JP3538110B2 - 他励インバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源から交流
電源を得る他励インバータに関する。
電源を得る他励インバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における他励インバータのブロック
図を図４に示す。図５は、図４の各部の波形を示す説明
図である。
図を図４に示す。図５は、図４の各部の波形を示す説明
図である。
【０００３】図４及び図５を用いて従来の技術を説明す
る。図４において、１０１は基準信号、１０２は他励イ
ンバータ回路、１０３は直流電源、１０４はキャリア信
号、１０５は負荷である。
る。図４において、１０１は基準信号、１０２は他励イ
ンバータ回路、１０３は直流電源、１０４はキャリア信
号、１０５は負荷である。
【０００４】他励インバータ回路１０２は、基準信号１
０１の出力及びキャリア信号１０４の出力を用いて、直
流電源１０３を電源として、交流出力を負荷１０５へ供
給する。図５の（イ）に上記負荷１０５へ供給される交
流出力の波形を示す。このとき直流電源１０３から他励
インバータ回路１０２への入力電流は、負荷１０５へ出
力する交流の周波数の２倍の周波数をもつリップル電流
となり、該リップル電流のピーク値は直流入力電流の平
均値の約２倍になる。図５の（ロ）に直流電源１０３か
ら他励インバータ回路１０２への入力電流を示す。図５
の（イ）のａｂに図５の（ロ）のａｂが対応する。上記
のように直流電源１０３からの出力電源は、上記図５の
（ロ）に示す波形となる。
０１の出力及びキャリア信号１０４の出力を用いて、直
流電源１０３を電源として、交流出力を負荷１０５へ供
給する。図５の（イ）に上記負荷１０５へ供給される交
流出力の波形を示す。このとき直流電源１０３から他励
インバータ回路１０２への入力電流は、負荷１０５へ出
力する交流の周波数の２倍の周波数をもつリップル電流
となり、該リップル電流のピーク値は直流入力電流の平
均値の約２倍になる。図５の（ロ）に直流電源１０３か
ら他励インバータ回路１０２への入力電流を示す。図５
の（イ）のａｂに図５の（ロ）のａｂが対応する。上記
のように直流電源１０３からの出力電源は、上記図５の
（ロ）に示す波形となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】直流電源の能力はピー
ク電流によって制限されるため、上記のように従来の他
励インバータでは、平均直流電流の約２倍のピーク電流
が流れるので、直流電源の有する容量の約半分しか利用
できない。また上記のように出力の交流の周波数の２倍
の周波数をもつ大きなリップル電流が流れるので、当該
他励インバータの近傍に他の回路装置がある場合は、雑
音源として悪影響を及ぼすことがある。
ク電流によって制限されるため、上記のように従来の他
励インバータでは、平均直流電流の約２倍のピーク電流
が流れるので、直流電源の有する容量の約半分しか利用
できない。また上記のように出力の交流の周波数の２倍
の周波数をもつ大きなリップル電流が流れるので、当該
他励インバータの近傍に他の回路装置がある場合は、雑
音源として悪影響を及ぼすことがある。
【０００６】さらに、衛星等に搭載する太陽電池と電池
を併用した直流電源を用いる機器のような場合は、太陽
電池と電池との負荷分担がリップル電流の影響で不安定
になる等の問題点がある。
を併用した直流電源を用いる機器のような場合は、太陽
電池と電池との負荷分担がリップル電流の影響で不安定
になる等の問題点がある。
【０００７】本発明は上記の問題点を解決するために、
直流電源の容量を最大限まで利用することを第１の目的
とする。
直流電源の容量を最大限まで利用することを第１の目的
とする。
【０００８】また、直流電源から他励インバータへの入
力電流のリップル電流を除くことを第２の目的とする。
力電流のリップル電流を除くことを第２の目的とする。
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】上
記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明の請求項１では、直流電源を
入力とし、基準信号の周波数に応じて交流電力を出力す
る２系統の他励インバータ回路と、前記基準信号の出力
位相を可変抵抗の調節で可変させる移相回路とを有し、
前記一方の他励インバータ回路に前記基準信号を加える
と共に前記他方の他励インバータ回路に前記移相回路の
出力を加える他励インバータであって、前記一方の他励
インバータ回路の出力に直列に容量性リアクタンスを挿
入した出力を、前記他方の他励インバータ回路の出力と
接続して１系統の出力とし、前記移相回路の可変抵抗の
調節で基準信号の出力を可変させて、前記２系統の他励
インバータ回路間の基準信号の位相差を、前記直流電源
からの入力電流のリップル電流が零となるように設定し
たことを特徴とする。
を達成するために、本発明の請求項１では、直流電源を
入力とし、基準信号の周波数に応じて交流電力を出力す
る２系統の他励インバータ回路と、前記基準信号の出力
位相を可変抵抗の調節で可変させる移相回路とを有し、
前記一方の他励インバータ回路に前記基準信号を加える
と共に前記他方の他励インバータ回路に前記移相回路の
出力を加える他励インバータであって、前記一方の他励
インバータ回路の出力に直列に容量性リアクタンスを挿
入した出力を、前記他方の他励インバータ回路の出力と
接続して１系統の出力とし、前記移相回路の可変抵抗の
調節で基準信号の出力を可変させて、前記２系統の他励
インバータ回路間の基準信号の位相差を、前記直流電源
からの入力電流のリップル電流が零となるように設定し
たことを特徴とする。
【００１１】従って、上記請求項１に記載の他励インバ
ータによれば、２系統の他励インバータ回路の一方の出
力に直列にコンデンサを挿入して他方の他励インバータ
回路の出力と接続し、２系統の他励インバータ回路相互
間の基準信号の位相差を調節して、直流電源からの出力
電流のリップルを除くように移相回路を設定したもので
あるから、直流電源の有する容量をその上限まで利用で
き、また上記のように出力の交流の周波数の２倍の周波
数をもつ大きなリップル電流が流れないので、当該イン
バータの近傍に他の回路装置がある場合にも、雑音源と
して悪影響を及ぼすことがなく、さらに、衛星等に搭載
する太陽電池と電池を併用した直流電源を用いる機器の
ような場合は、太陽電池と電池との負荷分担がリップル
電流の影響で不安定になることを防止できるという効果
が得られる。
ータによれば、２系統の他励インバータ回路の一方の出
力に直列にコンデンサを挿入して他方の他励インバータ
回路の出力と接続し、２系統の他励インバータ回路相互
間の基準信号の位相差を調節して、直流電源からの出力
電流のリップルを除くように移相回路を設定したもので
あるから、直流電源の有する容量をその上限まで利用で
き、また上記のように出力の交流の周波数の２倍の周波
数をもつ大きなリップル電流が流れないので、当該イン
バータの近傍に他の回路装置がある場合にも、雑音源と
して悪影響を及ぼすことがなく、さらに、衛星等に搭載
する太陽電池と電池を併用した直流電源を用いる機器の
ような場合は、太陽電池と電池との負荷分担がリップル
電流の影響で不安定になることを防止できるという効果
が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の前提の技術を示
す前提例で、２系統の交流を出力する他励インバータの
ブロック図である。図２は本発明の実施例を示し、２系
統の他励インバータ回路を有し、一方のインバータ回路
の出力に直列に容量性リアクタンスを挿入した出力を、
他方の他励インバータ回路の出力と接続して１系統の出
力とした他励インバータのブロック図である。図３は、
図１の各部の波形を示す説明図である。以下に本発明の
前提例を、図１及び図３を用いて詳細に説明する。
す前提例で、２系統の交流を出力する他励インバータの
ブロック図である。図２は本発明の実施例を示し、２系
統の他励インバータ回路を有し、一方のインバータ回路
の出力に直列に容量性リアクタンスを挿入した出力を、
他方の他励インバータ回路の出力と接続して１系統の出
力とした他励インバータのブロック図である。図３は、
図１の各部の波形を示す説明図である。以下に本発明の
前提例を、図１及び図３を用いて詳細に説明する。
【００１３】図１において、１は負荷５及び負荷７へ出
力する交流電流と同一の周波数を有する基準信号、２は
第１の他励インバータ回路、２１は誤差増幅部、２２及
び２３は半波整流部、２４は位相反転部、２５及び２６
はパルス幅変調部、２７及び２８は増幅部、２９はフィ
ルタ、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ４はダ
イオード、３は直流電源、４はキャリア信号、５は第１
の負荷、６は第２の他励インバータ回路であって、その
回路構成は第１の他励インバータ回路と同一である、７
は第２の負荷、８は移相回路、Ｒｆ及びＲｇは抵抗、Ｒ
は可変抵抗、Ｃはコンデンサ、ＩＣは交流増幅器であ
る。直流電源回路Ａ及びＢは互いに接続されている。
力する交流電流と同一の周波数を有する基準信号、２は
第１の他励インバータ回路、２１は誤差増幅部、２２及
び２３は半波整流部、２４は位相反転部、２５及び２６
はパルス幅変調部、２７及び２８は増幅部、２９はフィ
ルタ、Ｔｒ１〜Ｔｒ４はトランジスタ、Ｄ１〜Ｄ４はダ
イオード、３は直流電源、４はキャリア信号、５は第１
の負荷、６は第２の他励インバータ回路であって、その
回路構成は第１の他励インバータ回路と同一である、７
は第２の負荷、８は移相回路、Ｒｆ及びＲｇは抵抗、Ｒ
は可変抵抗、Ｃはコンデンサ、ＩＣは交流増幅器であ
る。直流電源回路Ａ及びＢは互いに接続されている。
【００１４】次にその作用について説明すると、基準信
号１は、誤差増幅部２１に加えられ、該基準信号１と、
負荷５へ出力される交流出力から誤差増幅部２１へフィ
ードバックされる信号との振幅の誤差及び波形の誤差を
検出して、誤差信号を出力する。
号１は、誤差増幅部２１に加えられ、該基準信号１と、
負荷５へ出力される交流出力から誤差増幅部２１へフィ
ードバックされる信号との振幅の誤差及び波形の誤差を
検出して、誤差信号を出力する。
【００１５】誤差増幅部２１の誤差信号の出力は半波整
流部２２及び２３に印加され、正の半波は半波整流部２
２を経てパルス幅変調部２５へ印加される。パルス幅変
調部２５は、キャリア信号４からの信号を用いて上記入
力パルス幅変調部２５へ印加された信号をパルス幅変調
して、図３の（イ）のａｂ間に示すパルスを出力する。
流部２２及び２３に印加され、正の半波は半波整流部２
２を経てパルス幅変調部２５へ印加される。パルス幅変
調部２５は、キャリア信号４からの信号を用いて上記入
力パルス幅変調部２５へ印加された信号をパルス幅変調
して、図３の（イ）のａｂ間に示すパルスを出力する。
【００１６】パルス幅変調部２５の出力は増幅部２７に
加えられ、増幅部２７でトランジスタＴｒ１及びトラン
ジスタＴｒ３を駆動するために必要な電力に増幅して、
図３の（イ）に示すようにパルス幅変調したパルス波形
の出力をトランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ３の
ベースに印加し、トランジスタＴｒ１及びトランジスタ
Ｔｒ３は、該印加されたパルスに応じた時間オンオフを
繰り返し、下記回路を通じて電流を流す。即ち直流電源
３（＋）―トランジスタＴｒ１（コレクタ−エミッタ）
―フィルタ２９―負荷５―フィルタ２９―トランジスタ
Ｔｒ３（コレクタ−エミッタ）―直流電源３（−）の順
で流れる。
加えられ、増幅部２７でトランジスタＴｒ１及びトラン
ジスタＴｒ３を駆動するために必要な電力に増幅して、
図３の（イ）に示すようにパルス幅変調したパルス波形
の出力をトランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ３の
ベースに印加し、トランジスタＴｒ１及びトランジスタ
Ｔｒ３は、該印加されたパルスに応じた時間オンオフを
繰り返し、下記回路を通じて電流を流す。即ち直流電源
３（＋）―トランジスタＴｒ１（コレクタ−エミッタ）
―フィルタ２９―負荷５―フィルタ２９―トランジスタ
Ｔｒ３（コレクタ−エミッタ）―直流電源３（−）の順
で流れる。
【００１７】この時、上記電流はフィルタ２９により濾
波されて、図３の（ロ）に示すａからｂまでの実線で示
す半波の正弦波となり負荷５を流れる。
波されて、図３の（ロ）に示すａからｂまでの実線で示
す半波の正弦波となり負荷５を流れる。
【００１８】次に、誤差増幅部２１から半波整流部２３
に印加された、負の半波は半波整流部２３を経て位相反
転部２４で位相を反転し、パルス幅変調部２６へ印加さ
れる。パルス幅変調部２６は、キャリア信号４からの信
号を用いて上記パルス幅変調部２６へ印加された信号を
パルス幅変調して、図３の（イ）のｂｃ間に示す波形の
パルスを出力する。
に印加された、負の半波は半波整流部２３を経て位相反
転部２４で位相を反転し、パルス幅変調部２６へ印加さ
れる。パルス幅変調部２６は、キャリア信号４からの信
号を用いて上記パルス幅変調部２６へ印加された信号を
パルス幅変調して、図３の（イ）のｂｃ間に示す波形の
パルスを出力する。
【００１９】パルス幅変調部２６の出力は増幅部２８に
加えられ、増幅部２８でトランジスタＴｒ２及びトラン
ジスタＴｒ４を駆動するために必要な電力に増幅して、
図３の（イ）に示す波形のパルス幅変調したパルスをト
ランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４のベースに印
加し、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４は、
該印加されたパルスに応じた時間オンオフを繰り返し、
下記回路を通じて電流を流す。即ち直流電源３（＋）―
トランジスタＴｒ２（コレクタ−エミッタ）―フィルタ
２９―負荷５―フィルタ２９―トランジスタＴｒ４（コ
レクタ−エミッタ）―直流電源３（−）の順で流れる。
加えられ、増幅部２８でトランジスタＴｒ２及びトラン
ジスタＴｒ４を駆動するために必要な電力に増幅して、
図３の（イ）に示す波形のパルス幅変調したパルスをト
ランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４のベースに印
加し、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ４は、
該印加されたパルスに応じた時間オンオフを繰り返し、
下記回路を通じて電流を流す。即ち直流電源３（＋）―
トランジスタＴｒ２（コレクタ−エミッタ）―フィルタ
２９―負荷５―フィルタ２９―トランジスタＴｒ４（コ
レクタ−エミッタ）―直流電源３（−）の順で流れる。
【００２０】この時、上記電流はフィルタ２９により濾
波されて、図３の（ロ）に示すｂからｃまでの実線で示
す半波の正弦波となり負荷５を流れるが、負荷５に流れ
る電流の方向が、上記トランジスタＴｒ１及びトランジ
スタＴｒ３によって流れる電流と１８０度の位相差を生
じることになる。
波されて、図３の（ロ）に示すｂからｃまでの実線で示
す半波の正弦波となり負荷５を流れるが、負荷５に流れ
る電流の方向が、上記トランジスタＴｒ１及びトランジ
スタＴｒ３によって流れる電流と１８０度の位相差を生
じることになる。
【００２１】上記動作が基準信号１の１サイクルの動作
で、負荷５に流れる電流は図３の（ニ）の実線のａｂｃ
（図３の（ロ）のａｂｃと対応する）で示す区間の正弦
波となり以下同様な動作を繰り返し交流電流を出力す
る。
で、負荷５に流れる電流は図３の（ニ）の実線のａｂｃ
（図３の（ロ）のａｂｃと対応する）で示す区間の正弦
波となり以下同様な動作を繰り返し交流電流を出力す
る。
【００２２】次に、基準信号１から移相回路８に印加さ
れた基準信号は、交流増幅器ＩＣ、抵抗Ｒｇ、可変抵抗
Ｒ及びコンデンサＣからなる移相回路８で、可変抵抗Ｒ
により入力と出力の位相差が第１の他励インバータ回路
２から負荷５へ供給される交流と、第２の他励インバー
タ回路６から負荷７へ供給される交流との位相差が９０
度になるように位相特性を設定し、第１の他励インバー
タ回路２へ印加した基準信号と位相が９０度偏移した信
号に変換して第２の他励インバータ回路６へ出力する。
れた基準信号は、交流増幅器ＩＣ、抵抗Ｒｇ、可変抵抗
Ｒ及びコンデンサＣからなる移相回路８で、可変抵抗Ｒ
により入力と出力の位相差が第１の他励インバータ回路
２から負荷５へ供給される交流と、第２の他励インバー
タ回路６から負荷７へ供給される交流との位相差が９０
度になるように位相特性を設定し、第１の他励インバー
タ回路２へ印加した基準信号と位相が９０度偏移した信
号に変換して第２の他励インバータ回路６へ出力する。
【００２３】第２の他励インバータ回路６の動作は上記
第１の他励インバータ回路２と同様であるが、上記のよ
うに入力信号の位相が第１の他励インバータ回路２と９
０度偏移しているので、上記第２の他励インバータ回路
６への入力電流は図３の（ロ）の点線で示すようにな
り、負荷７に流れる電流は図３の（ニ）の点線で示すよ
うになる。
第１の他励インバータ回路２と同様であるが、上記のよ
うに入力信号の位相が第１の他励インバータ回路２と９
０度偏移しているので、上記第２の他励インバータ回路
６への入力電流は図３の（ロ）の点線で示すようにな
り、負荷７に流れる電流は図３の（ニ）の点線で示すよ
うになる。
【００２４】上記の結果、直流電源３には図３の（ロ）
に示す、実線と点線の電流の合計が流れ、図３の（ハ）
に示すように、（ロ）の波高値と同じ値の直流となりリ
ップルは除去される。
に示す、実線と点線の電流の合計が流れ、図３の（ハ）
に示すように、（ロ）の波高値と同じ値の直流となりリ
ップルは除去される。
【００２５】次に、図２を用いて本発明の実施の形態に
ついて説明する。図２において、符号１乃至６，８及び
２１乃至２９は図１に示す部材と同様の部材なのでその
説明は省略する。９はコンデンサである。
ついて説明する。図２において、符号１乃至６，８及び
２１乃至２９は図１に示す部材と同様の部材なのでその
説明は省略する。９はコンデンサである。
【００２６】第１の他励インバータ回路２の動作は、図
１における第１の他励インバータ回路２と同様である。
１における第１の他励インバータ回路２と同様である。
【００２７】第２の他励インバータ回路６に基準信号１
から移相回路８を経て入力される信号は、図１の場合と
同様であるが、該第２の他励インバータ回路６の交流出
力はコンデンサ９を経て第１の他励インバータ回路２の
負荷５に接続されて、２系統の他励インバータの出力を
合わせて１個の負荷に供給するようになっている。この
状態で、移相回路８の可変抵抗Ｒを調節し、第１の他励
インバータ回路２と第２の他励インバータ回路６への入
力電流の合計、即ち直流電源３からの出力電流のリップ
ルがなくなり、図１の場合と同様な直流となるように第
２の他励インバータ回路へ印加する基準信号の位相を設
定するようにしたものである。
から移相回路８を経て入力される信号は、図１の場合と
同様であるが、該第２の他励インバータ回路６の交流出
力はコンデンサ９を経て第１の他励インバータ回路２の
負荷５に接続されて、２系統の他励インバータの出力を
合わせて１個の負荷に供給するようになっている。この
状態で、移相回路８の可変抵抗Ｒを調節し、第１の他励
インバータ回路２と第２の他励インバータ回路６への入
力電流の合計、即ち直流電源３からの出力電流のリップ
ルがなくなり、図１の場合と同様な直流となるように第
２の他励インバータ回路へ印加する基準信号の位相を設
定するようにしたものである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、２系統の他励イン
バータ回路の一方の出力に直列にコンデンサを挿入して
他方の他励インバータ回路の出力と接続し、２系統の他
励インバータ回路相互間の基準信号の位相差を調節し
て、直流電源からの出力電流のリップルを除くように移
相回路を設定したものであるから、直流電源の有する容
量をその上限まで利用でき、また上記のように出力の交
流の周波数の２倍の周波数をもつ大きなリップル電流が
流れないので、当該インバータの近傍に他の回路装置が
ある場合にも、雑音源として悪影響を及ぼすことがな
く、さらに、衛星等に搭載する太陽電池と電池を併用し
た直流電源を用いる機器のような場合は、太陽電池と電
池との負荷分担がリップル電流の影響で不安定になるこ
とを防止できるという効果が得られる。
バータ回路の一方の出力に直列にコンデンサを挿入して
他方の他励インバータ回路の出力と接続し、２系統の他
励インバータ回路相互間の基準信号の位相差を調節し
て、直流電源からの出力電流のリップルを除くように移
相回路を設定したものであるから、直流電源の有する容
量をその上限まで利用でき、また上記のように出力の交
流の周波数の２倍の周波数をもつ大きなリップル電流が
流れないので、当該インバータの近傍に他の回路装置が
ある場合にも、雑音源として悪影響を及ぼすことがな
く、さらに、衛星等に搭載する太陽電池と電池を併用し
た直流電源を用いる機器のような場合は、太陽電池と電
池との負荷分担がリップル電流の影響で不安定になるこ
とを防止できるという効果が得られる。
【図１】本発明の前提例を示すブロック図
【図２】本発明よりなる他励インバータの実施形態を示
すブロック図
すブロック図
【図３】図１の各部の電流波形を示す説明図
【図４】従来の技術の他励インバータのブロック図
【図５】図５の各部の電流波形を示す説明図
１ 基準信号
２ 第１の他励インバータ回路
３ 直流電源
４ キャリア信号
５ 第１の負荷
６ 第２のインバータ回路
７ 第２の負荷
８ 移相回路
９ コンデンサ
２１ 誤差増幅器
２２ 半波整流部
２３ 半波整流部
２４ 位相反転部
２５ パルス幅変調部
２６ パルス幅変調部
２７ 増幅部
２８ 増幅部
２９ フィルタ
Ｒｆ 抵抗
Ｒｇ 抵抗
Ｒ 可変抵抗
Ｃ コンデンサ
ＩＣ 交流増幅器
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電源を入力とし、基準信号の周波数
に応じて交流電力を出力する２系統の他励インバータ回
路と、前記基準信号の出力位相を可変抵抗の調節で可変
させる移相回路とを有し、前記一方の他励インバータ回
路に前記基準信号を加えると共に前記他方の他励インバ
ータ回路に前記移相回路の出力を加える他励インバータ
であって、前記 一方の他励インバータ回路の出力に直列に容量性リ
アクタンスを挿入した出力を、前記他方の他励インバー
タ回路の出力と接続して１系統の出力とし、前記移相回
路の可変抵抗の調節で基準信号の出力を可変させて、前
記２系統の他励インバータ回路間の基準信号の位相差
を、前記直流電源からの入力電流のリップル電流が零と
なるように設定したことを特徴とする他励インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074156A JP3538110B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 他励インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074156A JP3538110B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 他励インバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001268921A JP2001268921A (ja) | 2001-09-28 |
| JP3538110B2 true JP3538110B2 (ja) | 2004-06-14 |
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