuit including a plurality of switching elements, a freewheel diode connected in antiparallel with each element, and an output filter including a coil. An output filter is connected to the output terminal of the bridge circuit. In addition, a switching circuit for short-circuiting the output terminals of the bridge circuit is provided between the bridge circuit and the output filter.

スイッチング回路は、ON状態のときブリッジ回路の出力端子間を短絡し、OFF状態のときブリッジ回路の出力端子間を開放する。この構成によれば、スイッチング回路がONのとき、スイッチング回路と出力フィルタとで電気的なループ回路を形成することができる。そのため、出力フィルタに挿入されたコイルの逆起電力に起因する誘導電流の一部が、ブリッジ回路のフリーホイールダイオードに流れないようにすることができ、電力損失の少ない直流‐交流変換装置を実現できる。   The switching circuit short-circuits between the output terminals of the bridge circuit when in the ON state, and opens between the output terminals of the bridge circuit when in the OFF state. According to this configuration, when the switching circuit is ON, an electrical loop circuit can be formed by the switching circuit and the output filter. Therefore, a part of the induced current caused by the back electromotive force of the coil inserted in the output filter can be prevented from flowing to the free wheel diode of the bridge circuit, realizing a DC-AC converter with low power loss. it can.

本発明の直流‐交流変換装置の一形態としては、スイッチング回路は、少なくとも2個のFETが直列に接続された直列回路を備え、この直列回路の両端のFETが、互いに逆向きに接続されていることが挙げられる。   As one form of the DC-AC converter of the present invention, the switching circuit includes a series circuit in which at least two FETs are connected in series, and the FETs at both ends of the series circuit are connected in opposite directions. It is mentioned.

この構成によれば、簡易な構成で上記スイッチング回路を実現できる。FET(電界効果トランジスタ、Field Effect Transistor)としては、MOSFET(メタル・オキサイド・セミコンダクタ電界効果トランジスタ、Metal‐Oxide‐Semiconductor FET)、JFET(接合形電界効果トランジスタ、Junction FET)といったユニポーラトランジスタが挙げられる。本発明において、スイッチング回路に使用するスイッチング素子としては、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、Insulated Gate Bipolar Transistor)などのバイポーラトランジスタを用いることもできる。しかし、バイポーラトランジスタに比較してFETの方が、電流が流れることによる順方向電圧降下を小さくすることができ、より電力損失の少ない直流‐交流変換装置を実現できる。   According to this configuration, the switching circuit can be realized with a simple configuration. Examples of FET (Field Effect Transistor) include unipolar transistors such as MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, Metal-Oxide-Semiconductor FET) and JFET (Junction Field Effect Transistor, Junction FET). In the present invention, a bipolar transistor such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) may be used as the switching element used in the switching circuit. However, the FET can reduce the forward voltage drop due to the current flow, and can realize a DC-AC converter with less power loss than the bipolar transistor.

また、スイッチング回路を構成するFETの直列回路のうち、両端のFETが互いに逆向きに接続されていることで、スイッチング回路(直列回路)に両方向の電流を流すことができる。つまり、FETがONのとき、直流電流だけでなく、交流電流も通電することができる。   Further, among the series circuit of FETs constituting the switching circuit, the FETs at both ends are connected in opposite directions, so that currents in both directions can flow through the switching circuit (series circuit). That is, when the FET is ON, not only a direct current but also an alternating current can be applied.

本発明の直流‐交流変換装置の一形態としては、ブリッジ回路の全てのスイッチング素子がOFFとなる時間帯に、スイッチング回路がONになることが挙げられる。   One form of the DC-AC converter of the present invention is that the switching circuit is turned on in a time zone when all the switching elements of the bridge circuit are turned off.

この構成によれば、ブリッジ回路の全てのスイッチング素子がOFFとなる時間において、スイッチング回路(スイッチング回路を構成する直列回路のFET)がONになることで、フリーホイールダイオードに誘導電流が流れることを防止できる。   According to this configuration, when all the switching elements of the bridge circuit are turned off, the switching circuit (the FET of the series circuit constituting the switching circuit) is turned on, so that the induced current flows through the freewheel diode. Can be prevented.

上記したスイッチング回路のFETのうち少なくとも1個が、SiC‐MOSFET又はJFETであることが好ましい。   It is preferable that at least one of the FETs in the switching circuit is a SiC-MOSFET or a JFET.

上述したようにFETには、順方向電圧降下が小さいMOSFETやJFETといったユニポーラトランジスタを使用することが好ましい。特に、ON抵抗が小さくスイッチング損失が少ないSiC‐MOSFETを使用することにより、さらに電力損失の少ない直流‐交流変換装置を実現できる。   As described above, it is preferable to use a unipolar transistor such as a MOSFET or JFET having a small forward voltage drop as the FET. In particular, by using a SiC-MOSFET having a small ON resistance and a small switching loss, a DC-AC converter with a smaller power loss can be realized.

本発明の直流‐交流変換装置は、ブリッジ回路と出力フィルタとの間に、ブリッジ回路の出力端子間を短絡するスイッチング回路を備えることで、電力損失が少ない。   The DC-AC converter according to the present invention includes a switching circuit that short-circuits the output terminals of the bridge circuit between the bridge circuit and the output filter, thereby reducing power loss.

本発明の実施の形態1に係る直流‐交流変換装置の原理と、その動作を説明する図であり、(A)は、装置の回路構成を示す回路図、(B)は、スイッチング素子の動作を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the principle and operation | movement of the DC-AC converter which concerns on Embodiment 1 of this invention, (A) is a circuit diagram which shows the circuit structure of an apparatus, (B) is operation | movement of a switching element. Indicates. 従来の直流‐交流変換装置の原理と、その動作を説明する図であり、(A)は、装置の回路構成を示す回路図、(B)は、スイッチング素子の動作を示す。It is a figure explaining the principle and operation | movement of the conventional DC-AC converter, (A) is a circuit diagram which shows the circuit structure of an apparatus, (B) shows operation | movement of a switching element.

本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

(実施の形態1)
図1(A)に示す本発明の実施の形態1に係る直流‐交流変換装置1は、4個のスイッチング素子S1〜S4と、各素子S1〜S4と逆並列に接続されたフリーホイールダイオードD1〜D4とを備えるブリッジ回路10と、コイルLとコンデンサCとが直列に接続された出力フィルタ20と、を備える。直流‐交流変換装置1の入力端子A、Bに直流電圧源Eが接続され、ブリッジ回路10の出力端子に出力フィルタ20が接続されている。そして、この直流‐交流変換装置1の最も特徴とするところは、ブリッジ回路10と出力フィルタ20との間に、ブリッジ回路10の出力端子間を短絡するスイッチング回路30を備えるところにある。なお、ブリッジ回路10と出力フィルタ20については、上述した“背景技術”のところで説明した従来の直流‐交流変換装置100と同じ構成であるので、説明を省略する。
(Embodiment 1)
A DC-AC converter 1 according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. 1A includes four switching elements S1 to S4, and a free wheel diode D1 connected in antiparallel to each element S1 to S4. To D4, and an output filter 20 in which a coil L and a capacitor C are connected in series. A DC voltage source E is connected to input terminals A and B of the DC-AC converter 1, and an output filter 20 is connected to an output terminal of the bridge circuit 10. The most characteristic feature of the DC-AC converter 1 is that a switching circuit 30 for short-circuiting the output terminals of the bridge circuit 10 is provided between the bridge circuit 10 and the output filter 20. Note that the bridge circuit 10 and the output filter 20 have the same configuration as the conventional DC-AC converter 100 described in the above-mentioned “Background Art”, and thus description thereof is omitted.

スイッチング回路30は、2個のFET S5、S6が互いに逆方向に直列に接続された直列回路である。このFET S5、S6は、NチャネルのJFETである。このFET S5、S6の順方向電圧降下は、ブリッジ回路10の各フリーホイールダイオードD1〜D4より小さい。また、スイッチング回路30は、ブリッジ回路10の全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFされる時間Tにおいて、ON状態、即ちFET S5/S6がONになり(図1(B)参照)、ブリッジ回路10の出力端子間を短絡する。   The switching circuit 30 is a series circuit in which two FETs S5 and S6 are connected in series in opposite directions. The FETs S5 and S6 are N-channel JFETs. The forward voltage drop of the FETs S5 and S6 is smaller than the free wheel diodes D1 to D4 of the bridge circuit 10. Further, the switching circuit 30 is in the ON state, that is, the FET S5 / S6 is turned on (see FIG. 1B) at the time T when all the switching elements S1 to S4 of the bridge circuit 10 are turned off. Short-circuit between the output terminals.

上述した“発明が解決しようとする課題”のところで説明したように、ブリッジ回路10の全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFとなる時間Tにおいて、出力フィルタ20に挿入されたコイルLに逆起電力が発生する。このとき、図1に示す直流‐交流変換装置1では、FET S5/S6がONになり、スイッチング回路30によりブリッジ回路10の出力端子間が短絡されることで、スイッチング回路30と出力フィルタ20とで電気的なループ回路が形成される。そのため、コイルLの逆起電力に起因する誘導電流Ibは、図1(A)の破線で示すように、スイッチング回路30を通るループ回路を流れることになるため、この電流がブリッジ回路10のフリーホイールダイオードD1〜D4に流れないようにすることができる。したがって、FET S5/S6がONされている間、電力損失を低減できる。なお、図1(A)の破線矢印は、スイッチング素子S1/S4がONからOFFされたときに、ループ回路に流れる誘導電流Ibの向きを示している。スイッチング素子S2/S3がONからOFFされたときは、ループ回路に流れる誘導電流Ibの向きは、図1(A)の破線矢印とは反対方向(この場合、反時計回り)になる。   As described in the above section “Problem to be Solved by the Invention”, the back electromotive force is applied to the coil L inserted in the output filter 20 at the time T when all the switching elements S1 to S4 of the bridge circuit 10 are OFF. Will occur. At this time, in the DC-AC converter 1 shown in FIG. 1, the FET S5 / S6 is turned ON, and the switching circuit 30 is short-circuited between the output terminals of the bridge circuit 10, whereby the switching circuit 30 and the output filter 20 Thus, an electric loop circuit is formed. Therefore, the induced current Ib resulting from the counter electromotive force of the coil L flows through the loop circuit passing through the switching circuit 30 as shown by the broken line in FIG. It can be prevented from flowing to the wheel diodes D1 to D4. Therefore, power loss can be reduced while the FETs S5 / S6 are ON. 1A indicates the direction of the induced current Ib flowing through the loop circuit when the switching elements S1 / S4 are turned off from ON. When the switching elements S2 / S3 are turned from ON to OFF, the direction of the induced current Ib flowing through the loop circuit is the opposite direction (in this case, counterclockwise) to the broken line arrow in FIG.

また、従来の直流‐交流変換装置(図2参照)では、例えばスイッチング素子S1/S4がONからOFFされ、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFされる間、フリーホイールダイオードD2、D3に誘導電流Ibが流れることにより逆電圧が生じる(同様に、S2/S3がONからOFFされた場合、D1、D4に誘導電流Ibが流れる)。そのため、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFとなる時間帯では、スイッチング素子S1/S4(S2/S3)がONとなる時間帯(パルス幅)に応じて大きくなった電流値が下がる。したがって、特にPWM(パルス幅変調、Pulse Width Modulation)制御ありの場合、スイッチング素子S1〜S4のON‐OFF動作が頻繁に繰り返されることから、出力電流のリプルが増大する。このような問題は、スイッチング素子がOFFのときにフリーホイールダイオードに電流を環流させる代わりに、ONからOFFされたスイッチング素子と対向するスイッチング素子をONして電流を環流させる方式でも起こり得る。   In the conventional DC-AC converter (see FIG. 2), for example, the switching elements S1 / S4 are turned off from ON and all the switching elements S1 to S4 are turned off. When Ib flows, a reverse voltage is generated (similarly, when S2 / S3 is turned OFF from ON, induced current Ib flows through D1 and D4). For this reason, in the time zone in which all the switching elements S1 to S4 are OFF, the current value that increases according to the time zone (pulse width) in which the switching elements S1 / S4 (S2 / S3) are ON decreases. Therefore, especially in the case of PWM (Pulse Width Modulation) control, the ON-OFF operation of the switching elements S1 to S4 is frequently repeated, so that the output current ripple increases. Such a problem can also occur in a system in which a current is circulated by turning on a switching element opposite to a switching element that has been turned off from ON instead of circulating a current through the free wheel diode when the switching element is off.

これに対し、本発明に係る直流‐交流変換装置(図1参照)では、スイッチング回路30を備えることで、スイッチング回路30と出力フィルタ20とで電気的なループ回路を形成することができる。そのため、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFとなる時間帯に、スイッチング回路30(FET S5/S6)をONしてこのループ回路に電流を還流させることができる。したがって、このループ回路に電流が還流されている時間帯では、電流値の低下がほとんど生じないため、出力電流のリプルを低減できる。   In contrast, the DC-AC converter (see FIG. 1) according to the present invention includes the switching circuit 30 so that an electrical loop circuit can be formed by the switching circuit 30 and the output filter 20. Therefore, the switching circuit 30 (FET S5 / S6) can be turned on and the current can be recirculated to the loop circuit during the time when all the switching elements S1 to S4 are turned off. Therefore, since the current value hardly decreases in the time zone in which the current is returned to the loop circuit, the ripple of the output current can be reduced.

ここで、全てのスイッチング素子S1〜S4がOFFされてからFET S5/S6がONされるまでの時間t(図1(B)参照)は、FET S5、S6のスイッチング性能に応じて、電力損失が少なくなるように適宜設定すればよい。この時間tは、500nsec以下が好ましく、100nsec以下がより好ましい。   Here, the time t from the time when all the switching elements S1 to S4 are turned OFF to the time when the FET S5 / S6 is turned ON (see FIG. 1B) is a power loss according to the switching performance of the FETs S5 and S6. It is sufficient to set as appropriate so as to reduce the number. This time t is preferably 500 nsec or less, and more preferably 100 nsec or less.

図1に示す直流‐交流変換装置1では、スイッチング回路30のFET S5、S6のソース端子同士を接続しているが、これに限定されるものではなく、ドレイン端子同士を接続してもよい。   In the DC-AC converter 1 shown in FIG. 1, the source terminals of the FETs S5 and S6 of the switching circuit 30 are connected to each other. However, the present invention is not limited to this, and the drain terminals may be connected to each other.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、スイッチング回路に使用するFETの個数や種類を適宜変更してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, the number and type of FETs used in the switching circuit may be changed as appropriate.

本発明の直流‐交流変換装置は、例えば太陽電池用インバータに好適に利用可能である。   The DC-AC converter of the present invention can be suitably used for, for example, a solar cell inverter.

1、100 直流‐交流変換装置(インバータ)
10 ブリッジ回路
S1〜S4 スイッチング素子
D1〜D4 フリーホイールダイオード
20 出力フィルタ
L コイル C コンデンサ
30 スイッチング回路
S5、S6 FET(スイッチング素子)
E 直流電圧源(直流電源)
1, 100 DC-AC converter (inverter)
10 Bridge circuit
S1-S4 switching element
D1-D4 freewheeling diode
20 Output filter L Coil C Capacitor
30 Switching circuit
S5, S6 FET (switching element)
E DC voltage source (DC power supply)

Claims (4)

複数のスイッチング素子と、各素子と逆並列に接続されたフリーホイールダイオードとを備えるブリッジ回路と、コイルを備える出力フィルタと、を備える直流‐交流変換装置であって、
前記ブリッジ回路の出力端子に前記出力フィルタが接続され、
前記ブリッジ回路と前記出力フィルタとの間に、前記ブリッジ回路の出力端子間を短絡するスイッチング回路を備えることを特徴とする直流‐交流変換装置。
A DC-AC converter comprising a plurality of switching elements, a bridge circuit comprising a free wheel diode connected in antiparallel with each element, and an output filter comprising a coil,
The output filter is connected to an output terminal of the bridge circuit;
A DC-AC converter comprising a switching circuit for short-circuiting between output terminals of the bridge circuit between the bridge circuit and the output filter.
前記スイッチング回路は、少なくとも2個のFETが直列に接続された直列回路を備え、
前記直列回路の両端のFETが、互いに逆向きに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の直流‐交流変換装置。
The switching circuit includes a series circuit in which at least two FETs are connected in series,
2. The DC-AC converter according to claim 1, wherein FETs at both ends of the series circuit are connected in opposite directions to each other.
前記ブリッジ回路の全てのスイッチング素子がOFFとなる時間帯に、前記スイッチング回路がONになることを特徴とする請求項1又は2に記載の直流‐交流変換装置。   3. The DC-AC converter according to claim 1, wherein the switching circuit is turned on during a time period when all the switching elements of the bridge circuit are turned off. 前記スイッチング回路のFETのうち少なくとも1個が、SiC‐MOSFET又はJFETであることを特徴とする請求項2に記載の直流‐交流変換装置。   The DC-AC converter according to claim 2, wherein at least one of the FETs of the switching circuit is a SiC-MOSFET or a JFET.
JP2010094390A 2010-04-15 2010-04-15 Dc-ac conversion apparatus Pending JP2011229215A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010094390A JP2011229215A (en) 2010-04-15 2010-04-15 Dc-ac conversion apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010094390A JP2011229215A (en) 2010-04-15 2010-04-15 Dc-ac conversion apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011229215A true JP2011229215A (en) 2011-11-10

Family

ID=45043972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010094390A Pending JP2011229215A (en) 2010-04-15 2010-04-15 Dc-ac conversion apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011229215A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012205390A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Power converter
WO2014157700A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Inverter device
JP2014204661A (en) * 2013-04-03 2014-10-27 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Delta Electronics,Inc. Dc/ac converter system and method for operating the same
JP2017127114A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion device
JP2017127116A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion system and power conversion device
WO2021019603A1 (en) * 2019-07-26 2021-02-04 三菱電機株式会社 Power conversion device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003339167A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heater, and induction heating appliance and rice cooker using the induction heater
JP2009081969A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd Bidirectional switch
JP2009089541A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Toshiba Carrier Corp Grid-interconnection inverter device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003339167A (en) * 2002-05-20 2003-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Induction heater, and induction heating appliance and rice cooker using the induction heater
JP2009081969A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd Bidirectional switch
JP2009089541A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Toshiba Carrier Corp Grid-interconnection inverter device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012205390A (en) * 2011-03-25 2012-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Power converter
JPWO2014157700A1 (en) * 2013-03-28 2017-02-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Inverter device
WO2014157700A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Inverter device
WO2014156003A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 パナソニック株式会社 Inverter device
JP2014209841A (en) * 2013-03-28 2014-11-06 パナソニック株式会社 Inverter device
AU2014244868B2 (en) * 2013-03-28 2017-01-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Inverter device
JP2014204661A (en) * 2013-04-03 2014-10-27 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Delta Electronics,Inc. Dc/ac converter system and method for operating the same
JP2017127114A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion device
JP2017127116A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion system and power conversion device
EP3404820A4 (en) * 2016-01-13 2019-03-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion system and power conversion device
AU2016386975B2 (en) * 2016-01-13 2019-08-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion system and power conversion device
US10601339B2 (en) 2016-01-13 2020-03-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power conversion system including power conversion devices which operate in parallel, and power conversion device
WO2021019603A1 (en) * 2019-07-26 2021-02-04 三菱電機株式会社 Power conversion device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6319824B2 (en) Multi-level inverter device and method of operation
EP2846453B1 (en) Single-phase inverter and three-phase inverter
JP6032393B2 (en) Rectifier circuit
JP6136011B2 (en) Semiconductor device and power conversion device
JP2009539337A (en) Inverter circuit
JP2011229215A (en) Dc-ac conversion apparatus
JP2014110762A (en) System and method for improving power conversion efficiency
US20140078802A1 (en) Dc/ac inverter to convert dc current/voltage to ac current/voltage
CN108141147B (en) The five-electrical level inverter topological circuit of high voltage gain
JP2013215043A5 (en)
JP2015233406A (en) Cascaded h-bridge inverter having bypass operation function
TWI519053B (en) Inverter and control method thereof
JP5362657B2 (en) Power converter
EP2975755A1 (en) Solid-state power converters
CN105765818B (en) Four-part AC MOSFET switch
TW201703417A (en) Five-level converting device
WO2018198893A1 (en) Power conversion system
JP2012191761A (en) Ac-dc conversion circuit
JP5754609B2 (en) Power converter and its control device
JP2016171631A (en) Power conversion circuit and power conversion device using the same
JP2016149888A (en) Electric power converter
RU2578042C1 (en) Three phase z-inverter
Khan et al. An improved cascaded dual-buck inverter
JP2018061374A (en) Electric power conversion system
JP6175946B2 (en) Resonant inverter device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130411

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140528