JP3421516B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP3421516B2
JP3421516B2 JP25336996A JP25336996A JP3421516B2 JP 3421516 B2 JP3421516 B2 JP 3421516B2 JP 25336996 A JP25336996 A JP 25336996A JP 25336996 A JP25336996 A JP 25336996A JP 3421516 B2 JP3421516 B2 JP 3421516B2
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克実 大川
和男 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置の
駆動回路、およびこれを用いたインバータ装置に関し、
特に直列接続されたスイッチング素子の直流電源部を共
用し、小型化、低価格化を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】近年、誘導モータの可変速度が要望さ
れ、その手段としてインバータ装置が用いられている。
例えばエアコン、冷蔵庫等に多数使われている。この一
例として、特公平5−84151号公報が掲げられる。
図3は、インバータ装置の基本構成図であり、AC電源
1の両端に整流回路2が接続され整流回路の出力側に
は、例えば3相モータの駆動回路3,4,5が接続され
ている。例えば3つの駆動回路3,4,5は、左からU
相、V相およびW相の各相に用いられる駆動回路であ
る。ここで図3は、従来例と本発明の実施の形態の説明
のために用いている。そのため従来構造と異なる部分の
み、点線で示した。従ってここでは、抵抗50を除いた
ものが、従来の構造である。
【0003】そして各駆動回路3,4,5は、図2の如
き構成で成っている。つまり直列接続された第1のスイ
ッチング素子6および第2のスイッチング素子7と、こ
のスイッチング素子6,7の駆動端子部(ベース)に接
続された第1のドライブ部8および第2のドライブ部9
と、この第1のドライブ部8の電源端子10と第1のス
イッチング素子6と第2のスイッチング素子7との接続
点11に接続されたコンデンサ12と、前記第2のドラ
イブ部9の電源端子13に接続された直流電源14と、
この直流電源14と前記第2のドライブ部9との接続点
15と第1のドライブ部とコンデンサ12との接続点1
6との間に接続されたダイオード17と、前記第1のド
ライブ部8と第2のドライブ部9の他端18,19に接
続された入力端子20,21とを有する。また端子2
2,23は、+の電源端子およびマイナスの電源端子
で、直流電源14のマイナス側は、マイナス電源端子2
3と接続されている。
【0004】また図3に戻ると、制御回路30は、周波
数設定回路31の設定信号に基づき、120度の位相間
隔で、U、V、W相の駆動回路3,4,5の入力端子2
0,21へON−OFF信号を出力する。従ってスイッ
チング素子6,7を交互にON−OFF駆動する。符号
32,33は、第1のベース部および第2のベース部
で、図2の点線で囲まれた部分に該当し、制御回路30
の信号に基づき、第1のベース部32,第2のベース部
33の入力端子20,21へスイッチング素子6,7を
ON−OFF駆動する信号が入力される。つまり整流回
路2により供給される直流電圧を3相交流に変換し、モ
ーターの運転を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】入力端子21がON信
号を受けたら第2のドライブ部9は、直流電源部14に
より第2のスイッチング素子7をONさせる。この時、
接続点11は、マイナスの電源端子23と同電位になる
ことから、電流は、接続点15からダイオード17、コ
ンデンサ12を介して、接続点11へと流れるため、コ
ンデンサ12が充電される。それに引き続き、入力端子
20がON信号を受けると、接続点11が+側の電源電
位になるため、これとコンデンサ12の充電電圧が第1
のドライブ部8の電源端子10に加わり、第1のスイッ
チング素子6を駆動することになる。
【0006】しかし第2のドライブ部9に信号が入らな
い状態で、初めに第1のドライブ部8にON信号が入る
と、第1のドライブ部8の電源端子10には、コンデン
サが充電されていないために、電圧が印加されず、第1
のスイッチング素子を駆動できない問題が生ずる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
に鑑みなされたもので、第1に、第2のスイッチング素
子の電流流入部と電流流出部との間に抵抗を接続するこ
とで解決するもので、入力端子20,21にOFF信号
が印加されている時でも、直流電源14から、ダイオー
ド17、コンデンサ12、接続点11および抵抗50を
介してマイナス電源端子23へと電流が流れる。従って
このパスによりコンデンサ12が充電されるため、たと
えモーターの始動時に初めに第1のドライブ部8にON
信号が入った場合でも、第1のドライブ部8の電源端子
10に電圧が印加されるため、第1のスイッチング素子
6が駆動する。
【0008】第2に、整流回路の出力端に2相以上の誘
導負荷を駆動する駆動回路が接続されたインバータ装置
で、前記整流回路のマイナス側の前記出力端子に接続さ
れた前記スイッチング素子の1つにだけ、電流流入部と
電流流出部との間に抵抗を接続して解決するものであ
る。
【0009】第1の手段により整流回路のマイナス側の
出力端子に接続されたスイッチング素子全てに抵抗を接
続しても良い。しかし、誘導負荷は、図3のように各駆
動回路3,4,5の接続点11に接続され、誘導負荷の
抵抗分は、実質小さな抵抗値をとるため、電流は、各駆
動回路3,4,5の第1のベース部32を介し、誘導負
荷Mから抵抗を介してマイナス電源端子へと流れ、各駆
動回路3,4,5の第1のベース部32にあるコンデン
サ12を充電する。従って始動時に、各駆動回路3,
4,5夫々の第1のドライブ部8のどれにON信号が印
加されても、コンデンサは充電されているので、第1の
スイッチング素子6を駆動できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図1
および図3を参照しながら詳細に説明する。また図2と
同じ構成の所は、同じ番号で説明してゆく。ここでは交
流電源から電源を取る場合を例に取り説明するまず交流
電源1を整流する整流回路2があり、この整流回路2の
出力端子側が図1の+側電源端子22とマイナス側電源
端子23となる。この+側とマイナス側の電源端子に
は、誘導負荷の駆動回路3,4,5がそれぞれ並列接続
されており、各駆動回路3,4,5の接続点11(端子
51)は、図3のように誘導負荷、ここではモーターM
が接続されている。このモーターは、3相モーターであ
るため、駆動回路が3つ並列接続されている。従って2
相の場合は、2つ、4、5・・・相と増加した場合、4
つ、5つ・・・の駆動回路が必要になる。
【0011】ここで実施の形態では、誘導負荷として説
明してゆくが、誘導性負荷の代わりに蛍光灯等の容量性
負荷も駆動できる。各駆動回路の第1のスイッチング素
子6の駆動端子部は、第1のベース部32(図1の点線
で囲まれた部分)と接続され、この第1のベース部32
は制御回路30と接続されている。また各駆動回路3,
4,5の第2のスイッチング素子の駆動端子部は、第2
のベース部33(図1の点線で囲まれた部分)と接続さ
れ、この第2のベース部33は制御回路30と接続され
ている。
【0012】この制御回路30は、周波数設定回路31
の設定信号に基づき、U、V、W相の駆動回路3,4,
5の入力端子20へON−OFF信号を出力すると共
に、同様に入力端子21にもON−OFF信号が出力さ
れる。ここでスイッチング素子は、Bipトランジスタ
で図示されているが、MOSTrやIGBT等でも良
い。従ってベースやゲートを総称して駆動端子部とし、
コレクタやソースを総称して電流流入部とし、エミッタ
やドレインを総称して電流流出部と称する。
【0013】図1にもどれば、整流回路の出力端子側、
つまり+の電源端子22とマイナス側の電源端子23と
の間には、直列接続された第1のスイッチング素子6お
よび第2のスイッチング素子7が設けられている。また
このスイッチング素子6,7の駆動端子部には、第1の
ドライブ部8および第2のドライブ部9が接続され、こ
の第1のドライブ部8の電源端子10と第1のスイッチ
ング素子6と第2のスイッチング素子7との接続点11
には、コンデンサ12が接続されている。また前記第2
のドライブ部9の電源端子13には、直流電源14が接
続され、この直流電源14と前記第2のドライブ部9と
の接続点15と第1のドライブ部とコンデンサ12との
接続点16との間には、ダイオード17が接続されてい
る。ここでダイオード17は、接続点15から接続点1
6へ電流を流せば良く、ダイオード16の前後に抵抗が
接続されていても良い。
【0014】前記第1のドライブ部8と第2のドライブ
部9の他端18,19には、信号入力端子20,21が
接続され、ここには制御回路30からの入力信号が入力
される。また直流電源14のマイナス側は、マイナス電
源端子23と接続されている。更に、第2のスイッチン
グ素子7の電流流入部と電流流出部との間には、本発明
の特徴となる抵抗50が接続されている。
【0015】以上図1により説明した駆動回路が始動す
るとき、最初は入力端子20,21には、夫々OFF信
号が入っており、続いて端子20にOFF信号、端子2
1にON信号が入力され、その結果第2のスイッチング
素子7が先に駆動し、直流電源部14、ダイオード1
7、コンデンサ12、接続点11および第2のスイッチ
ング素子7を介して電流が流れ、コンデンサ12は充電
される。続いて端子21にOFF信号、端子20にON
信号が入力されると、充電されたコンデンサ12に発生
する電位が第1のドライブ部8を介して駆動端子部に印
加され第1のスイッチング素子6を駆動する。
【0016】ところが始動時、コンデンサ12が充電さ
れていない状態で、制御回路30が入力端子20にON
信号を出力した場合、従来の構造では全く動作しない
が、本実施の形態では、抵抗50があることで動作す
る。つまり始動時、電源回路14、ダイオード17、コ
ンデンサ12、接続点11および抵抗50を介して電流
が流れている。従って始動時、制御回路から信号が出力
される時点には、コンデンサ12には充電が完了されて
おり、初めに入力端子20にON信号が入力されても第
1のスイッチング素子は動作し、始動時の誤動作、これ
による停止は無くなる。
【0017】続いて第2の実施の形態を説明する。つま
り第1の実施の形態に依れば、図3のインバータ装置の
各駆動回路3,4,5に、それぞれ抵抗50を接続し、
これにより、たとえ入力信号20にON信号が入っても
第1のスイッチング素子は動作する。つまり1相、2
相、3相・・・の誘導負荷に接続された駆動回路全てに
抵抗50を接続することで、問題は解決する。
【0018】しかし誘導負荷(ここでは3相モータM)
を接続すると、誘導負荷のコイル(L成分)は抵抗値が
小さいため、この誘導負荷を介して抵抗50に電流が流
れていることが判った。つまり本発明の特徴は、2相・
3相、・・・の誘導負荷と接続される2つの駆動回路・
3つの駆動回路・・・は、マイナス電源端子側に接続さ
れる第2のスイッチング素子の少なくとも1つに、また
はマイナス電源端子側の1つの第2のスイッチング素子
に抵抗50を接続することにある。ここでこう表現した
のは、図3において、3つの第2のスイッチング素子
は、どれか一つに接続する、どれか二つに接続する、ま
たは全てに接続するかの3通りとなるためである。
【0019】ここでは抵抗一本で済むことから、図3で
は、駆動回路5の第2のスイッチング素子7に接続され
ているが、他の第2のスイッチング素子に接続しても良
い。次に電流流路を説明する。駆動回路3の直流電源1
4、ダイオード17、コンデンサ12、接続点11、U
相の配線、モーター、抵抗50を介して電流が流れる。
また駆動回路4にも同様のパスで抵抗50を介して電流
が流れる。従って始動時、駆動回路3,4,5のどの第
1のドライブ部にON信号が入力されても、3つのコン
デンサ12は充電されているので、第1のスイッチング
素子を駆動させることができる。
【0020】従って、なにも抵抗50を夫々に接続する
ことなく、1個の抵抗で済むことから、回路サイズ、価
格の面で優位なインバータ回路を提供できる。
【0021】
【発明の効果】以上に説明した通り、第2のスイッチン
グ素子の電流流入部と電流流出部との間に抵抗を接続す
ることで、たとえモーターの始動時に第1のドライブ部
にON信号が入り、第2のドライブ部にOFF信号が入
っも、第1のドライブ部の電源端子に電圧が印加される
ため、第1のスイッチング素子を駆動できる。
【0022】第2に、整流回路の出力端に2相以上の誘
導負荷を駆動する駆動回路が接続されたインバータ装置
で、前記整流回路のマイナス側の出力端子に接続された
前記スイッチング素子の1つにだけ、電流流入部と電流
流出部との間に抵抗を接続することで、誘導負荷の抵抗
分により、電流は、各駆動回路の第1ベース部を介し、
誘導負荷Mから抵抗を介してマイナス電源端子へと流
れ、各駆動回路の第1ベース部にあるコンデンサを充電
する。従って始動時に、各駆動回路夫々の第1のドライ
ブ部のどれにON信号が印加されても、コンデンサは充
電されているので、第1のスイッチング素子を駆動でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するためのインバー
タ装置の駆動回路図である。
【図2】従来のインバータ装置の駆動回路図である。
【図3】インバータ装置を説明する回路図である。
【符号の説明】
3,4,5 駆動回路 6 第1のスイッチング素子 7 第2のスイッチング素子 8 第1のドライブ部 9 第2のドライブ部 11 接続点 12 コンデンサ 14 直流電源 17 ダイオード 50 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−253553(JP,A) 特開 平8−51769(JP,A) 特開 平7−194156(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 1/08 H02M 7/537 H02M 7/5387

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AC電源と、このAC電源を整流する整
    流回路と、この整流回路の出力端に2相以上の誘導負荷
    を駆動する複数の駆動回路が接続されたインバータ装置
    において、 前記誘導負荷に接続される各相の駆動回路は 、電源端子
    間に直列接続された第1のスイッチング素子および第2
    のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子お
    よび第2のスイッチング素子の駆動端子部に接続された
    第1のドライブ部および第2のドライブ部と、前記第1
    のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との
    接続点と前記第1のドライブ部の電源端子との間に接続
    されたコンデンサと、前記第2のドライブ部の電源端子
    に接続された直流電源と、前記第1のドライブ部の他端
    と前記第2のドライブ部の他端に接続された第1の信号
    入力端子および第2の信号入力端子と、前記第2のドラ
    イブ部と前記直流電源との接続点から前記第1のドライ
    ブ部と前記コンデンサとの接続点へ電流が流れるように
    接続されたダイオードを有し、 前記整流回路のマイナス側の出力端子に接続された前記
    スイッチング素子のいずれか1つにだけ、電流流入部と
    電流流出部との間に抵抗を接続し、 始動時に前記直流電源、ダイオード、コンデンサおよび
    前記抵抗を介して、または直流電源、ダイオード、コン
    デンサ、前記各第1のスイッチング素子と第2のスイッ
    チング素子の接続点間に接続された誘導負荷および前記
    抵抗を介して電流を流し、前記各相のコンデンサに充電
    することを特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】 AC電源と、このAC電源を整流する整
    流回路と、この整流回路の出力端に2相以上のモータ
    駆動する複数の駆動回路が接続されたインバータ装置に
    おいて、前記モータの各コイルに 接続される各相の駆動回路は、
    電源端子間に直列接続された第1のスイッチング素子お
    よび第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチン
    グ素子および第2のスイッチング素子の駆動端子部に接
    続された第1のドライブ部および第2のドライブ部と、
    前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング
    素子との接続点と前記第1のドライブ部の電源端子との
    間に接続されたコンデンサと、前記第2のドライブ部の
    電源端子に接続された直流電源と、前記第1のドライブ
    部の他端と前記第2のドライブ部の他端に接続された第
    1の信号入力端子および第2の信号入力端子と、前記第
    2のドライブ部と前記直流電源との接続点から前記第1
    のドライブ部と前記コンデンサとの接続点へ電流が流れ
    るように接続されたダイオードを有し、 前記整流回路のマイナス側の出力端子に接続された前記
    スイッチング素子のいずれか1つにだけ、電流流入部と
    電流流出部との間に抵抗を接続し、始動時に前記直流電源、ダイオード、コンデンサおよび
    前記抵抗を介して、または直流電源、ダイオード、コン
    デンサ、前記各第1のスイッチング素子と第2のスイッ
    チング素子の接続点間に接続されたモータのコイルおよ
    び抵抗を介して電流を流し、前記各相のコンデンサに充
    電することを 特徴とするインバータ装置。
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