JP2903444B2 - Ｐｗｍインバータ装置 - Google Patents
Ｐｗｍインバータ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源装置や誘導電動機
制御等に利用されているインバータ装置において、低歪
率、低損失なＰＷＭインバータ装置に関するものであ
る。
制御等に利用されているインバータ装置において、低歪
率、低損失なＰＷＭインバータ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】第１図は従来用いられているＰＷＭイン
バータ装置が直流電圧をパルス幅変調の交流方形波電圧
に変換するときの比較信号Ｖｃと搬送三角波Ｖｔ及びパ
ルス幅変調された交流方形波電圧波形Ｖｐの関係を示
す。Ｖｓは基本波信号であり、Ｅｂは直流入力電圧であ
る。また、Ｔは搬送三角波Ｖｔの周期である。
バータ装置が直流電圧をパルス幅変調の交流方形波電圧
に変換するときの比較信号Ｖｃと搬送三角波Ｖｔ及びパ
ルス幅変調された交流方形波電圧波形Ｖｐの関係を示
す。Ｖｓは基本波信号であり、Ｅｂは直流入力電圧であ
る。また、Ｔは搬送三角波Ｖｔの周期である。
【０００３】第２図はインバータ装置に使用されている
フルブリッジ回路を示す。Ｓ１〜Ｓ４はスイッチング素
子、ＰＷＭ１及びＰＷＭ２はスイッチング素子の制御信
号である。また、Ｉ１、Ｉ２は否定回路である。
フルブリッジ回路を示す。Ｓ１〜Ｓ４はスイッチング素
子、ＰＷＭ１及びＰＷＭ２はスイッチング素子の制御信
号である。また、Ｉ１、Ｉ２は否定回路である。
【０００４】第１図と第２図の関係を以下に説明する。
第１図の搬送三角波Ｖｔが比較信号Ｖｃよりも小さい場
合は第２図のＰＷＭ１が真、ＰＷＭ２が偽となりＳ１と
Ｓ４がＯＮ、Ｓ２とＳ３がＯＦＦ、大きい場合はＰＷＭ
１が偽、ＰＷＭ２が真となり、Ｓ１とＳ４がＯＦＦ、Ｓ
２とＳ３がＯＮである。
第１図の搬送三角波Ｖｔが比較信号Ｖｃよりも小さい場
合は第２図のＰＷＭ１が真、ＰＷＭ２が偽となりＳ１と
Ｓ４がＯＮ、Ｓ２とＳ３がＯＦＦ、大きい場合はＰＷＭ
１が偽、ＰＷＭ２が真となり、Ｓ１とＳ４がＯＦＦ、Ｓ
２とＳ３がＯＮである。
【０００５】第３図は従来用いられているＰＷＭインバ
ータ装置の回路である。１は基本波発生回路、２及び３
は電圧比較回路、４は搬送三角波発生回路である。
ータ装置の回路である。１は基本波発生回路、２及び３
は電圧比較回路、４は搬送三角波発生回路である。
【０００６】次にＰＷＭインバータ装置が基本波Ｖｓに
相似する交流出力電圧Ｖｏｕｔを出力する動作について
説明する。第３図においてローパスフィルタは、フルブ
リッジ回路からの交流方形波電圧Ｖｐに含まれている基
本波成分と高調波成分のうち高調波成分を低減する回路
である。エラーアンプは、交流出力電圧Ｖｏｕｔに含ま
れている高調波成分を強調して基本波Ｖｓとの差を増幅
し、それにＶｓを加算した比較信号Ｖｃを電圧比較回路
２及び３に出力する。電圧比較回路２は比較信号Ｖｃと
搬送三角波発生回路４の出力電圧Ｖｔとを比較し、比較
信号Ｖｃの電圧値に比例するパルス幅に変調された制御
信号ＰＷＭ１を得る。一方、電圧比較回路３は制御信号
ＰＷＭ１と逆論理の制御信号ＰＷＭ２を得る。
相似する交流出力電圧Ｖｏｕｔを出力する動作について
説明する。第３図においてローパスフィルタは、フルブ
リッジ回路からの交流方形波電圧Ｖｐに含まれている基
本波成分と高調波成分のうち高調波成分を低減する回路
である。エラーアンプは、交流出力電圧Ｖｏｕｔに含ま
れている高調波成分を強調して基本波Ｖｓとの差を増幅
し、それにＶｓを加算した比較信号Ｖｃを電圧比較回路
２及び３に出力する。電圧比較回路２は比較信号Ｖｃと
搬送三角波発生回路４の出力電圧Ｖｔとを比較し、比較
信号Ｖｃの電圧値に比例するパルス幅に変調された制御
信号ＰＷＭ１を得る。一方、電圧比較回路３は制御信号
ＰＷＭ１と逆論理の制御信号ＰＷＭ２を得る。
【０００７】以上の動作により、交流出力電圧Ｖｏｕｔ
は搬送三角波の周期Ｔ毎に、基本波Ｖｓの電圧値に相似
するよう制御される。また、交流出力電圧Ｖｏｕｔに含
まれている高調波成分を強調して、フィードバックする
ことにより制御の安定化を図っている。従来の技術は、
上記制御回路を有するＰＷＭインバータ装置であった。
は搬送三角波の周期Ｔ毎に、基本波Ｖｓの電圧値に相似
するよう制御される。また、交流出力電圧Ｖｏｕｔに含
まれている高調波成分を強調して、フィードバックする
ことにより制御の安定化を図っている。従来の技術は、
上記制御回路を有するＰＷＭインバータ装置であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする問題点】第２図において、従
来の装置ではスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が搬送三角波
の周期Ｔ毎にＯＮ，ＯＦＦしており、それに伴うスイッ
チング素子のスイッチング損失が発生する。この損失を
少なくできればスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を冷却する
放熱部の縮小化が可能となる。一方、高調波成分を減少
させることでローパスフィルタの縮小化が可能となり、
上記と合わせると装置全体を相当小型化できる。
来の装置ではスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が搬送三角波
の周期Ｔ毎にＯＮ，ＯＦＦしており、それに伴うスイッ
チング素子のスイッチング損失が発生する。この損失を
少なくできればスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を冷却する
放熱部の縮小化が可能となる。一方、高調波成分を減少
させることでローパスフィルタの縮小化が可能となり、
上記と合わせると装置全体を相当小型化できる。
【０００９】この考案が解決しようとする問題点は、
ＰＷＭインバータ装置における制御の安定性を保ちつつ
フルブリッジ回路及びローパスフィルタの損失を減少さ
せ、同時に回路の交流方形波出力に含まれる高調波成
分を少なくするためには、どのような手段を講じればよ
いかという点にある。
ＰＷＭインバータ装置における制御の安定性を保ちつつ
フルブリッジ回路及びローパスフィルタの損失を減少さ
せ、同時に回路の交流方形波出力に含まれる高調波成
分を少なくするためには、どのような手段を講じればよ
いかという点にある。
【００１０】
【問題を解決するための手段】上記問題を解決する手段
として、この考案では次のようなＰＷＭインバータ装置
とした。すなわち０Ｖをわずかに交差するように設定さ
れた同位相の搬送三角波を＋側と−側にそれぞれ設け
る。本発明に係るＰＷＭインバータ装置は、この２つの
搬送三角波発生回路及び基本波発生回路とエラーアンプ
で構成する制御回路とフルブリッジ回路、ローパスフィ
ルタで構成される。
として、この考案では次のようなＰＷＭインバータ装置
とした。すなわち０Ｖをわずかに交差するように設定さ
れた同位相の搬送三角波を＋側と−側にそれぞれ設け
る。本発明に係るＰＷＭインバータ装置は、この２つの
搬送三角波発生回路及び基本波発生回路とエラーアンプ
で構成する制御回路とフルブリッジ回路、ローパスフィ
ルタで構成される。
【００１１】
【作用】本発明によるＰＷＭインバータ装置は、ローパ
スフィルタ回路でフルブリッジ回路からの交流方形波電
圧Ｖｐに含まれている高調波成分を低減し、その出力電
圧波形と基本波との誤差をエラーアンプ回路にて増幅
し、増幅された出力信号（比較信号）と正負それぞれに
バイアスされた搬送三角波が比較回路に入力され、比較
信号が十分に＋側のときには、スイッチング素子Ｓ１と
Ｓ２を搬送波の周期Ｔ毎にスイッチングし、Ｓ３はＯＦ
Ｆ、Ｓ４はＯＮの状態を保ような２種類のパルス幅変調
された制御信号を出力する。一方比較信号が十分に−側
のときには、スイッチング素子Ｓ３とＳ４を搬送波の周
期Ｔ毎にスイッチングし、Ｓ１はＯＦＦ、Ｓ２はＯＮの
状態を保ち、基本波に相似な高調波成分の少ない、常に
安定した電圧を出力するように作用する。
スフィルタ回路でフルブリッジ回路からの交流方形波電
圧Ｖｐに含まれている高調波成分を低減し、その出力電
圧波形と基本波との誤差をエラーアンプ回路にて増幅
し、増幅された出力信号（比較信号）と正負それぞれに
バイアスされた搬送三角波が比較回路に入力され、比較
信号が十分に＋側のときには、スイッチング素子Ｓ１と
Ｓ２を搬送波の周期Ｔ毎にスイッチングし、Ｓ３はＯＦ
Ｆ、Ｓ４はＯＮの状態を保ような２種類のパルス幅変調
された制御信号を出力する。一方比較信号が十分に−側
のときには、スイッチング素子Ｓ３とＳ４を搬送波の周
期Ｔ毎にスイッチングし、Ｓ１はＯＦＦ、Ｓ２はＯＮの
状態を保ち、基本波に相似な高調波成分の少ない、常に
安定した電圧を出力するように作用する。
【００１２】
【実施例】本装置を無停電電源装置に応用した時のＰＷ
Ｍインバータの制御について説明する。
Ｍインバータの制御について説明する。
【００１３】第５図はＰＷＭインバータ装置の直流入力
電圧をパルス幅変調の交流方形波電圧に変換するときの
比較信号Ｖｃと、０Ｖをわずかに交差するように同位相
設定された＋側及び−側の搬送三角波Ｖｔ１、Ｖｔ２、
直流入力電圧Ｅｂをパルス幅変調した交流方形波電圧波
形Ｖｐを示している。Ｖｓは基本波信号であり、Ｔは搬
送三角波の周期である。
電圧をパルス幅変調の交流方形波電圧に変換するときの
比較信号Ｖｃと、０Ｖをわずかに交差するように同位相
設定された＋側及び−側の搬送三角波Ｖｔ１、Ｖｔ２、
直流入力電圧Ｅｂをパルス幅変調した交流方形波電圧波
形Ｖｐを示している。Ｖｓは基本波信号であり、Ｔは搬
送三角波の周期である。
【００１４】第４図は本発明によるＰＷＭインバータ装
置の構成を示しており、１は基本波発生回路、２は＋側
の電圧比較回路、３は−側の電圧比較回路、５は＋側の
搬送三角波発生回路、６は−側の搬送三角波発生回路で
ある。
置の構成を示しており、１は基本波発生回路、２は＋側
の電圧比較回路、３は−側の電圧比較回路、５は＋側の
搬送三角波発生回路、６は−側の搬送三角波発生回路で
ある。
【００１５】次にＰＷＭインバータ装置が基本波Ｖｓに
相似する交流出力電圧Ｖｏｕｔを出力する動作について
説明する。第４図において、ローパスフィルタはフルブ
リッジ回路からの交流方形波電圧Ｖｐに含まれている高
調波成分を低減する回路である。エラーアンプは、交流
出力電圧Ｖｏｕｔに含まれている高調波成分を強調して
基本波Ｖｓとの差を増幅し、それにＶｓを加算した比較
信号Ｖｃを電圧比較回路２及び３に出力する。電圧比較
回路２及び３は比較信号Ｖｃと各搬送三角波発生回路の
出力電圧Ｖｔ１及びＶｔ２とをそれぞれ比較し、パルス
幅変調された制御信号ＰＷＭ１及びＰＷＭ２を得る。比
較回路において比較信号Ｖｃが十分に＋側のときには、
スイッチング素子Ｓ１とＳ２を搬送波の周期Ｔ毎にスイ
ッチングし、Ｓ３はＯＦＦ、Ｓ４はＯＮの状態を保って
いる。一方逆のときには、スイッチング素子Ｓ３とＳ４
を同様にスイッチングし、Ｓ１はＯＦＦ、Ｓ２はＯＮの
状態を保っている。
相似する交流出力電圧Ｖｏｕｔを出力する動作について
説明する。第４図において、ローパスフィルタはフルブ
リッジ回路からの交流方形波電圧Ｖｐに含まれている高
調波成分を低減する回路である。エラーアンプは、交流
出力電圧Ｖｏｕｔに含まれている高調波成分を強調して
基本波Ｖｓとの差を増幅し、それにＶｓを加算した比較
信号Ｖｃを電圧比較回路２及び３に出力する。電圧比較
回路２及び３は比較信号Ｖｃと各搬送三角波発生回路の
出力電圧Ｖｔ１及びＶｔ２とをそれぞれ比較し、パルス
幅変調された制御信号ＰＷＭ１及びＰＷＭ２を得る。比
較回路において比較信号Ｖｃが十分に＋側のときには、
スイッチング素子Ｓ１とＳ２を搬送波の周期Ｔ毎にスイ
ッチングし、Ｓ３はＯＦＦ、Ｓ４はＯＮの状態を保って
いる。一方逆のときには、スイッチング素子Ｓ３とＳ４
を同様にスイッチングし、Ｓ１はＯＦＦ、Ｓ２はＯＮの
状態を保っている。
【００１６】上記の制御により、本装置はスイッチング
素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング回数を半減できるので、
スイッチング損失が軽減される。また、従来の装置と本
装置の高調波成分を比較すれば、それぞれの交流方形波
電圧Ｖｐの振幅の大きさが本方式において半分となって
いる（第１図と第５図の比較）。このことはフルブリッ
ジ回路から出力される交流方形波電圧Ｖｐに含まれる高
調波成分が、従来の装置に比べ半分になることを示して
いる。
素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング回数を半減できるので、
スイッチング損失が軽減される。また、従来の装置と本
装置の高調波成分を比較すれば、それぞれの交流方形波
電圧Ｖｐの振幅の大きさが本方式において半分となって
いる（第１図と第５図の比較）。このことはフルブリッ
ジ回路から出力される交流方形波電圧Ｖｐに含まれる高
調波成分が、従来の装置に比べ半分になることを示して
いる。
【００１７】本装置は、交流安定化電源や誘導電動機制
御等のインバータとして使用可能であることは言うまで
もない。
御等のインバータとして使用可能であることは言うまで
もない。
【００１８】
【発明の効果】本発明は基準点（０Ｖ）を境にして＋
側と−側のそれぞれに０Ｖをわずかに交差する同位相の
搬送三角波を作る制御回路を設けることにより、出力が
０Ｖ付近で少なくなる高調波成分を補うために、両極性
にスイッチングを行なっている。これにより、制御の安
定性を維持するために必要な高調波成分を確保し、安定
した出力電圧が得られる。
側と−側のそれぞれに０Ｖをわずかに交差する同位相の
搬送三角波を作る制御回路を設けることにより、出力が
０Ｖ付近で少なくなる高調波成分を補うために、両極性
にスイッチングを行なっている。これにより、制御の安
定性を維持するために必要な高調波成分を確保し、安定
した出力電圧が得られる。
【００１９】本発明によるインバータ装置を使用する
ことにより、スイッチング損失と、フルブリッジ回路か
らの交流方形波出力に含まれる高調波成分を減少させる
ことができる。
ことにより、スイッチング損失と、フルブリッジ回路か
らの交流方形波出力に含まれる高調波成分を減少させる
ことができる。
【００２０】このことは、スイッチング素子の放熱部を
小さくできると同時に、高調波成分を低減するローパス
フィルタのインダクタを小さくできる。以上により、イ
ンバータ装置の小型化が可能となり、同装置の制御の安
定性を保ちつつ効率を向上させることができる。
小さくできると同時に、高調波成分を低減するローパス
フィルタのインダクタを小さくできる。以上により、イ
ンバータ装置の小型化が可能となり、同装置の制御の安
定性を保ちつつ効率を向上させることができる。
【００２１】
【図１】従来のＰＷＭインバータ装置の比較回路動作波
形図面。
形図面。
【図２】ＰＷＭインバータ装置のフルブリッジ回路図
面。
面。
【図３】従来のＰＷＭインバータ装置の回路図面。
【図４】本発明のＰＷＭインバータ装置の回路図面。
【図５】本発明の比較回路動作波形図面。
Ｖｃ：比較信号 Ｖｔ：搬送三角波 Ｖｓ：基本波 Ｖｐ：交流方形波電圧 Ｅｂ：直流入力電圧 Ｔ：搬送三角波Ｖｔの周期 Ｓ１〜Ｓ４：スイッチング素子 ＰＷＭ１、ＰＷＭ２：スイッチング素子の制御信号 Ｖｏｕｔ：交流出力電圧 Ｉ１、Ｉ２：否定回路 １：基本波発生回路 ２、３：電圧比較回路 ４：搬送三角波発生回路 ５：＋側の搬送三角波発生回路 ６：−側の搬送三角波発生回路 Ｖｔ１：＋側の搬送三角波 Ｖｔ２：−側の搬送三角波
Claims (1)
- 【請求項１】フルブリッジインバータ回路と、該インバ
ータ回路の出力電圧波形に含まれる高調波成分の低減を
行うローパスフィルタ回路と、該ローパスフィルタ回路
から出力される電圧波形と基準正弦波との誤差を増幅す
るエラーアンプ回路と、それぞれ正負にバイアスされた
２種類の搬送三角波と、前記エラーアンプ回路から出力
される比較信号が、ＰＷＭ制御信号を発生する比較回路
１と比較回路２に入力され、該比較回路１の他方の入力
に正バイアスされた搬送三角波を該比較回路２の他方の
入力に負バイアスされた搬送三角波を加え、インバータ
回路のスイッチング素子を制御するＰＷＭインバータ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329433A JP2903444B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3329433A JP2903444B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06153520A JPH06153520A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2903444B2 true JP2903444B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=18221327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3329433A Expired - Fee Related JP2903444B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903444B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019004653A (ja) * | 2017-06-19 | 2019-01-10 | 株式会社リコー | Ｐｗｍ制御装置、スイッチング電源装置、画像形成装置、ｐｗｍ制御方法、及びプログラム |
| CN108964640B (zh) * | 2018-07-17 | 2021-11-16 | 吉林省博安消防设备有限公司 | 变频三角载波发生器及基于载波周期调制技术的有源电力滤波器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260309A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-17 | Toshiba Corp | 三角波発生回路 |
| JPS6416191U (ja) * | 1987-07-21 | 1989-01-26 | ||
| JPS6447277A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-21 | Mitsubishi Electric Corp | Pulse width modulation system for power converter |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3329433A patent/JP2903444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06153520A (ja) | 1994-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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