JP2522448B2 - インバ―タ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、パルス幅変調により直流を交流に変換す
るインバータ装置な関するものである。

〔従来の技術〕

第10図は従来のインバータ装置を示すブロック図であ
り、このインバータ装置は、通常三相誘導電動機を駆動
するために用いれているものである。第10図において
（１）は直流電源、（２）は三相交流におけるＵ相の下
アームスイッチ、例えば、Ｕ相の下アーム半導体スイッ
チ、（５）はＵ相の上アームスイッチ、例えば、Ｕ相の
上アーム半導体スイッチであり、Ｕ相の下アーム半導体
スイッチ（２）とＵ相の上アーム半導体スイッチ（５）
は直列に接続され、直列に接続され両端のＵ相の上アー
ム半導体スイッチ（５）の側に直流電源（１）の＋極が
接続され、Ｕ相の下アーム半導体スイッチ（２）の側に
直流電源（１）の−極が接続され、所定のタイミングで
Ｕ相の下アーム半導体スイッチ（２）とＵ相の上アーム
半導体スイッチ（５）を交互にオンさせることによりＵ
相の下アーム半導体スイッチ（２）とＵ相の上アーム半
導体スイッチ（５）の接続点（1001）よりパルス幅変調
されたＵ相の交流出力が取り出される。（８）はインバ
ータ装置の負荷として接続された三相誘導電動機、
（９）はＵ相の下アーム半導体スイッチ（２）に逆並列
に接続された帰還ダイオード、（12）はＵ相の上アーム
半導体スイッチ（５）に逆並列に接続された帰還ダイオ
ードであり、帰還ダイオード（９）、（12）は後述のＶ
相及びＷ相の上アーム半導体スイッチおよび下アーム半
導体スイッチがオフした時、異常電圧が発生しないため
に設けられている。

（15）はＵ相の下アーム半導体スイッチ（２）を駆動
するＵ相の下アームスイッチ駆動部、例えば、Ｕ相の下
アーム半導体スイッチ駆動回路、（16）はＵ相の上アー
ム半導体スイッチ（５）を駆動するＵ相の上アームスイ
ッチ駆動部、例えば、Ｕ相の上アーム半導体スイッチ駆
動回路、（17）はＵ相の下アーム半導体スイッチ駆動回
路（15）の直流電源である。

なお、この直流電源（17）はＶ相の下アーム半導体ス
イッチ駆動回路（図示せず）およびＷ相の下アーム半導
体スイッチ駆動回路（図示せず）の直流電源としても使
用されている。（18）はＵ相のコンデンサ、（19）はＵ
相の下アーム半導体スイッチ（２）がオンしているとき
直流電源（17）の直流電圧をＵ相のコンデンサ（18）に
導き、Ｕ相のコンデンサ（18）を充電し、Ｕ相の下アー
ム半導体スイッチ（２）がオフしＵ相の下アーム半導体
スイッチ（２）とＵ相の上アーム半導体スイッチ（５）
との接続点（1001）の電圧が高くなったとき、カットオ
フとなるＵ相のダイオードであり、Ｕ相のコンデンサ
（18）はＵ相の上アーム半導体スイッチ駆動回路（16）
の電源として機能している。（30）は電圧を所定周期の
パルスのパルス幅に変換するパルス幅変調におけるＵ相
の電圧指令を発生するＵ相の電圧指令発生手段、例え
ば、Ｕ相の電圧指令発生部、（33）は上述のパルス幅変
調におけるパルス周期と同じ周期を有する交流波として
のキャリア信号、を発生するキャリア信号発生手段、例
えば、キャリア信号発生部である。

なお、キャリア信号は三角波または鋸歯状波であり、
上述のＵ相の電圧指令の周波数よりも高い周波数を有し
ている。

（34）は一方の入力に上述のＵ相の電圧指令が入力さ
れ、他方の入力に上述のキャリア信号が入力され、上述
のＵ相の電圧指令が上述のキャリア信号よりも大きいと
きに出力を“1"にし、小さいときに“0"にするＵ相の電
圧比較手段、例えば、Ｕ相の電圧比較器である。

なお、キャリア信号発生部（33）の出力はＶ相、およ
びＷ相の電圧比較器（35）、（36）にも入力されてい
る。（37）はＵ相の電圧比較器（34）の出力信号を反転
し、Ｕ相の下アーム半導体スイッチ駆動回路（15）に入
力信号を与えるNOT回路であり、Ｕ相の電圧比較器（3
4）の出力は、Ｕ相の上アーム半導体スイッチ駆動回路
（16）の入力に接続されている。

以上で説明した下アーム半導体スイッチ（２）、上ア
ーム半導体スイッチ（５）、帰還ダイオード（９）、
（12）、下アーム半導体スイッチ駆動回路（15）、上ア
ーム半導体スイッチ駆動回路（16）、コンデンサ（1
8）、ダイオード（19）、電圧指令発生部（30）、電圧
比較器（34）、NOT回路（37）はＵ相用のものであった
が、Ｖ相用として、下アーム半導体スイッチ（３）、上
アーム半導体スイッチ（６）、帰還ダイオード（10）、
（13）、下アーム半導体スイッチ駆動回路（図示せ
ず）、上アーム半導体スイッチ駆動回路（図示せず）、
コンデンサ（図示せず）、ダイオード（図示せず）、電
圧指令発生部（31）、電圧比較器（35）、NOT回路（3
8）があり、さらに、Ｗ相用として、下アーム半導体ス
イッチ（４）、上アーム反動体スイッチ（７）、帰還ダ
イオード（11）、（14）、下アーム半導体スイッチ駆動
回路（図示せず）、上アーム半導体スイッチ駆動回路
（図示せず）、コンデンサ（図示せず）、ダイオード
（図示せず）、電圧指令発生部（32）、電圧比較器（3
6）、NOT回路（39）があり、それぞれＵ相用と同様に構
成され同様に機能している。

次に動作について第11図〜第14図により説明する。第
11図（11a）はＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令の波
形とキャリア信号を示すもので、図において（1101）は
Ｕ相の電圧指令を示す波形、（1102）はＶ相の電圧指令
を示す波形、（1103）はＷ相の電圧指令を示す波形、
（1104）はキャリア信号の波形を示している。第11図
（11b）はＵ相の電圧比較器（34）の出力波形を示すも
ので、第11図（11a）においてＵ相の電圧指令の波形（1
101）がキャリア信号の波形（1104）よりも大きいとき
に“1"、小さいときに“0"であり、Ｕ相の電圧指令の電
圧値が高いときはパルス幅が広く、低いときはパルス幅
が狭いパルス波形になっている。第11図（11c）はＶ相
の電圧比較器（35）の出力波形を示すもので、Ｕ相にお
ける波形第11図（11b）に対応するＶ相における波形を
示している。

次に、直流電源（１）の出力電圧と、インバータ装置
によりパルス幅変調された三相交流の出力電圧について
説明する。線間電圧実効値200Vの一般の商用三相交流を
整流し、直流すると の直流が得られる。この直流をもとにしてインバータ装
置によりパルス幅変調された三相交流の出力は、相電圧
の最大値が の三相交流になり、これを線間電圧になおすと線間電圧
の最大値が となる。この三相交流を正弦波とした場合線間電圧実効
値は になる。

従って、このままでは200V用の三相誘導電動機を駆動
することはできない、そこで、電圧振幅を変えずに、負
荷の三相誘導電動機に供給される電力を大きくするた
め、正弦波ではなく、飽和正弦波の三相交流に交換する
ようにしている。

第11図においては、電圧指令の波形（1101）〜（110
3）は正弦波であり、キャリア信号（1104）の振幅は電
圧指令の波形（1101）〜（1103）の振幅よりやや大き目
であるが、第12図（12a）は第１図において、電圧指令
の波形（1101）〜（1103）の振幅をキャリア信号（110
4）の振幅より大きくし、等価的に電圧指令の波形（110
1）〜（1103）を正弦波ではなく、正弦波の尖頭部が平
坦に歪められた飽和電圧波形とし、負荷の三相誘導電動
機（８）に供給される電力を大きくするようにした場合
の電圧指令の波形とキャリア信号の波形を示す図であ
る。第12図（12a）において、（1201）、（1202）、（1
203）は、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指
令の波形、（1205）は電圧指令の波形（1201）〜（120
3）の振幅、（1206）はキャリア信号の波形（1104）の
振幅である。なお、電圧指令の振幅（1205）をＱとし、
キャリア信号の振幅（1206）をＰとしたとき、Q/Pを電
圧制御率と呼んでいる。

第12図（12b）〜（12d）は、第12図（12a）に示され
る電圧指令の波形（1201）、（1202）、（1203）が対応
する電圧指令発生部（30）〜（32）より出力された場合
における電圧比較器（34）〜（36）の出力波形をそれぞ
れ示している。

さて、第12図（12b）〜（12d）に示されるように電圧
比較器（34）〜（36）の出力波形は対応する電圧指令の
波形のピークの付近で、キャリア信号（1101）の１周期
を越えて、“1"または“0"のまま変化しない部分が生じ
ている。

第10図において、Ｕ相の上アーム半導体スイッチ駆動
回路（16）はコンデンサ（18）を電源として動作してお
り、このコンデンサ（18）は、Ｕ相の下アーム半導体ス
イッチ（２）がオンしているときに充電されるように構
成されているので、第12図の（12b）に示される“1"の
状態が長き続くとき、Ｕ相の下アーム半導体スイッチ
（２）はオフのままになり、この間、コンデンサ（18）
は充電されることなくＵ相の上アーム半導体スイッチ
（５）を動作させるために放電を続け、コンデンサ（1
8）の両端の電圧は低下する。

第13図は、Ｕ相のコンデンサ（18）が充電される様子
を示すため、第10図の一部を拡大した図であり、図にお
いて点線で示される経路でＵ相のコンデンサ（18）が充
電される。

第14図（14a）は第11図（11b）に示される波形と、こ
の波形が電圧比較器（34）から出力されたときのコンデ
ンサ（18）の両端の電圧（1401）を対比して示した図で
あり、第14図（14b）は第12図（12b）に示される波形
と、この波形が電圧比較器（34）から出力されたときの
コンデンサ（18）の両端の電圧（1403）とを対比して示
した図である。第14図の（14b）において、（1404）は
コンデンサ（18）の両端の電圧（1403）の最小値を示
し、この値は第14図の（14a）におけるコンデンサ（1
8）の両端の電圧（1401）の最小値（1402）より小さい
値になっている。

コンデンサ（18）の両端の電圧が低下するとＵ相の上
アーム半導体スイッチ駆動回路（16）がＵ相の上アーム
半導体スイッチ（５）を十分に駆動できなくなるためＵ
相の上アーム半導体スイッチ（５）が誤動作するばかり
でなく、Ｕ相の上アーム半導体スイッチ（５）の破壊を
招くことになる。

コンデンサ（18）の両端の電圧の低下を防ぐために、
従来においてはコンデンサ（18）の静電容量を非常に大
きくしていたが、大形になるとともに高価なものとなっ
ていた。なお、コンデンサ（18）およびＵ相の下アーム
半導体スイッチ（２）はＵ相用のものであるが、Ｖ相の
コンデンサ（図示せず）、Ｖ相の下アーム半導体スイッ
チ（３）、およびＷ相のコンデンサ（図示せず）、Ｗ相
の下アーム半導体スイッチ（４）についても同様であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパルス幅変調により直流を交流に変更するイン
バータ装置は以上のように構成されているので、例え
ば、電圧制御率を１より大きくした場合において、下ア
ーム半導体スイッチがオフしている期間が長くなると、
上アーム半導体スイッチ駆動回路の電源として機能して
いるコンデンサの両端の電圧が低下するので、上述のコ
ンデンサの静電容量を大きくし、電圧の低下を防止して
いるが、コンデンサが大形化し、高価になるという問題
点があった。

この発明は上記のような課題を解決するたになされた
もので、電圧制御率を１より大きくした場合において
も、上アーム半導体スイッチ駆動回路（14）の電源とし
て機能するコンデンサの両端の電圧が低下しないインバ
ータ装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明におけるインバータ装置は、上アームスイッ
チと下アームスイッチが直列に接続されたスイッチ直列
体を複数有し、それぞれのスイッチ直列体の上記上アー
ムスイッチと下アームスイッチは、それぞれスイッチ直
列体毎に与えられるスイッチ制御信号に基づき相補的に
オンオフし、複数のスイッチ直列体のそれぞれの上アー
ムスイッチと下アームスイッチの接続点からパルス幅変
調された交流出力が取り出されるスイッチ回路、 複数のスイッチ直列体のうちのいずれかのスイッチ直
列体の、上アームスイッチおよび下アームスイッチとし
ての、第１および第２スイッチをスイッチ制御信号に基
づき、それぞれ駆動する上アームスイッチ駆動部および
下アームスイッチ駆動部、 第２スイッチがオン時に充電され、上アームスイッチ
駆動部の電源として動作するコンデンサ、 第１スイッチと上記第２スイッチの接続点から取り出さ
れる交流出力と同じ周波数の電圧指令と電圧指令以上の
高い周波数を有するキャリア信号との大小を比較する電
圧比較手段、 電圧比較手段の出力に基づきキャリア信号が電圧指令
より大きい時は第２スイッチをオンさせ、小さい時はオ
フにさせる信号をスイッチ制御信号として出力するとと
もに、スイッチ制御信号により第２スイッチが所定時間
以上継続してオフになるときは第２スイッチを一時オン
にさせるようにスイッチ制御信号を補正するスイッチ動
作補正手段、を備えるようにしたものである。

また、上アームスイッチと下アームスイッチが直列に
接続されたスイッチ直列体を複数有し、それぞれスイッ
チ直列体の上アームスイッチと下アームスイッチは、そ
れぞれのスイッチ直列体毎に与えられるスイッチ制御信
号に基づき相補的にオンオフし、複数のスイッチ直列体
のそれぞれの上アームスイッチと下アームスイッチの接
続点からパルス幅変調された交流出力が取り出されるス
イッチ回路、 複数のスイッチ直列体のうちのいずれかのスイッチ直
列体の、上アームスイッチおよび下アームスイッチとし
ての、第１および第２スイッチをスイッチ制御信号に基
づき、それぞれ駆動する上アームスイッチ駆動部および
下アームスイッチ駆動部、 第２スイッチがオン時に充電され、上アームスイッチ
駆動部の電源として動作するコンデンサ、 第１スイッチと第２スイッチの接続点から取り出され
る交流出力と同じ周波数の電圧指令と電圧指令以上の高
い周波数を有するキャリア信号との大小を比較し、キャ
リア信号が電圧指令より大きい時は第２スイッチをオン
にさせ、小さい時はオフにさせる信号をスイッチ制御信
号として、第２スイッチを駆動する下アームスイッチ駆
動部に出力する電圧比較手段、 キャリア信号の振幅より小さい所定値に比べ電圧指令
が大きい部分があれば、この大きい部分を所定値に制限
し、電圧指令を飽和波形とする電圧指令制限手段、 を備えるようにしたものである。

〔作用〕

上述の構成のインバータ装置においては、スイッチ動
作補正手段により、電圧比較手段の出力に基づきキャリ
ア信号が電圧指令より大きい時は下アームスイッチをオ
ンにさせ、小さい時はオフにさせる信号をスイッチ制御
信号として出力するとともに、スイッチ制御信号により
下アームスイッチが所定時間以上継続してオフになると
きは下アームスイッチを一時オンにさせるようにスイッ
チ制御信号が補正され、下アームスイッチがオンした時
に充電され、上アームスイッチ駆動部の電源として動作
するコンデンサの端子間電圧の低下が防止される。

また、電圧比較手段により、下アームスイッチと上ア
ームスイッチの接続点から取り出される交流出力と同じ
周波数の電圧指令と、この電圧指令以上の高い周波数を
有するキャリア信号との大小を比較し、キャリア信号が
電圧指令より大きい時は下アームスイッチをオンにさ
せ、小さい時はオフにさせる信号がスイッチ制御信号と
して下アームスイッチ駆動部に出力されるとともに、電
圧指令制限手段により、上述の電圧指令はキャリア信号
の振幅より小さい所定値に比べ電圧指令が大きい部分が
ない飽和波形にされ、下アームスイッチはキャリア信号
の周期でオンされ、下アームスイッチがオンした時に充
電され上アームスイッチ駆動部の電源として動作するコ
ンデンサの端子間電圧の低下が防止される。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例によるインバータ装置のブロ
ック図である。図において、（40）はＵ相の電圧比較器
（34）の出力とＵ相のNOT回路（37）およびＵ相の上ア
ーム半導体スイッチ駆動回路（16）の入力の間に挿入さ
れたＵ相のスイッチ動作補正手段、例えば、Ｕ相のスイ
ッチ動作補正部である。

第２図は、Ｕ相のスイッチ動作補正部（40）の詳細を
示すブロック図である。図において、（40a）はＵ相の
電圧比較器（34）の出力を入力とし入力が“1"のときに
カウントし、所定期間カウントすると出力信号を発生す
るカウンタ、（40b）はこのカウンタが発生した出力信
号をトリガとして所定のパルス幅信号を出力するワンシ
ョットパルス発生部、（40c）はワンショットパルス発
生部（40b）からワンショットパルスが出力されている
間出力を“0"にし、通常はＵ相の電圧比較器（34）を出
力する切換回路である。

次に、第３図によりＵ相のスイッチ動作補正部（40）
の動作について詳細に説明する。カウンタ（40a）は入
力が“0"のときリセットされ、入力が“1"のときカウン
トする。

第３図の（3a）はカウンタ（40a）の入力信号であ
り、（3b）はカウンタ（40a）のカウンタの状態を示し
ている。カウンタ（40a）の内容が最大値（3b1）になっ
たとき（3c）に示されるように、カウンタ（40a）は、
パルスを出力し、同時にカウンタ（40a）の内容が０に
リセットされる。

さらに、カウンタ（40a）の入力信号が“1"の状態が
続くときは、同様の動作を繰返す。

ワンショットパルス発生部（40b）は、カウンタ（40
a）が出力した上述のパルスをトリガとして、（3d）に
示されるように所定のパルス幅を有するパルスを発生す
る。切換回路（40c）はワンショットパルス発生部（40
b）からパルスが出力されている間“0"を出力し、Ｕ相
の下アームスイッチ駆動部、例えば、Ｕ相の下アーム半
導体スイッチ駆動回路（15）の入力を“1"にし、Ｕ相の
下アーム半導体スイッチ（２）をオンにし、Ｕ相のコン
デンサ（18）を充電する。Ｕ相のコンデンサ（18）はＵ
相の下アーム半導体スイッチ（２）がオフの間Ｕ相の上
アームスイッチ駆動部（16）の電源として動作し、時間
の経過とともに端子電圧は低下する。（3e）はＵ相のコ
ンデンサ（18）の端子間電圧の変化を示す図であり、
（3e1）はＵ相のコンデンサ（18）の端子間電圧、（3e
2）は（3d）に示されるパルスが与えられない場合のＵ
相のコンデンサ（18）の端子間電圧の低下分を示し、
（3e3）は（3d）に示されるパルスが与えられた場合の
Ｕ相のコンデンサ（18）の端子間電圧の低下分を示して
いる。（3e）に示されるようにＵ相のスイッチ動作補正
部（40）により、Ｕ相のコンデンサ（18）の端子間電圧
の低下が減少する。

Ｖ相、およびＷ相についてもそれぞれＶ相のスイッチ
動作補正部（41）、およびＷ相のスイッチ動作補正部
（42）がＵ相についてと同様に設けられ、同様に動作し
ている。

なお、Ｕ相のスイッチ動作補正部（40）、Ｖ相のスイ
ッチ動作補正部（41）、およびＷ相のスイッチ動作補正
部（42）が設けられている他は、第１図は従来例を示す
第10図と同じである。

次に、この発明の他の一実施例について、第４図〜第
７図により説明する。第４図はインバータ装置全体のブ
ロック図であり、図において、（60）はＵ相の電圧指令
発生部（30）から出力されたＵ相の電圧指令とキャリア
信号発生部（33）から出力されるキャリア信号の振幅を
示す電圧（401）が入力され、上述のＵ相の電圧指令の
電圧と、上述のキャリア信号の振幅を示す電圧（401）
とを比較し、上述のＵ相の電圧指令の方が大きい時間
が、あらかじめ設定された一定時間を越える毎に、所定
時間“1"レベルを出力するＵ相の飽和パルス発生部であ
り、（50）はＵ相の飽和パルス発生部（60）から“1"レ
ベルが出力されたとき、出力を“0"にし、通常は、電圧
比較器（34）の出力信号を出力するように切換えるＵ相
の切換部である。なお、Ｕ相の飽和パルス発生部（60）
とＵ相の切換部（50）によりＵ相のスイッチ動作補正部
（90）が構成される。

第５図は第４図の動作を示す図であり、第５図におい
て、（5a）はＵ相の電圧指令（1501）、Ｖ相の電圧指令
（1502）、Ｗ相の電圧指令、およびキャリア信号（110
4）を示し、（5b）はＵ相の電圧比較器（34）の出力波
形、（5c）はＵ相の電圧指令の電圧が、キャリア信号
（1104）の振幅より大きいとき“1"になる信号を示し、
（5d）は（5c）の信号があらかじめ設定された一定時間
（5d1）を越える毎に所定時間“1"レベルを出力するＵ
相の飽和パルス発生部（60）の出力波形、（5e）はＵ相
の切換部（50）の出力波形を示している。

第６図の（6a）は、Ｕ相のコンデンサ（18）の端子間
電圧とＵ相の電圧比較器（34）の出力波形を対比して示
した図であり、（6a0）はＵ相の電圧比較器（34）の出
力波形、（6a1）はＵ相のコンデンサ（18）の端子間電
圧、（6a2）はＵ相のコンデンサ（18）の端子間電圧の
低下分を示している。

また、第６図の（6b）は第４図におけるＵ相のコンデ
ンサ（18）の端子電圧とＵ相の切換部（50）の出力波形
を対比して示した図であり、（6b0）はＵ相の切換部（5
0）の出力波形、（6b1）はＵ相のコンデンサ（18）の端
子間電圧、（6b2）はＵ相のコンデンサ（18）の端子間
電圧の低下分を示している。第６図に示されるようにし
第４図に示されるインバータ装置においては、Ｕ相のコ
ンデンサ（18）の端子間電圧の低下は減少している。

第７図は、第５図における（5c）の波形において“1"
の状態が長く続いたときのＵ相の飽和パルス発生部（6
0）の出力波形を示し、第７図の（7c）はＵ相の電圧指
令部（30）の出力電圧がキャリア信号（1104）の振幅よ
り大きいとき“1"になる信号、（7d）のＵ相の飽和パル
ス発生部（60）の出力波形を示している。 第４図に示
されるインバータ装置に関して、Ｕ相については以上に
説明したが、Ｖ相、Ｗ相についてもＵ相と同様である。
第４図において、（51）はＶ相の切換部、（52）はＷ相
の切換部、（61）はＶ相の飽和パルス発生部、（62）は
Ｗ相の飽和パルス発生部であり、それぞれ、Ｕ相に置お
ける場合と同様に接続され、Ｖ相における場合と同様に
動作している。なお、Ｖ相の飽和パルス発生部（61）と
Ｖ相の切換部（51）によりＶ相のスイッチ動作補正部
（91）が構成され、Ｗ相の飽和パルス発生部（62）とＷ
相の切換部（52）によりＷ相のスイッチ動作補正部（9
2）が構成されている。

また、第１図、および第４図に示されるインバータ装
置において、下アーム半導体スイッチ（２）〜（４）に
ついてのみオフする時間が所定時間を越える毎に所定時
間オンさせるものとして説明したが、負荷に流れる電流
が正負非対称になるのを低減したときは、上アーム半導
体スイッチ（５）〜（７）についてもオフする時間が所
定時間を越える毎に強制的に所定時間オンさせるように
してもよい。

次に、この発明に他の一実施例として、第８図に示さ
れるインバータ装置について説明する。図において、
（70）はＵ相の電圧指令発生部（30）の出力波形のう
ち、キャリア信号発生部（33）から出力されるキャリア
信号の最大値より小さめに設定された電圧上限値より大
きい部分を、上述の電圧上限値に制限するとともに、上
述のキャリア信号の最小値より大きめに設定された電圧
下限値より小さい部分を、上述な電圧下限値に制限する
Ｕ相の電圧指令制限手段、例えば、Ｕ相の電圧指令制限
部である。

第９図は、第８図に示されるインバータ装置の動作を
示すための図であり、図において、（9a）はキャリア信
号（1104）、（1901）はＵ相の電圧指令発生部（30）の
出力波形、（1902）はＶ相の電圧発生部（31）の出力波
形、（1903）はＷ相の電圧指令発生部（32）の出力波
形、（901）は電圧上限値、（902）は電圧下限値を示し
ている。（9b）は電圧比較器（34）の出力波形を示し、
（9c）において、（9c1）はＵ相のコンデンサ（18）の
端子間電圧、（9c1）はＵ相のコンデンサ（18）の端子
間電圧の低下分、（9c3）は第８図においてＵ相の電圧
指令制限部（70）を用いない場合、すなわち従来例の第
10図の回路を用いた場合のＵ相のコンデンサ（18）の端
子間の低下分を示している。（9c）に示されるように従
来例に比べ、Ｕ相のコンデンサ（18）の端子間電圧の低
下分は大幅に減少している。

なお、Ｕ相のコンデンサ（18）の端子間電圧の低下を
防止しているのは、Ｕ相の電圧指令発生部（30）の出力
波形のうち電圧上限値（901）より大きい部分を電圧上
限値（901）に制限したことによるものであり、電圧下
限値（902）より小さい部分を電圧下限値（902）に制限
したことによるものではないので、電圧下限値（902）
による制限を行なわなくてもよい。

また、第８図、第９図についての上述の説明はＵ相に
ついてのみであるが、第８図に示されるようにＶ相、Ｗ
相についても、それぞれＶ相の電圧指令制限部（71）、
Ｗ相の電圧指令制限部（72）があり、Ｕ相の電圧指令制
限部（70）と同様の機能を有し、同様に動作している。

さらに、第１図、第４図、および第８図に示される下
アーム半導体スイッチ（２）、（３）、（４）、上アー
ム半導体スイッチ（５）、（６）、（７）は、IGBT、パ
ーワMOSFETを含むいずれのスイッチ素子であってもよ
い。

また、第１図、第４図、および第８図に示される直流
電源（17）はＵ相、Ｖ相、およびＷ相の共用電源になっ
ているが、それぞれ別個に設けてもよい。

さらに、第１図、第４図、および第８図に示されるキ
ャリア信号発生部（33）から出力されるキャリア信号
（1104）は第５図（5a）はおよび、第９図（9a）におい
ては、三角波の交流波形で図示されているが、据歯状の
交流波形であってもよい。

また、第１図、第４図、および第８図に示されるイン
バータ装置における回路ブロックとしてのＵ相、Ｖ相、
およびＷ相の電圧指令発生部（30）、（31）、（32）、
Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧比較器（34）、（35）、
（36）、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のスイッチ動作補正部
（40）、（41）、（42）、（90）、（91）、（92）、Ｕ
相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令制限部（70）、（7
1）、（72）、およびキャリア信号発生部（33）は、CPU
とメモリとによりソフトウェア上に構成したものであっ
てもよい。

さらに、第１図、第４図、および第８図に示されるイ
ンバータ装置は三相交流におけるインバータ装置である
が、単相交流のインバータ装置であってもよい。なお、
単相交流のインバータ装置は、三相交流のインバータ装
置において、Ｗ相に関する回路をとり除き、Ｕ相の電圧
指令発生部（30）を単相の電圧指令発生部とし、Ｖ相の
電圧指令発生部（31）は上述の単相の電圧指令発生部の
発生する電圧指令と180゜位相の異る電圧指令を発生す
るようにしたものである。

〔発明の効果〕

以上のように、上アームスイッチと下アームスイッチ
が直列に接続されたスイッチ直列体を複数有し、上アー
ムスイッチと下アームスイッチはそれぞれのスイッチ直
列体について、相補的に所定のタイミングでオンオフす
るとともに、複数のスイッチ直列体のそれぞれの上アー
ムスイッチと下アームスイッチの接続点からパルス幅変
調された交流出力が取り出されるスイッチ回路における
下アームスイッチが、少くとも所定時間間隔でオンオフ
するようにすることにより、下アームスイッチがオンし
た時に充電され、下アームスイッチと直列に接続された
上アームスイッチを駆動する上アームスイッチ駆動部の
電源として動作するコンデンサの端子間電圧の低下が防
止されるようにしたので、上述のコンデンサの容量は小
さいものを用いても正常に動作するインバータ装置が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発生の一実施例を示すインバータ装置のブ
ロック図、第２図は、第１図において、Ｕ相のスイッチ
動作補正部の詳細を示すブロック図、第３図は第１図に
示されるインバータ装置の動作説明図、第４図はこの発
明の他の一実施例を示すインバータ装置のブロック図、
第５図〜第７図は第４図に示されるインバータ装置の動
作説明図、第８図はこの発明のさらに別の一実施例を示
すインバータ装置のブロック図、第９図は第８図に示さ
れるインバータ装置の動作説明図である。 第10図は従来のインバータ装置のブロック図、第11図〜
第12図は第10図に示されるインバータ装置の動作説明
図、第13図は、第10図において、Ｕ相の上アーム半導体
スイッチ駆動回路の電源として動作するコンデンサの充
電経路を示す図、第14図は第10図に示されるインバータ
装置の動作説明図である。 図において、（１）は直流電源、（２）〜（４）はそれ
ぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相の下アーム半導体スイッ
チ、（５）〜（７）はそれぞれＵ相、Ｖ相、よびＷ相の
上アーム半導体スイッチ、（16）はＵ相の上アーム半導
体スイッチ駆動回路、（18）はＵ相のコンデンサ、（3
4）〜（36）はそれぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧
比較器、（40）、（90）はＵ相のスイッチ動作補正部、
（41）、（91）はＶ相のスイッチ動作補正部、（42）、
（92）はＷ相のスイッチ動作補正部、（70）〜（72）は
それぞれＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧指令制限部であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上アームスイッチと下アームスイッチが直
   列に接続されたスイッチ直列体を複数有し、それぞれ上
   記スイッチ直列体の上記上アームスイッチと下アームス
   イッチは、それぞれの上記スイッチ直列体毎に与えられ
   るスイッチ制御信号に基づき相補的にオンオフし、複数
   の上記スイッチ直列体のそれぞれの上記上アームスイッ
   チと下アームスイッチの接続点からパルス幅変調された
   交流出力が取り出されるスイッチ回路、 上記複数のスイッチ直列体のうちのいずれかのスイッチ
   直列体の、上記上アームスイッチおよび上記下アームス
   イッチとしての、第１および第２スイッチを上記スイッ
   チ制御信号に基づき、それぞれ駆動する上アームスイッ
   チ駆動部および下アームスイッチ駆動部、 上記第２スイッチがオン時に充電され、上記上アームス
   イッチ駆動部の電源として動作するコンデンサ、 上記第１スイッチと上記第２スイッチの接続点から取り
   出される上記交流出力と同じ周波数の電圧指令と上記電
   圧指令以上の高い周波数を有するキャリア信号との大小
   を比較する電圧比較手段、 上記電圧比較手段の出力に基づき上記キャリア信号が上
   記電圧指令より大きい時は上記第２スイッチがオンにさ
   せ、小さい時はオフにさせる信号を上記スイッチ制御信
   号として出力するとともに、上記スイッチ制御信号によ
   り上記第２スイッチが所定時間以上継続してオフになる
   ときは上記第２スイッチを一時オンにさせるように上記
   スイッチ制御信号を補正するスイッチ動作補正手段、を
   備えたインバータ装置。
2. 【請求項２】上アームスイッチと下アームスイッチが直
   列に接続されたスイッチ直列体を複数有し、それぞれの
   上記スイッチ直列体を上記上アームスイッチと下アーム
   スイッチは、それぞれの上記スイッチ直列体毎に与えら
   れるスイッチ制御信号に基づき相補的にオンオフし、複
   数の上記スイッチ直列体のそれぞれの上記上アームスイ
   ッチと下アームスイッチの接続点からパルス幅変調され
   た交流出力が取り出されるスイッチ回路、 上記複数のスイッチ直列体のうちのいずれかのスイッチ
   直列体の、上記上アームスイッチおよび上記下アームス
   イッチとしての、第１および第２スイッチを上記スイッ
   チ制御信号に基づき、それぞれ駆動する上アームスイッ
   チ駆動部および下アームスイッチ駆動部、 上記第２スイッチがオン時に充電され、上記上アームス
   イッチ駆動部の電源として動作するコンデンサ、 上記第１スイッチと上記第２スイッチの接続点から取り
   出される上記交流出力と同じ周波数の電圧指令と上記電
   圧指令以上の高い周波数を有するキャリア信号との大小
   を比較し、上記キャリア信号が上記電圧指令より大きい
   時は上記第２スイッチをオンにさせ、小さい時はオフに
   させる信号を上記スイッチ制御信号として、上記第２ス
   イッチを駆動する下アームスイッチ駆動部に出力する電
   圧比較手段、 上記キャリア信号の振幅より小さい所定値に比べ上記電
   圧指令が大きい部分があれば、この大きい部分を上記所
   定値に制限し、上記電圧指令を飽和波形とする電圧指令
   制限手段、を備えたインバータ装置。