JP2726712B2 - DC / AC inverter - Google Patents

DC / AC inverter

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JP2726712B2
JP2726712B2 JP1214302A JP21430289A JP2726712B2 JP 2726712 B2 JP2726712 B2 JP 2726712B2 JP 1214302 A JP1214302 A JP 1214302A JP 21430289 A JP21430289 A JP 21430289A JP 2726712 B2 JP2726712 B2 JP 2726712B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 無停電電源装置でコンデンサ入力形の整流負荷回路に
交流電圧を出力するDC/ACインバータに関し、 力率を改善することによって見掛け上の容量をほぼ定
格容量にできるDC/ACインバータを提供することを目的
とし、 直流電圧をパルス幅変調回路で交流電圧に変換してト
ランスを介してコンデンサ入力形の整流負荷回路に出力
するDC/ACインバータにおいて、前記整流負荷回路に流
れる電流を検出する電流検出部と、該電流検出部の出力
信号の大きさに応じてパルス幅の分布が変化する制御パ
ルス信号を出力する制御回路と、該制御回路から出力さ
れる制御信号に従って前記パルス幅変調回路を駆動する
駆動回路を設け、負荷が重くなるのに応じて前記パルス
幅の分布を正弦波から矩形波に変化させて力率を改善す
るように構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] Regarding a DC / AC inverter that outputs an AC voltage to a rectifier load circuit of a capacitor input type in an uninterruptible power supply, the apparent capacity is improved to almost the rated capacity by improving the power factor. A DC / AC inverter that converts a DC voltage into an AC voltage with a pulse width modulation circuit and outputs the converted voltage to a capacitor input type rectifier load circuit via a transformer. A current detection unit for detecting a current flowing in the circuit, a control circuit for outputting a control pulse signal whose pulse width distribution changes according to the magnitude of an output signal of the current detection unit, and a control output from the control circuit A driving circuit for driving the pulse width modulation circuit according to a signal is provided, and the power factor is improved by changing the distribution of the pulse width from a sine wave to a rectangular wave as the load increases. The configuration is as follows.

[産業上の利用分野] 本発明は、無停電電源装置で用いられるDC/ACインバ
ータに関するものであり、更に詳しくは、力率が改善で
きるDC/ACインバータに関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a DC / AC inverter used in an uninterruptible power supply, and more particularly, to a DC / AC inverter capable of improving a power factor.

無停電電源装置は、一時的な停電も許されない交換局
をはじめとする各種の分野で広く用いられている。
Uninterruptible power supplies are widely used in various fields, such as exchanges where temporary power outages are not allowed.

例えば交換局では、一時的な停電も許されない交流負
荷に交流電圧を供給するにあたって、交流電源の出力電
圧が整流平滑された直流電圧及び蓄電池から出力される
直流電圧を共通のDC/ACインバータに加え、該DC/ACイン
バータから出力される交流電圧を交流負荷に供給するこ
とが行われている。
For example, in an exchange, when supplying an AC voltage to an AC load in which a temporary power failure is not permitted, the DC voltage output from the storage battery and the DC voltage obtained by rectifying and smoothing the output voltage of the AC power supply are supplied to a common DC / AC inverter. In addition, an AC voltage output from the DC / AC inverter is supplied to an AC load.

[従来の技術] 第8図は、従来のDC/ACインバータの一例を示すブロ
ック図である。図において、直流電圧はパルス幅変調回
路1でパルス幅変調信号に変換された後、トランス2を
介してコンデンサ入力形の整流負荷回路3に加えられ
る。
[Prior Art] FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional DC / AC inverter. In the figure, a DC voltage is converted to a pulse width modulation signal by a pulse width modulation circuit 1 and then applied to a capacitor input type rectification load circuit 3 via a transformer 2.

ところで、従来のこのようなDC/ACインバータにおけ
るパルス幅変調回路1は、第9図に示すように、パルス
幅の分布が負荷電流の大小に拘らず常に正弦波vになる
パルス幅信号を出力するように駆動されていた。
By the way, as shown in FIG. 9, the pulse width modulation circuit 1 in such a conventional DC / AC inverter outputs a pulse width signal whose pulse width distribution always becomes a sine wave v regardless of the magnitude of the load current. Had been driven to be.

一方、整流負荷回路3を流れる出力電流Iiに着目する
と、コンデンサへのチャージアップのために、第10図の
Iiに示すように、整流負荷回路3に印加される正弦波出
力電圧Viに対して位相がずれたピーク電流として流れる
ことになる。なお、破線は該ピーク電流Iiの等価正弦波
電流を示し、Vdは整流出力電圧を示している。
On the other hand, paying attention to the output current Ii flowing through the rectifier load circuit 3, in order to charge up the capacitor, FIG.
As indicated by Ii, the peak current flows out of phase with respect to the sine wave output voltage Vi applied to the rectifier load circuit 3. The broken line indicates the equivalent sine wave current of the peak current Ii, and Vd indicates the rectified output voltage.

[発明が解決しようとする課題] しかし、このように電圧Viと電流Iiの位相が等しくな
いことから力率が低下し、0.5程度になってしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] However, since the phases of the voltage Vi and the current Ii are not equal, the power factor decreases to about 0.5.

すなわち、例えば1KVAの出力容量を持ったインバータ
を考えると、その出力として取り出せる容量は、力率が
1の純抵抗負荷を接続した場合にその出力として取り出
せる容量は、 1KVA×1=1KW になるが、コンデンサ入力形の整流負荷回路3を接続し
た場合には、 1KVA×0.5=500W になり、見掛け上半分の容量になってしまう。
That is, for example, when an inverter having an output capacity of 1 KVA is considered, the capacity that can be taken out as an output when a pure resistance load with a power factor of 1 is connected is 1 KVA × 1 = 1 KW. When a rectifying load circuit 3 of the capacitor input type is connected, 1 KVA × 0.5 = 500 W, which is apparently a half capacity.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであ
り、力率を改善することによって見掛け上の容量をほぼ
定格容量にできるDC/ACインバータを提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a DC / AC inverter in which an apparent capacity can be made almost a rated capacity by improving a power factor.

[課題を解決するための手段] 第1図は本発明のDC/ACインバータの原理ブロック図
であり、第8図と同一のものには同一の符号を付して示
している。図において、コンデンサ入力形の整流負荷回
路3に流れる負荷電流は電流検出部4で検出され、その
出力信号は制御回路5に加えられる。該制御回路5は、
検出信号の値,すなわち負荷電流の大小に応じてパルス
幅変調回路1から出力されるパルス幅信号のパルス幅の
分布が予め設定されている分布になるようにパルス幅変
調回路1の駆動回路6を制御する。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a principle block diagram of a DC / AC inverter of the present invention, and the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals. In the figure, a load current flowing through a rectifier load circuit 3 of a capacitor input type is detected by a current detection unit 4, and an output signal thereof is applied to a control circuit 5. The control circuit 5
The drive circuit 6 of the pulse width modulation circuit 1 has a pulse width distribution of a pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 according to the value of the detection signal, that is, the magnitude of the load current, so that the distribution of the pulse width becomes a predetermined distribution. Control.

[作用] パルス幅変調回路1から出力されるパルス幅信号のパ
ルス幅の分布は、整流負荷回路3に流れる負荷電流が小
さい軽負荷状態では従来と同様な正弦波になり、負荷が
重くなるのに従って矩形波に近付き、最終的には第2図
に示すような矩形波になるように制御される。
[Operation] The distribution of the pulse width of the pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 becomes a sine wave similar to the conventional one in a light load state where the load current flowing through the rectification load circuit 3 is small, and the load becomes heavy. , And is controlled so as to finally become a rectangular wave as shown in FIG.

パルス幅変調回路1から出力されるパルス幅信号のパ
ルス幅の分布が第2図に示すような矩形波になることに
より整流負荷回路3に流れる負荷電流Iiの位相は第3図
に示すように矩形波電圧vの位相と等しくなって力率は
改善され、インバータの出力容量を最大限利用すること
ができる。
When the distribution of the pulse width of the pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 becomes a rectangular wave as shown in FIG. 2, the phase of the load current Ii flowing through the rectification load circuit 3 becomes as shown in FIG. The power factor is improved by being equal to the phase of the rectangular wave voltage v, and the output capacity of the inverter can be used to the maximum.

[実施例] 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第4図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
第1図と同一のものには同一の符号を付して示してい
る。図において、パルス幅変調回路1は4個のトランジ
スタQ1〜Q4で構成されている。すなわち、トランジスタ
Q1,Q2のコレクタは正極性電源線+Lに接続され、トラ
ンジスタQ3,Q4のエミッタは負極性電源線−Lに接続さ
れ、トランジスタQ2のエミッタとトランジスタQ3のコレ
クタはトランス2の1次巻線n1の一端に接続され、トラ
ンジスタQ1のエミッタとトランジスタQ4のコレクタはト
ランス2の1次巻線n1の他端に接続されている。各トラ
ンジスタQ1〜Q4のベースには駆動回路6から個別に駆動
信号DRが加えられている。
FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, a pulse width modulation circuit 1 is composed of four transistors Q1 to Q4. That is, the transistor
The collectors of Q1 and Q2 are connected to the positive power supply line + L, the emitters of the transistors Q3 and Q4 are connected to the negative power supply line -L, and the emitter of the transistor Q2 and the collector of the transistor Q3 are connected to the primary winding n1 of the transformer 2. The emitter of the transistor Q1 and the collector of the transistor Q4 are connected to the other end of the primary winding n1 of the transformer 2. A drive signal DR is individually applied from the drive circuit 6 to the bases of the transistors Q1 to Q4.

制御回路5は、電流検出部4の出力信号の大きさに応
じた基準電圧RVを出力する出力電流検出器7と、負荷の
大小に拘らず一定の鋸歯波SWを出力する鋸歯波発生回路
8と、一方の入力端子に出力電流検出器7から出力され
る基準電圧RVが加えられ他方の入力端子に鋸歯波発生回
路8から出力される鋸歯波SWが加えられる比較器9とで
構成されている。該比較器9の出力信号COは駆動回路6
に加えられている。
The control circuit 5 includes an output current detector 7 that outputs a reference voltage RV according to the magnitude of an output signal of the current detection unit 4 and a sawtooth wave generation circuit 8 that outputs a constant sawtooth wave SW regardless of the size of the load. And a comparator 9 to which a reference voltage RV output from the output current detector 7 is applied to one input terminal and a sawtooth wave SW output from the sawtooth wave generation circuit 8 is applied to the other input terminal. I have. The output signal CO of the comparator 9 is
Has been added to

第5図〜第7図はそれぞれ第4図の動作を説明する波
形図であり、第5図は負荷が軽い状態の動作波形を示
し、第6図は負荷がやや重い状態の動作波形を示し、第
7図は最大負荷状態の動作波形を示している。
5 to 7 are waveform diagrams for explaining the operation of FIG. 4. FIG. 5 shows an operation waveform of a lightly loaded state, and FIG. 6 shows an operation waveform of a slightly heavily loaded state. FIG. 7 shows operation waveforms in the maximum load state.

すなわち、第5図に示すように負荷が軽い状態では、
出力電流検出器7から出力される基準電圧RVは比較的大
きく三角波状に変化する。これにより、比較器9の出力
信号のパルス幅は基準電圧RVが大きい状態では狭くな
り、基準電圧RVが小さい状態では広くなる。従って、パ
ルス幅変調回路1から出力されるパルス幅信号のパルス
幅の分布は正弦波状になり、出力電圧Viも正弦波状にな
る。
That is, as shown in FIG. 5, when the load is light,
The reference voltage RV output from the output current detector 7 changes in a relatively large triangular waveform. As a result, the pulse width of the output signal of the comparator 9 becomes narrow when the reference voltage RV is large, and becomes wide when the reference voltage RV is small. Accordingly, the distribution of the pulse width of the pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 is sinusoidal, and the output voltage Vi is also sinusoidal.

次に、第6図に示すように負荷がやや重い状態では、
出力電流検出器7から出力される基準電圧RVの三角波状
の変化は小さくなる。これにより、比較器9の出力信号
のパルス幅の変化も小さくなり、パルス幅変調回路1か
ら出力されるパルス幅信号のパルス幅の分布は矩形波に
近くなり、出力電圧Viも矩形波に近くなる。従って、力
率は第5図の状態よりも改善されることになる。
Next, as shown in FIG. 6, when the load is slightly heavy,
The change in the reference voltage RV output from the output current detector 7 in a triangular waveform becomes small. As a result, the change in the pulse width of the output signal of the comparator 9 is reduced, the distribution of the pulse width of the pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 is close to a rectangular wave, and the output voltage Vi is also close to a rectangular wave. Become. Therefore, the power factor is improved as compared with the state shown in FIG.

そして、第7図に示すように最大負荷状態になると出
力電流検出器7から出力される基準電圧RVは変化しなく
なって一定になる。これにより、比較器9の出力信号の
パルス幅も一定になり、パルス幅変調回路1から出力さ
れるパルス幅信号のパルス幅の分布は矩形波になって出
力電圧Viも矩形波になる。従って、力率は最大の状態に
改善されることになる。
Then, as shown in FIG. 7, when the maximum load state is reached, the reference voltage RV output from the output current detector 7 does not change and becomes constant. As a result, the pulse width of the output signal of the comparator 9 also becomes constant, the pulse width distribution of the pulse width signal output from the pulse width modulation circuit 1 becomes a rectangular wave, and the output voltage Vi also becomes a rectangular wave. Therefore, the power factor is improved to the maximum state.

[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明によれば、負荷が
重くなった時には出力電圧を矩形波にすることによって
力率を大幅に改善でき、見掛け上の容量をほぼ定格容量
にできるDC/ACインバータを提供することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, when the load becomes heavy, the output voltage can be made a rectangular wave to greatly improve the power factor, and the apparent capacity can be substantially reduced to the rated capacity. A DC / AC inverter that can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図及び第3図は最大負荷時の動作説明図、 第4図は本発明の一実施例を示すブロック図、 第5図〜第7図はそれぞれ第4図の動作を説明する波形
図、 第8図は従来のDC/ACインバータの一例を示すブロック
図、 第9図及び第10図はそれぞれ第8図の動作を説明する波
形図である。 第1図,第4図において、 1はパルス幅変調回路、 2はトランス、 3はコンデンサ入力形の整流負荷回路、 4は電流検出部、 5は制御回路、 6は駆動回路である。
FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams of the operation at the time of maximum load, FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 8 is a block diagram showing an example of a conventional DC / AC inverter, and FIGS. 9 and 10 are waveform diagrams respectively explaining the operation of FIG. . In FIGS. 1 and 4, 1 is a pulse width modulation circuit, 2 is a transformer, 3 is a rectifier load circuit of a capacitor input type, 4 is a current detector, 5 is a control circuit, and 6 is a drive circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直流電圧をパルス幅変調回路(1)で交流
電圧に変換してトランス(2)を介してコンデンサ入力
形の整流負荷回路(3)に出力するDC/ACインバータに
おいて、 前記整流負荷回路(3)に流れる電流を検出する電流検
出部(4)と、 該電流検出部(4)の出力信号の大きさに応じてパルス
幅の分布が変化する制御パルス信号を出力する制御回路
(5)と、 該制御回路(5)から出力される制御信号に従って前記
パルス幅変調回路(1)を駆動する駆動回路(6)を設
け、 負荷が重くなるのに応じて前記パルス幅の分布を正弦波
から矩形波に変化させて力率を改善することを特徴とす
るDC/ACインバータ。
1. A DC / AC inverter for converting a DC voltage into an AC voltage by a pulse width modulation circuit (1) and outputting to a capacitor input type rectification load circuit (3) via a transformer (2). A current detection unit (4) for detecting a current flowing through the load circuit (3); and a control circuit for outputting a control pulse signal whose pulse width distribution changes according to the magnitude of the output signal of the current detection unit (4). And (5) a driving circuit (6) for driving the pulse width modulation circuit (1) in accordance with a control signal output from the control circuit (5), and the pulse width distribution increases as the load increases. A DC / AC inverter characterized by improving the power factor by changing from a sine wave to a square wave.
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