JP5041776B2

JP5041776B2 - Inverter device

Info

Publication number: JP5041776B2
Application number: JP2006277202A
Authority: JP
Inventors: 啓行河合; 隆大友; 高安藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: JP2008099408A

Description

本発明は、直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter device that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage.

従来における直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータ２と、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに交流出力電圧をフィードバックする制御部７０とを具備するインバータ装置の一例を図３に示す。この従来例は、以下のような構成を有する（特許文献１参照）。
特開２００１−３０９６６３公報 An example of an inverter device including a conventional full-bridge inverter 2 that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage and a control unit 70 that feeds back an AC output voltage to the switch elements 2a to 2d of the full-bridge inverter 2 is shown in FIG. Shown in This conventional example has the following configuration (see Patent Document 1).
JP 2001-309663 A

このインバータ装置は、フルブリッジインバータ２の出力の高周波成分を除去するフィルタ３を設けてある。このフィルタ３の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部６０を接続してある。この出力電圧検出部６０は制御部７０に接続してある。 This inverter device is provided with a filter 3 for removing a high-frequency component of the output of the full bridge inverter 2. An output voltage detector 60 is connected in series between the output ends of the filter 3 and the ground line. The output voltage detection unit 60 is connected to the control unit 70.

制御部７０は、フルブリッジインバータ２からフィルタ３を通して得られる交流出力電圧の正弦波波形を所望の波形となるためフルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄを所定のデューティ比で駆動するものである。具体的には、基準デューティ比を演算若しくはマップを用いて演算するとともに、出力電圧に反映された補正係数を出力電圧算出部７１で演算し、基準デューティ比と補正係数とを乗じて実デューティ比を基準正弦波補正部７２で演算して、この実デューティ比をＰＷＭ信号の基本波として使用し、ＰＷＭ信号は、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動信号として、駆動回路７を介して、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに供給される。 The control unit 70 drives the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2 with a predetermined duty ratio in order to make the sine wave waveform of the AC output voltage obtained from the full bridge inverter 2 through the filter 3 into a desired waveform. . Specifically, the reference duty ratio is calculated or calculated using a map, the correction coefficient reflected in the output voltage is calculated by the output voltage calculation unit 71, and the actual duty ratio is multiplied by the reference duty ratio and the correction coefficient. Is calculated by the reference sine wave correction unit 72, and this actual duty ratio is used as a fundamental wave of the PWM signal. The PWM signal is passed through the drive circuit 7 as a drive signal for the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2. And supplied to the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2.

しかし、前記従来例を含む一般的なインバータ装置は、図３に示すように、出力電圧検出部６０は、フルブリッジインバータ２の出力電圧を検出する分圧抵抗６１ａ〜６１ｄと、この分圧抵抗６１ａ〜６１ｄから出力される分割電圧を演算増幅する演算増幅器６２とを具備する。特に演算増幅器６２を有することからインバータ装置全体のコスト高や実装面積が大きいという課題がある。また、演算増幅器６２を用いて、出力電圧検出信号を制御部７０に出力する場合、図４の左右の波形図に示すように、出力電圧検出信号（検出電圧）は実際のインバータ波形である正弦波波形（出力電圧）と比較して大きな誤差が生じる。そのため、この出力電圧検出信号を用いて出力電圧補正をすると、大きな誤差を含んだ状態で補正するため、さらに誤差が拡大するという課題が生じる。 However, in the general inverter device including the conventional example, as shown in FIG. 3, the output voltage detector 60 includes a voltage dividing resistor 61 a to 61 d that detects the output voltage of the full bridge inverter 2, and the voltage dividing resistor. And an operational amplifier 62 for calculating and amplifying the divided voltages output from 61a to 61d. In particular, since the operational amplifier 62 is provided, there are problems that the cost of the entire inverter device and the mounting area are large. When the output voltage detection signal is output to the control unit 70 using the operational amplifier 62, the output voltage detection signal (detection voltage) is a sine that is an actual inverter waveform as shown in the left and right waveform diagrams of FIG. A large error occurs compared to the wave waveform (output voltage). For this reason, when output voltage correction is performed using this output voltage detection signal, the correction is performed in a state including a large error, so that there is a problem that the error further increases.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、装置全体の低コスト化並びに小型化を図るとともに、出力電圧補正における誤差の縮小化を図ることができる新規なインバータ装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a novel inverter device capable of reducing the cost and size of the entire device and reducing errors in output voltage correction.

上記課題を解決するために、本発明に係るインバータ装置は、直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータと、前記フルブリッジインバータのスイッチ素子に交流出力電圧をフィードバックする制御部とを具備するインバータ装置において、前記制御部のグランドラインを前記フルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してあり、前記フルブリッジインバータの出力両端から前記グランドラインとの間にそれぞれ直列接続された出力電圧検出部と、前記出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を前記出力電圧として出力する出力電圧算出部と、前記出力電圧算出部から出力された出力電圧に補正係数を乗じて基準正弦波を補正して前記フルブリッジインバータのスイッチ素子を制御する基準正弦波補正部とを具備し、前記補正係数は、無負荷出力電圧／制御部内算出出力電圧であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an inverter device according to the present invention includes a full-bridge inverter that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage, and a control unit that feeds back an AC output voltage to a switch element of the full-bridge inverter. In the inverter device, the ground line of the control unit is commonly connected to the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter, and is connected in series between both ends of the output of the full bridge inverter and the ground line. Output voltage detection unit, an output voltage calculation unit that subtracts a normal phase output voltage detected from the output voltage detection unit by a negative phase output voltage, and outputs a subtraction result as the output voltage, and the output voltage calculation unit The output voltage output from the product is multiplied by a correction coefficient to correct the reference sine wave and ; And a reference sine wave corrector that controls the converter of the switching element, wherein the correction factor is characterized by a no-load output voltage / control portion calculates the output voltage.

前記直流電源は、交流発電機を電源とし、これに整流部を介して直流電圧を出力する発電装置を備えてあることを特徴とする。
前記フルブリッジインバータの出力の高周波成分を除去するフィルタを備え、前記出力電圧検出部は前記フルブリッジインバータと前記フィルタとの間から接続されていることを特徴とする。 The DC power source is characterized in that an AC generator is used as a power source, and a generator is provided that outputs a DC voltage via a rectifier.
A filter that removes a high-frequency component of the output of the full-bridge inverter is provided, and the output voltage detector is connected between the full-bridge inverter and the filter.

本発明によれば、制御部のグランドラインをフルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータの出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部を接続し、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。 According to the present invention, the ground line of the control unit is commonly connected to the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter, and the output voltage detection unit is connected in series between both ends of the output of the full bridge inverter and the ground line. In addition, since the normal phase output voltage detected from the output voltage detection unit is subtracted by the negative phase output voltage, the operational amplifier is not required, and the cost of the entire inverter device is reduced and the size of the entire inverter device is reduced. It can be done at the same time.

また、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることが可能である。 Also, by subtracting the positive phase output voltage detected from the output voltage detection unit by the negative phase output voltage and using the combined voltage as the reference sine wave for output voltage correction, the error can be reduced compared to the conventional inverter device. Is possible.

以下、添付図面を用いて本発明インバータ装置に係る実施例を説明する。図１は本発明インバータ装置に係る一実施例の回路図である。また、図２に本実施例における主要部の動作波形図を示す。本実施例に係るインバータ装置は、交流発電機を電源とし、これにサイリスタ１ａ〜１ｃとダイオード１ｄ〜１ｆで構成した整流部を介して直流電圧を出力する発電装置１を備えてある。 Hereinafter, embodiments of the inverter device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment according to the inverter device of the present invention. FIG. 2 shows an operation waveform diagram of the main part in the present embodiment. The inverter device according to the present embodiment includes a power generator 1 that uses an AC generator as a power source, and outputs a DC voltage via a rectifier unit composed of thyristors 1a to 1c and diodes 1d to 1f.

本実施例に係るインバータ装置は、発電装置１から出力される直流電圧を交流電圧に変換するフルブリッジインバータ２と、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに交流出力電圧をフィードバックする制御部２０とを具備する。また、このインバータ装置は、フルブリッジインバータ２の出力の高周波成分を除去するフィルタ３を設けてある。フルブリッジインバータ２とフィルタ３との間から出力電圧検出部１０を接続してある。 The inverter device according to this embodiment includes a full bridge inverter 2 that converts a DC voltage output from the power generator 1 into an AC voltage, and a control unit 20 that feeds back the AC output voltage to the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2. It comprises. Further, this inverter device is provided with a filter 3 that removes a high frequency component of the output of the full bridge inverter 2. An output voltage detector 10 is connected between the full bridge inverter 2 and the filter 3.

出力電圧検出部１０は、フルブリッジインバータ２の出力電圧を検出する分圧抵抗１１ａ〜１１ｄを具備し、それぞれの分圧抵抗１１ａ〜１１ｄの接続点には平滑コンデンサ１２と抵抗１３ａ，１３ｂを介して制御部２０に接続してある。 The output voltage detection unit 10 includes voltage dividing resistors 11a to 11d that detect the output voltage of the full bridge inverter 2, and a connection point between the voltage dividing resistors 11a to 11d is connected to a smoothing capacitor 12 and resistors 13a and 13b. Connected to the control unit 20.

制御部２０はグランドラインをフルブリッジインバータ２の正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続してある。具体的には、フルブリッジインバータ２の正電圧ラインと接続する抵抗１３ａと、正相出力電圧検出部２１ａとを接続し、フルブリッジインバータ２の負電圧ラインと接続する抵抗１３ｂと、逆相出力電圧検出部２１ｂとを接続してある。 The control unit 20 connects the ground line in common with the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter 2. Specifically, the resistor 13a connected to the positive voltage line of the full bridge inverter 2 and the positive phase output voltage detector 21a are connected, the resistor 13b connected to the negative voltage line of the full bridge inverter 2, and the negative phase output. The voltage detector 21b is connected.

正相出力電圧検出部２１ａ及び逆相出力電圧検出部２１ｂは出力電圧算出部２２と接続し、フルブリッジインバータ２の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列接続されたかたちとなる。出力電圧算出部２２では、出力電圧検出部２１ａ，２１ｂから図２に示すような正相出力電圧と逆相出力電圧が検出される。検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算し、減算結果を図２に示すような合成出力電圧として出力する。 The normal phase output voltage detection unit 21a and the negative phase output voltage detection unit 21b are connected to the output voltage calculation unit 22, and are connected in series between the output ends of the full bridge inverter 2 and the ground line. The output voltage calculation unit 22 detects the normal phase output voltage and the reverse phase output voltage as shown in FIG. 2 from the output voltage detection units 21a and 21b. The detected positive phase output voltage is subtracted by the negative phase output voltage, and the subtraction result is output as a combined output voltage as shown in FIG.

本実施例に係る制御部２０は、出力電圧算出部２２から出力された合成出力電圧に補正係数を乗じて補正基準正弦波を出力する基準正弦波補正部２３を備えてある。この基準正弦波補正部２３は、補正基準正弦波を生成し、この補正基準正弦波はフルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動を制御する駆動信号の基本波となる。この基準正弦波補正部２３で用いる補正係数は、無負荷出力電圧／制御部内算出出力電圧であることが最適であり、本実施例では、この式を用いて補正する。なお、本実施例における無負荷出力電圧とは、予め無負荷時において検出したインバータ装置の出力電圧をいう。また、本実施例における制御部内算出出力電圧とは、制御部２０内で計算して出された出力電圧、即ち、合成出力電圧と同値である。以上のように補正することにより、図２で示すように、補正した合成出力電圧波形は正弦波波形とほぼ同様であり、図４の出力電圧と比較して、合成出力電圧は安定しており、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さい。 The control unit 20 according to the present embodiment includes a reference sine wave correction unit 23 that outputs a corrected reference sine wave by multiplying the combined output voltage output from the output voltage calculation unit 22 by a correction coefficient. The reference sine wave correction unit 23 generates a correction reference sine wave, and the correction reference sine wave becomes a fundamental wave of a drive signal that controls driving of the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2. The correction coefficient used in the reference sine wave correction unit 23 is optimally the no-load output voltage / the calculated output voltage in the control unit. In this embodiment, the correction coefficient is corrected using this equation. Note that the no-load output voltage in the present embodiment refers to the output voltage of the inverter device detected in advance at the time of no load. Further, the calculated output voltage in the control unit in the present embodiment is the same value as the output voltage calculated in the control unit 20, that is, the combined output voltage. By correcting as described above, as shown in FIG. 2, the corrected combined output voltage waveform is almost the same as the sine wave waveform, and the combined output voltage is more stable than the output voltage of FIG. The error is small compared to the conventional inverter device.

基準正弦波補正部２３で補正された補正基準正弦波は、ＰＷＭ制御部２４に出力され、ＰＷＭ信号の基本波として使用され、ＰＷＭ信号は、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄの駆動信号として、駆動回路７を介して、フルブリッジインバータ２のスイッチ素子２ａ〜２ｄに供給される。 The corrected reference sine wave corrected by the reference sine wave correction unit 23 is output to the PWM control unit 24 and used as a fundamental wave of the PWM signal. The PWM signal is a drive signal for the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2. Is supplied to the switch elements 2a to 2d of the full bridge inverter 2 through the drive circuit 7.

本発明に係るインバータ装置は以上のような構成並びに作用により、特に、制御部２０のグランドラインをフルブリッジインバータ２の正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータ２の出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部１０を接続し、出力電圧検出部１０から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。 In the inverter device according to the present invention, in particular, the ground line of the control unit 20 is commonly connected to the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter 2 from the both ends of the output of the full bridge inverter 2 due to the configuration and operation as described above. By connecting the output voltage detector 10 in series with the ground line and subtracting the positive phase output voltage detected from the output voltage detector 10 by the negative phase output voltage, no operational amplifier is required. Thus, the cost reduction of the entire inverter device and the size reduction of the entire inverter device can be achieved at the same time.

また、出力電圧検出部１０から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、図２に示すように、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることが可能である。 Further, by subtracting the positive phase output voltage detected from the output voltage detector 10 by the negative phase output voltage and using the combined voltage as a reference sine wave for output voltage correction, as shown in FIG. It is possible to reduce the error compared to.

本発明によれば、制御部のグランドラインをフルブリッジインバータの正電圧ラインまたは負電圧ラインと共通接続し、フルブリッジインバータの出力両端からグランドラインとの間にそれぞれ直列に出力電圧検出部を接続し、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算するように構成したことにより、演算増幅器を不要とし、インバータ装置全体の低コスト化とインバータ装置全体の小型化を同時に図ることができる。また、出力電圧検出部から検出された正相出力電圧を逆相出力電圧で減算して合成電圧を出力電圧補正の基準正弦波として用いることにより、従来のインバータ装置に比べて誤差を小さくすることでき、産業上利用可能である。 According to the present invention, the ground line of the control unit is commonly connected to the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter, and the output voltage detection unit is connected in series between both ends of the output of the full bridge inverter and the ground line. In addition, since the normal phase output voltage detected from the output voltage detection unit is subtracted by the negative phase output voltage, the operational amplifier is not required, and the cost of the entire inverter device is reduced and the size of the entire inverter device is reduced. It can be done at the same time. Also, by subtracting the positive phase output voltage detected from the output voltage detection unit by the negative phase output voltage and using the combined voltage as the reference sine wave for output voltage correction, the error can be reduced compared to the conventional inverter device. Can be used industrially.

本発明に係るインバータ装置の一実施例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed one Example of the inverter apparatus which concerns on this invention. 図１図示回路における動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram in the circuit shown in FIG. 従来のインバータ装置の例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the example of the conventional inverter apparatus. 図３図示従来例における動作波形図である。FIG. 4 is an operation waveform diagram in the conventional example shown in FIG. 3.

Explanation of symbols

１発電装置
１ａ〜１ｃサイリスタ
１ｄ〜１ｆダイオード
２フルブリッジインバータ
２ａ〜２ｄスイッチ素子
３フィルタ
７駆動回路
１０，６０出力電圧検出部
１１ａ〜１１ｄ分圧抵抗
１２平滑コンデンサ
１３ａ，１３ｂ抵抗
２０，７０制御部
２１ａ正相出力電圧検出部
２１ｂ逆相出力電圧検出部
２２出力電圧算出部
２３基準正弦波補正部
２４ＰＷＭ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 1a-1c Thyristor 1d-1f Diode 2 Full bridge inverter 2a-2d Switch element 3 Filter 7 Drive circuit 10, 60 Output voltage detection part 11a-11d Voltage dividing resistor 12 Smoothing capacitor 13a, 13b Resistance 20, 70 Control part 21a Normal phase output voltage detection unit 21b Reverse phase output voltage detection unit 22 Output voltage calculation unit 23 Reference sine wave correction unit 24 PWM control unit

Claims

In an inverter device comprising a full bridge inverter that converts a DC voltage of a DC power source into an AC voltage, and a control unit that feeds back an AC output voltage to a switch element of the full bridge inverter,
The ground line of the control unit is commonly connected to the positive voltage line or the negative voltage line of the full bridge inverter,
An output voltage detector connected in series between the output line of the full bridge inverter and the ground line, respectively.
An output voltage calculation unit that subtracts the positive phase output voltage detected from the output voltage detection unit by a negative phase output voltage, and outputs the subtraction result as the output voltage;
A reference sine wave correction unit that controls the switch element of the full bridge inverter by correcting a reference sine wave by multiplying the output voltage output from the output voltage calculation unit by a correction coefficient;
And the correction coefficient is a no-load output voltage / a calculated output voltage in the control unit.

2. The inverter apparatus according to claim 1 , wherein the DC power source includes an AC generator as a power source, and a generator that outputs a DC voltage via a rectifier.

3. The filter according to claim 1 , further comprising a filter that removes a high-frequency component of the output of the full bridge inverter, wherein the output voltage detection unit is connected between the full bridge inverter and the filter. The inverter device described in 1.