JP2728915B2 - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- JP2728915B2 JP2728915B2 JP1014626A JP1462689A JP2728915B2 JP 2728915 B2 JP2728915 B2 JP 2728915B2 JP 1014626 A JP1014626 A JP 1014626A JP 1462689 A JP1462689 A JP 1462689A JP 2728915 B2 JP2728915 B2 JP 2728915B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H1/00—Constructional details of impedance networks whose electrical mode of operation is not specified or applicable to more than one type of network
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOSトランジスタをスイッチングすることに
より直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ
装置に関し、特に出力電圧に重畳する同相モードを高調
波成分を除去可能なインバータ装置に関する。
より直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ
装置に関し、特に出力電圧に重畳する同相モードを高調
波成分を除去可能なインバータ装置に関する。
本発明は、高周波放電励起型CO2ガスレーザ装置、あ
るいは高周波誘導加熱炉等の電源として利用され得る。
るいは高周波誘導加熱炉等の電源として利用され得る。
従来、高周波放電励起型CO2ガスレーザ装置、あるい
は高周波誘導加熱装置の電源としては、MOSトランジス
タをスイッチングして直流電力を所望の周波数の交流電
力に変換して出力する構成のインバート装置が使用され
ている。
は高周波誘導加熱装置の電源としては、MOSトランジス
タをスイッチングして直流電力を所望の周波数の交流電
力に変換して出力する構成のインバート装置が使用され
ている。
ところで、MOSトランジスタはドレイン、ソース間に
比較的大きな出力容量が存在する。出力容量はトランジ
スタを形成する際に寄生的に形成されるものであり、高
周波動作を行う場合には電力損失の原因ともなるが、他
方、この出力容量が配線のインダクタンスと共振するこ
とにより高周波が発生する。
比較的大きな出力容量が存在する。出力容量はトランジ
スタを形成する際に寄生的に形成されるものであり、高
周波動作を行う場合には電力損失の原因ともなるが、他
方、この出力容量が配線のインダクタンスと共振するこ
とにより高周波が発生する。
この高周波はMOSトランジスタのドレイン、アース間
の浮遊容量、及びMOSトランジスタと負荷との間に設け
られた整合用の絶縁トランスの一次、二次間の浮遊容量
を通して流れる。すなわち、出力の交流電圧に同相モー
ドで重畳する。
の浮遊容量、及びMOSトランジスタと負荷との間に設け
られた整合用の絶縁トランスの一次、二次間の浮遊容量
を通して流れる。すなわち、出力の交流電圧に同相モー
ドで重畳する。
この結果、MOSトランジスタのドレイン、ソース間に
印加される電圧波形のピーク値が上昇し、入力の直流電
圧のレベルが制限されて、充分な出力電力を得られな
い。
印加される電圧波形のピーク値が上昇し、入力の直流電
圧のレベルが制限されて、充分な出力電力を得られな
い。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
出力電圧に重畳する同相モードの高調波成分を除去し、
小型、高効率で大出力が可能なインバータ装置を提供す
ることを目的とする。
出力電圧に重畳する同相モードの高調波成分を除去し、
小型、高効率で大出力が可能なインバータ装置を提供す
ることを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、直流電源に接
続される一組の入力端子と、負荷に接続される一組の出
力端子と、前記入力端子の少なくとも一方の入力端子に
直列に接続されたインダクタンス素子と、前記インダク
タンス素子と前記入力端子の他方の端子に直列に接続さ
れ、所定の駆動信号に応答して単一周波数のスイッチイ
ング動作を行い、交流電圧を出力する少なくとも一個の
MOS（金属酸化物半導体）トランジスタと、前記交流電
圧を直流的に絶縁して前記出力端子に出力する絶縁トラ
ンスと、を具備したインバータ装置において、インダク
タンスが等しく、互いに磁気的に密に結合された二つの
コイルを有する伝送トランスを設け、前記伝送トランス
の二つのコイルの前記絶縁トランスの二次側の端子と前
記出力端子に極性を一致させてそれぞれ接続したことを
特徴とするインバータ装置が提供される。
続される一組の入力端子と、負荷に接続される一組の出
力端子と、前記入力端子の少なくとも一方の入力端子に
直列に接続されたインダクタンス素子と、前記インダク
タンス素子と前記入力端子の他方の端子に直列に接続さ
れ、所定の駆動信号に応答して単一周波数のスイッチイ
ング動作を行い、交流電圧を出力する少なくとも一個の
MOS（金属酸化物半導体）トランジスタと、前記交流電
圧を直流的に絶縁して前記出力端子に出力する絶縁トラ
ンスと、を具備したインバータ装置において、インダク
タンスが等しく、互いに磁気的に密に結合された二つの
コイルを有する伝送トランスを設け、前記伝送トランス
の二つのコイルの前記絶縁トランスの二次側の端子と前
記出力端子に極性を一致させてそれぞれ接続したことを
特徴とするインバータ装置が提供される。
伝送トランスのインピーダンスは、正相モードの正規
の交流電圧に対しては無視できる程小さい。しかし、高
調波電圧は同相モードであり、この高調波電圧に対して
は伝送トランスは極めて高インピーダンスを示し、電流
経路を形成させない。これにより、MOSトランジスタの
ドレイン、ソース間に印加される電圧の波形歪みが減少
し、ピーク値が減少する。
の交流電圧に対しては無視できる程小さい。しかし、高
調波電圧は同相モードであり、この高調波電圧に対して
は伝送トランスは極めて高インピーダンスを示し、電流
経路を形成させない。これにより、MOSトランジスタの
ドレイン、ソース間に印加される電圧の波形歪みが減少
し、ピーク値が減少する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例のインバータ装置の回路図
である。図において、インバータ装置１の入力端子a1及
びa2には直流電源が接続され、チョークコイルRFCを通
してＮチャンネル型のMOSトランジスタFET1〜FET4に所
定の直流電圧が供給される。これらのMOSトランジスタ
は絶縁シートを介してアースに接続されたヒートシンク
に固定されている。MOSトランジスタのベース部分はド
レインに相当し、したがってドレイン、アース間には浮
遊容量Cs1〜Cs4が存在する。
である。図において、インバータ装置１の入力端子a1及
びa2には直流電源が接続され、チョークコイルRFCを通
してＮチャンネル型のMOSトランジスタFET1〜FET4に所
定の直流電圧が供給される。これらのMOSトランジスタ
は絶縁シートを介してアースに接続されたヒートシンク
に固定されている。MOSトランジスタのベース部分はド
レインに相当し、したがってドレイン、アース間には浮
遊容量Cs1〜Cs4が存在する。
MOSトランジスタFET1〜FET4の各ゲートには、それぞ
れ駆動信号Vg1〜Vg4が与えられる。駆動信号Vg1とVg4は
同一信号、駆動信号Vg2とVg3は同一信号であり、且つこ
れらの二つの種類の駆動信号は互いに180゜位相がずれ
ている。これにより、MOSトランジスタFET1及びMOSトラ
ンジスタFET4と、MOSトランジスタFET2及びMOSトランジ
スタFET3とが交互にオン、オフして高周波の交流電圧Es
が発生し、絶縁トランスＴ、伝送トランスCHを通して、
出力端子b1及びb2に接続された負荷Loに電流が流れる。
負荷Loは高周波放電励起型CO2レーザの放電管、あるい
は高周波誘導加熱炉等である。
れ駆動信号Vg1〜Vg4が与えられる。駆動信号Vg1とVg4は
同一信号、駆動信号Vg2とVg3は同一信号であり、且つこ
れらの二つの種類の駆動信号は互いに180゜位相がずれ
ている。これにより、MOSトランジスタFET1及びMOSトラ
ンジスタFET4と、MOSトランジスタFET2及びMOSトランジ
スタFET3とが交互にオン、オフして高周波の交流電圧Es
が発生し、絶縁トランスＴ、伝送トランスCHを通して、
出力端子b1及びb2に接続された負荷Loに電流が流れる。
負荷Loは高周波放電励起型CO2レーザの放電管、あるい
は高周波誘導加熱炉等である。
一方、MOSトランジスタFET1〜FET4の出力容量Co1〜Co
4と配線のインダクタンスL1〜L4によって、スイッチン
グ時毎に図示していない同相モードの高調波電圧Ehが発
生する。
4と配線のインダクタンスL1〜L4によって、スイッチン
グ時毎に図示していない同相モードの高調波電圧Ehが発
生する。
ここで、伝送トランスCHのコイルCH1とCH2はインダク
タンスが等しく、互いに磁気的に密に結合され、且つ互
いの極性を一致させて線路に挿入されている。したがっ
て、正相モードの電圧に対してはインピーダンスは無視
できる程小さいが、同相モードの電圧に対しては極めて
高インピーダンスを示す。
タンスが等しく、互いに磁気的に密に結合され、且つ互
いの極性を一致させて線路に挿入されている。したがっ
て、正相モードの電圧に対してはインピーダンスは無視
できる程小さいが、同相モードの電圧に対しては極めて
高インピーダンスを示す。
交流電圧Esと高調波電圧Ehとの関係を第２図の等価回
路で説明する。なお、絶縁トランスＴの正相モードにお
けるインピーダンスや抵抗等の各定数は省略する。図に
おいて、交流電圧Esが負荷Loに印加され、電流Isが流れ
る。
路で説明する。なお、絶縁トランスＴの正相モードにお
けるインピーダンスや抵抗等の各定数は省略する。図に
おいて、交流電圧Esが負荷Loに印加され、電流Isが流れ
る。
高調波電圧Ehは、MOSトランジスタFET1〜FET4の浮遊
容量Cs1〜Cs4の並列回路と、絶縁トランスＴの一次、二
次間の浮遊容量Cs5と、伝送トランスCHの同相モードに
対するインダクタンスLchとの直列回路を介して、交流
電圧Esの電流径路に接続される。
容量Cs1〜Cs4の並列回路と、絶縁トランスＴの一次、二
次間の浮遊容量Cs5と、伝送トランスCHの同相モードに
対するインダクタンスLchとの直列回路を介して、交流
電圧Esの電流径路に接続される。
しかし、先に述べたようにインダクタンスLchの値は
極めて大きいので、実質的に高調波電圧Ehによる電流は
殆ど流れない。すなわち、高調波電圧Ehは交流電圧Esに
は重畳されない。
極めて大きいので、実質的に高調波電圧Ehによる電流は
殆ど流れない。すなわち、高調波電圧Ehは交流電圧Esに
は重畳されない。
第３図はMOSトランジスタのドレイン、ソース間の電
圧波形を示したグラフである。図において、20は従来の
インバータ装置における電圧波形であり、同相モードの
高調波が重畳している。これに対し、本発明の一実施例
のインバータ装置における電圧波形21は略正弦波であ
り、電圧波形のピーク値Vf1は電圧波形20のピーク値Vf0
に比して約3/4程度に低下している。
圧波形を示したグラフである。図において、20は従来の
インバータ装置における電圧波形であり、同相モードの
高調波が重畳している。これに対し、本発明の一実施例
のインバータ装置における電圧波形21は略正弦波であ
り、電圧波形のピーク値Vf1は電圧波形20のピーク値Vf0
に比して約3/4程度に低下している。
したがって、従来よりも入力の直流電圧のレベルを上
げることができ、より大きな出力電力が得られる。
げることができ、より大きな出力電力が得られる。
なお、上記の説明では伝送トランスを絶縁トランスの
二次側と負荷との間に挿入したが、伝送トランスをMOS
トランジスタと絶縁トランスの一次側との間に挿入して
も、同様にMOSトランジスタのドレイン、ソース間の電
圧波形のピーク値を減少することができる。
二次側と負荷との間に挿入したが、伝送トランスをMOS
トランジスタと絶縁トランスの一次側との間に挿入して
も、同様にMOSトランジスタのドレイン、ソース間の電
圧波形のピーク値を減少することができる。
以上説明したように本発明では、同相モードの電流に
対してのみ高インピーダンスを示すように、伝送トラン
スを交流電圧を絶縁トランスと出力端子の間に直列に挿
入したので、交流電圧に高調波が重畳されず、MOSトラ
ンジスタのドレイン、ソース間の印加電圧のピーク値が
減少する。これにより、従来よりも入力の直流電圧のレ
ベルを上げることができ、インバータ装置の出力並びに
効率が向上する。
対してのみ高インピーダンスを示すように、伝送トラン
スを交流電圧を絶縁トランスと出力端子の間に直列に挿
入したので、交流電圧に高調波が重畳されず、MOSトラ
ンジスタのドレイン、ソース間の印加電圧のピーク値が
減少する。これにより、従来よりも入力の直流電圧のレ
ベルを上げることができ、インバータ装置の出力並びに
効率が向上する。
第１図は本発明の一実施例のインバータ装置の回路図、 第２図は本発明の一実施例のインバータ装置の等価回路
図、 第３図はMOSトランジスタのドレイン、ソース間に印加
される電圧波形を示したグラフである。 １……インバータ装置 a1、a2……入力端子 RFC……チョークコイル FET1〜FET4……MOSトランジスタ Ｔ……絶縁トランス CH……伝送トランス b1、b2……出力端子 Lo……負荷 Cs1〜Cs4……浮遊容量 Cs5……浮遊容量 Co1〜Co4……出力容量 L1〜L4……配線のインダクタンス Es……交流電圧 Eh……高調波電圧 20、21……ドレイン、ソース間の電圧波形
図、 第３図はMOSトランジスタのドレイン、ソース間に印加
される電圧波形を示したグラフである。 １……インバータ装置 a1、a2……入力端子 RFC……チョークコイル FET1〜FET4……MOSトランジスタ Ｔ……絶縁トランス CH……伝送トランス b1、b2……出力端子 Lo……負荷 Cs1〜Cs4……浮遊容量 Cs5……浮遊容量 Co1〜Co4……出力容量 L1〜L4……配線のインダクタンス Es……交流電圧 Eh……高調波電圧 20、21……ドレイン、ソース間の電圧波形
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−305723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−260119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99762（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−117472（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−191890（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】直流電源に接続される一組の入力端子と、
負荷に接続される一組の出力端子と、前記入力端子の少
なくとも一方の入力端子に直列に接続されたインダクタ
ンス素子と、前記インダクタンス素子と前記入力端子の
他方の端子に直列に接続され、所定の駆動信号に応答し
て単一周波数のスイッチイング動作を行い、交流電圧を
出力する少なくとも一個のMOS（金属酸化物半導体）ト
ランジスタと、 前記交流電圧を直流的に絶縁して前記出力端子に出力す
る絶縁トランスと、を具備したインバータ装置におい
て、 インダクタンスが等しく、互いに磁気的に密に結合され
た二つのコイルを有する伝送トランスを設け、 前記伝送トランスの二つのコイルを前記絶縁トランスの
二次側の端子と前記出力端子に極性を一致させてそれぞ
れ接続したことを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014626A JP2728915B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | インバータ装置 |
| EP19900901679 EP0411138A4 (en) | 1989-01-24 | 1990-01-10 | Inverter |
| PCT/JP1990/000027 WO1990009056A1 (en) | 1989-01-24 | 1990-01-10 | Inverter |
| US07/776,858 US5422765A (en) | 1989-01-24 | 1991-10-16 | Inverter device attenuating in-phase harmonic components of an oscillating output signal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014626A JP2728915B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197268A JPH02197268A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2728915B2 true JP2728915B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=11866410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014626A Expired - Fee Related JP2728915B2 (ja) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | インバータ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0411138A4 (ja) |
| JP (1) | JP2728915B2 (ja) |
| WO (1) | WO1990009056A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115664248B (zh) * | 2022-12-14 | 2023-03-21 | 惠州市乐亿通科技有限公司 | 双向逆变电路和双向逆变器 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5556488U (ja) * | 1978-10-11 | 1980-04-16 | ||
| JPS5889075A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-27 | Hitachi Ltd | 共振形スイツチング電源装置 |
| JPS6059978A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Toshiba Corp | 空気調和機 |
| JPS6079292U (ja) * | 1983-11-05 | 1985-06-01 | 日本電子株式会社 | 電源回路 |
| DE3582138D1 (de) * | 1984-12-28 | 1991-04-18 | Toshiba Kawasaki Kk | Netzfilter. |
| JPS63191890U (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-09 | ||
| JPH0734629B2 (ja) * | 1987-06-05 | 1995-04-12 | 三菱電機株式会社 | 電力変換器 |
-
1989
- 1989-01-24 JP JP1014626A patent/JP2728915B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-10 EP EP19900901679 patent/EP0411138A4/en not_active Withdrawn
- 1990-01-10 WO PCT/JP1990/000027 patent/WO1990009056A1/ja not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0411138A1 (en) | 1991-02-06 |
| EP0411138A4 (en) | 1993-03-31 |
| JPH02197268A (ja) | 1990-08-03 |
| WO1990009056A1 (en) | 1990-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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