JP6508505B2 - インバータ回路 - Google Patents
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Description
(インバータ構成)
図1は、本実施形態のインバータ構成を示す。このインバータ10は、二つのフルブリッジ回路F1,F2を用いて構成する。第1のフルブリッジ回路モジュールとしてのフルブリッジ回路F1は端子T11〜T18、第2のフルブリッジ回路モジュールとしてのフルブリッジ回路F2は端子T21〜T28を備えている。
フルブリッジ回路F1のスイッチング素子Q11,Q12の直列回路、及びスイッチング素子Q13,Q14の直列回路は、端子T11,T12間に接続されている。具体的には、スイッチング素子Q11のコレクタが端子T11に接続され、スイッチング素子Q11のエミッタとスイッチング素子Q12のコレクタとが接続され、スイッチング素子Q12のエミッタが端子T12に接続されている。更に、スイッチング素子Q13のコレクタが端子T11に接続され、スイッチング素子Q13のエミッタとスイッチング素子Q14のコレクタとが接続され、スイッチング素子Q14のエミッタが端子T12に接続されている。ダイオードD11〜D14は、各スイッチング素子Q11〜Q14のそれぞれに逆並列接続されている。
図2は、インバータ10を用いた電力変換装置を示す。
本実施形態では、フルブリッジ回路F1はフルブリッジ部として機能し、フルブリッジ回路F2はクランプ部として機能させる。
また、インバータ10の端子T01にはリアクトルRE1の一端、端子T02間にはリアクトルRE2の一端を接続する。更に、リアクトルRE1,RE2の各他端間にはコンデンサC1を接続する。更に、コンデンサC1と並列に、負荷L1を接続する。
電流計I0、電圧計V0の計測結果は、スイッチング素子Q11〜Q14,Q21〜Q24を制御する制御部31に供給される。
まず、スイッチング素子Q11,Q14ではオン・オフを繰り返すPWM動作、スイッチング素子Q21,Q22ではオン状態を維持、スイッチング素子Q12,Q13,Q23,Q24ではオフ状態を維持させる。これにより、端子T01からの出力電圧は正の半周期波形、端子T02からの出力電圧は負の半周期波形に制御される。また、スイッチング素子Q12,Q13がオン・オフを繰り返すPWM動作、スイッチング素子Q23,Q24ではオン状態を維持、スイッチング素子Q11,Q14,Q21,Q22ではオフ状態を維持させる。これにより、端子T01から負荷L1に供給される出力電圧は負の半周期波形、端子T02からの出力電圧は正の半周期波形に制御される。
まず、第1期間において、スイッチング素子Q11,Q14をオン、スイッチング素子Q12,Q13をオフ、スイッチング素子Q21をオン、スイッチング素子Q23をオフさせる。この第1期間において、直流電源G1の正極→スイッチング素子Q11→リアクトルRE1→コンデンサC1→リアクトルRE2→スイッチング素子Q14→直流電源G1の負極の経路で電流が流れる。そして、スイッチング素子Q11,Q14では、コレクタからエミッタに向かって電流が流れるので、スイッチング素子Q11,Q14に導通損失が発生する。一方、ダイオードD11〜D14には電流が流れない。また、第1期間において、交流電圧の振幅は、直流電源G1の電圧(ここでは「V1」)となる。
これにより、ドライバ32によって供給される駆動信号により、負荷L1の制御を行なうことができる。
(1)上記実施形態では、インバータ10は、二つのフルブリッジ回路F1,F2を備えている。フルブリッジ回路F1はフルブリッジ部として機能し、フルブリッジ回路F2はクランプ部として機能させる。これにより、単一の汎用フルブリッジ回路モジュールで出力クランプ型インバータを実現することができる。従って、実装基板や駆動回路などを共通化して、電力変換回路の低コスト化を実現することができる。また、モジュール内にすべてのスイッチング素子を設けているため、特性バラツキを小さくして、回路設計が容易になる。また、実装基板上の配線を短くすることができ、寄生抵抗やインダクタの影響の低減を図ることができる。
・上記実施形態においては、インバータ10のスイッチング素子Q11〜Q14,Q21〜Q24にはIGBTを用いたが、スイッチング素子であれば、IGBTに限定されるものではない。例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor )を用いてもよい。MOSFETを用いることにより、スイッチング周波数の高周波化が容易になり、リアクトルの小型化を図ることができる。また、ダイオードにはMOSFETの寄生ダイオードを用いることができるので、素子数を削減できる。
Claims (1)
- 二つのフルブリッジ回路モジュールを用いて構成したインバータ回路であって、
直流電圧を交流電圧に変換する第1のフルブリッジ回路モジュールと、前記第1のフルブリッジ回路モジュールの出力電圧をクランプするクランプ部としての第2のフルブリッジ回路モジュールと、を備え、前記第1のフルブリッジ回路モジュールと前記第2のフルブリッジ回路モジュールとは同等のものであり、
前記第1のフルブリッジ回路モジュールの出力端子が前記第2のフルブリッジ回路モジュールの出力端子に並列に接続され、前記第2のフルブリッジ回路モジュールの出力端子は前記インバータ回路の出力端子に接続され、
前記第1、第2のフルブリッジ回路モジュールは、それぞれ同じ数のスイッチング素子と整流素子とを備え、
前記第2のフルブリッジ回路モジュールのスイッチング素子の導通損失が、前記第1のフルブリッジ回路モジュールのスイッチング素子の導通損失以下であり、
前記第1のフルブリッジ回路モジュールのスイッチング素子のスイッチング速度が、前記第2のフルブリッジ回路モジュールのスイッチング素子のスイッチング速度以上であり、
前記第2のフルブリッジ回路モジュールの整流素子の導通損失が、前記第1のフルブリッジ回路モジュールの整流素子の導通損失以下であり、
前記第2のフルブリッジ回路モジュールの整流素子のスイッチング速度が、前記第1のフルブリッジ回路モジュールの整流素子のスイッチング速度以上であり、
前記インバータ回路の出力端子間の交流電圧が3値となるように前記第1のフルブリッジ回路モジュール及び前記第2のフルブリッジ回路モジュールを制御することを特徴とするインバータ回路。
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