JPH02202366A - Inverter - Google Patents

Inverter

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JPH02202366A
JPH02202366A JP1018955A JP1895589A JPH02202366A JP H02202366 A JPH02202366 A JP H02202366A JP 1018955 A JP1018955 A JP 1018955A JP 1895589 A JP1895589 A JP 1895589A JP H02202366 A JPH02202366 A JP H02202366A
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chopper
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Abstract

PURPOSE:To perform pulse width control stably by arranging a means for detecting the voltage across first or second diode. CONSTITUTION:Series circuit of first and second diodes D3, D4 having matched forward direction is connected in parallel such that the forward direction of each diode D3, D4 will match to the reverse direction of each switching element Q1, D1, Q2, D2, and a series circuit of a load circuit Z and a second capacitor C3 is connected in parallel with one switching element Q1, D1. Furthermore, a circuit for detecting the voltage across the first or second diode, D3 or D4, is provided. When the voltage across the diode D4 is detected, for example, it can be detected which one of the transistors Q1, Q2 is functioning as a chopper. By such arrangement, pulse width control of the switching element can be facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、交流電源を整流平滑して得られる直流電力を
高周波電力に変換して負荷を駆動するインバータ装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inverter device that converts direct current power obtained by rectifying and smoothing an alternating current power source into high frequency power to drive a load.

[従来の技術] 梵敦昨1 第13図は従来例の回路図である。以下、その回路構成
について説明する。トランジスタQ、、Q2には、それ
ぞれダイオードD、、D、が逆並列接続されている。ト
ランジスタQ、、Q2の直列回路には、ダイオードD 
3 、 D 4の直列回路が逆並列接続されている。ト
ランジスタQ、、Q2の接続点は、交流電源Vsの一端
に接続されている。交流電源Vsの他端は、インダクタ
L、、L2を介して、ダイオードD 、、D 、の接続
点に接続されている。インダクタL、、L2の接続点は
コンデンサC4を介して交流電源Vsの一端に接続され
ている。トランジスタQ、、Q2の直列回路には、コン
デンサC2が並列接続されている。コンデンサC2に得
られる直流電力は、インバータ回路1により高周波電力
に変換されて、負荷Rに供給される。
[Prior Art] Atsushi Bon 1 Fig. 13 is a circuit diagram of a conventional example. The circuit configuration will be explained below. Diodes D, D, are connected in antiparallel to the transistors Q, Q2, respectively. A diode D is included in the series circuit of transistors Q, Q2.
3 and D4 series circuits are connected in antiparallel. The connection point of the transistors Q, , Q2 is connected to one end of the AC power supply Vs. The other end of the AC power supply Vs is connected to the connection point of the diodes D 1 , , D 2 via inductors L, , L 2 . A connection point between the inductors L, L2 is connected to one end of the AC power supply Vs via a capacitor C4. A capacitor C2 is connected in parallel to the series circuit of transistors Q, Q2. The DC power obtained by the capacitor C2 is converted into high frequency power by the inverter circuit 1 and supplied to the load R.

以下、その動作について説明する。交流電源Vsが正の
半サイクルにあるときに、トランジスタQがオンすると
、インダクタL2、ダイオードD3、トランジスタQ、
を通る経路で交流電源VsがらインダクタL2に電流が
流れ、インダクタL2の電流は入力交流電圧Vinの瞬
時値に比例した傾きで増加して行き、インダクタL2に
エネルギーが蓄積される。そして、トランジスタQ1が
オフすると、インダクタL2のエネルギーはダイオード
D3、コンデンサC2、ダイオードD2を通る経路で放
出され、コンデンサC2を充電する。そして、交流電源
Vsの正の半サイクルの間は、上記過程を繰り返す。
The operation will be explained below. When the transistor Q is turned on when the AC power supply Vs is in the positive half cycle, the inductor L2, diode D3, transistor Q,
A current flows from the AC power supply Vs to the inductor L2 along the path passing through the inductor L2, and the current in the inductor L2 increases at a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin, and energy is stored in the inductor L2. Then, when the transistor Q1 is turned off, the energy of the inductor L2 is released through a path passing through the diode D3, the capacitor C2, and the diode D2, and charges the capacitor C2. Then, the above process is repeated during the positive half cycle of the AC power supply Vs.

次に、交流電源Vsの負の半サイクルでは、トランジス
タQ2がオンすると、トランジスタQ2、ダイオードD
1、インダクタL2を通る経路で交流電源Vsからイン
ダクタL2に電流が流れる。インダクタし2に流れる電
流は、入力交流電圧Vinの瞬時値に比例した傾きで、
正の半サイクルのときとは反対方向に増大して行き、イ
ンダクタL2にエネルギーが蓄積される。トランジスタ
Q2がオフすると、インダクタL2のエネルギーは交流
電源VsもしくはACフィルタ3のコンデンサCダイオ
ードD5、コンデンサC2、ダイオードD。
Next, in the negative half cycle of the AC power supply Vs, when the transistor Q2 is turned on, the transistor Q2 and the diode D
1. Current flows from the AC power supply Vs to the inductor L2 through the inductor L2. The current flowing through the inductor 2 has a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin.
It increases in the opposite direction to that during the positive half cycle, and energy is stored in inductor L2. When the transistor Q2 is turned off, the energy of the inductor L2 is transferred to the AC power supply Vs or the capacitor C diode D5 of the AC filter 3, the capacitor C2, and the diode D.

を通る経路で放出され、コンデンサC2が充電される。The capacitor C2 is charged.

そして、交流電源Vsの負の半サイクルの間、上記過程
を繰り返す。
The above process is then repeated during the negative half cycle of the AC power supply Vs.

以上のように、交流電源Vsの正負の半サイクルで、そ
れぞれトランジスタQ I、 Q 2を高速でオン・オ
フさせることで、交流電源Vsの正負の半サイクルに同
期してチョッパー動作を行わせることができる。そして
、チョッパー回路2の前段にACフィルタ3を挿入する
ことで、入力電流を連続的にすることができ、入力電流
の歪率を小さくすることができる。
As described above, by turning on and off the transistors Q I and Q 2 at high speed during the positive and negative half cycles of the AC power source Vs, the chopper operation can be performed in synchronization with the positive and negative half cycles of the AC power source Vs. Can be done. By inserting the AC filter 3 before the chopper circuit 2, the input current can be made continuous, and the distortion factor of the input current can be reduced.

この従来例にあっては、交流電源Vsの正又は負の半サ
イクルにおいて、チョッパーとして働かない方のトラン
ジスタQ2又はQlが、チョッパーとして働く他方のト
ランジスタQ1又はQ2のオン時に同時にオンしないよ
うに制御する必要がある。
In this conventional example, during a positive or negative half cycle of the AC power supply Vs, the transistor Q2 or Ql that does not work as a chopper is controlled so that it does not turn on at the same time as the other transistor Q1 or Q2 that works as a chopper is turned on. There is a need to.

それには、トランジスタQ、、Q2に供給するドライブ
信号を、オン時間の等しい互いに反転した信号とするこ
とが最も簡単である。今、デユーティ・ファクターが5
0%で、周波数を固定した矩形波信号を一方のトランジ
スタQ1のドライブ信号とし、その反転信号を他方のト
ランジスタQ2のドライブ信号とした場合、交流電源V
sからの入力電圧Vin、入力電流Iin、チョッパー
電流(インダクタL2に流れる電流I L2)、及びト
ランジスタQ 1. Q 2のドライブ信号は第14図
に示すようになる。同図から明らかなように、この制御
方式では、交流電源Vsからの入力電圧Vinが高い期
間と低い期間とで、チョッパー電流IL2の導通期間が
著しく異なる。つまり、入力電圧Vinのピーク値付近
では、チョッパー電流IL2にほとんど休止期間が無い
のに対して、入力電圧Vinのゼロクロス点付近では、
チョッパー電流IL2は、チョッパーとして働くトラン
ジスタのオン期間とオフした直後の僅かな期間にしか流
れず、休止期間が長い。
The easiest way to do this is to make the drive signals supplied to the transistors Q, Q2 mutually inverted signals with equal on-times. Now the duty factor is 5
0%, a rectangular wave signal with a fixed frequency is used as the drive signal for one transistor Q1, and its inverted signal is used as the drive signal for the other transistor Q2, then the AC power supply V
Input voltage Vin from s, input current Iin, chopper current (current I L2 flowing through inductor L2), and transistor Q 1. The drive signal of Q2 is as shown in FIG. As is clear from the figure, in this control method, the conduction period of the chopper current IL2 is significantly different between a period when the input voltage Vin from the AC power source Vs is high and a period when it is low. In other words, near the peak value of the input voltage Vin, there is almost no rest period in the chopper current IL2, whereas near the zero cross point of the input voltage Vin,
The chopper current IL2 flows only during the ON period of the transistor acting as a chopper and a short period immediately after the transistor is turned OFF, and has a long rest period.

したがって、交流電源Vsからの入力電流Vinは入力
電圧の低い期間では、第14図の点線で示す正弦波から
若干ずれた波形となる。
Therefore, the input current Vin from the AC power supply Vs has a waveform slightly deviated from the sine wave shown by the dotted line in FIG. 14 during a period when the input voltage is low.

この問題を解決するための制御方式も多数知られており
、その1つとして例えばPWM制御がある。上記の回路
におけるPWM制御には次の2通りが考えられる。
Many control methods are known to solve this problem, one of which is PWM control, for example. The following two methods can be considered for PWM control in the above circuit.

■チョッパーとして働くトランジスタのデユーティ・フ
ァクター(1周期に占めるオン時間の割合)が50%を
越える制御方式(第15図参照)。
■A control method in which the duty factor (ratio of on-time to one cycle) of the transistor acting as a chopper exceeds 50% (see Figure 15).

この制御方式では、第15図(&)に示すように、鋸歯
状波を発生させて、入力電圧Vinの整流波形を分圧し
た脈流波形とレベル比較し、第15図(b)。
In this control method, as shown in FIG. 15(&), a sawtooth wave is generated and the level is compared with a pulsating waveform obtained by dividing the rectified waveform of the input voltage Vin, as shown in FIG. 15(b).

(c)に示すように、鋸歯状波が脈流波形を越えていな
い期間に“High”レベルとなる方形波信号を発生さ
せる。そして、同図(b)の信号が“High”レベル
である期間にLow“レベルとなる信号(同図(d)参
照〉をトランジスタQ、のドライブ信号とし、同図(C
)の信号が’Higl+”レベルである期間に“’Lo
wレベルとなる信号(同図(e)参照)をトランジスタ
Q2のドライブ信号とする。このように制御すれば、入
力電圧Vinの低い期間においては、トランジスタQ、
、Q2のオン時間が長くなるので、インダクタL2に流
れるチョッパー電流IL2の休止期間は無くなり、入力
電流Iinは正弦波に近い波形となる。ただし、この制
御方式では、第15図(d)。
As shown in (c), a square wave signal that is at a "High" level is generated during a period when the sawtooth wave does not exceed the pulsating flow waveform. Then, a signal (see figure (d)) that becomes low level while the signal in figure (b) is at 'high' level is used as a drive signal for transistor Q, and the signal in figure (C
) is at the 'High+' level, the 'Lo
The signal at the W level (see (e) in the figure) is used as the drive signal for the transistor Q2. With this control, during the period when the input voltage Vin is low, the transistors Q,
, Q2 becomes longer, so there is no rest period of the chopper current IL2 flowing through the inductor L2, and the input current Iin has a waveform close to a sine wave. However, in this control method, the result as shown in FIG. 15(d).

<e)から明らかなように、トランジスタQ、、Q2が
同時にオンとなる期間が存在するので、チョッパーとし
て働かない方のトランジスタへのドライブ信号を遮断す
るための回路が必要となる。
As is clear from <e), there is a period in which the transistors Q, , Q2 are simultaneously on, so a circuit is required to cut off the drive signal to the transistor that does not function as a chopper.

■チョッパーとして働くトランジスタのデユーティ・フ
ァクターを50%未満とする制御方式(第16図参照)
■Control method that keeps the duty factor of the transistor working as a chopper to less than 50% (see Figure 16)
.

この制御方式では、第16図(a)に示すように、鋸歯
状波を発生させて、入力電圧Vinの整流波形を分圧し
た脈流波形とレベル比較し、第15図(b)。
In this control method, a sawtooth wave is generated as shown in FIG. 16(a), and the level is compared with a pulsating waveform obtained by dividing the rectified waveform of the input voltage Vin, as shown in FIG. 15(b).

(c)に示すように、鋸歯状波が脈流波形を越えていな
い期間に“HiI?h’“レベルとなる方形波信号を発
生させ、同図(b)の信号をトランジスタQ、のドライ
ブ信号とし、同図(c)の信号をトランジスタQ2のド
ライブ信号とする。このように制御すれば、チョッパー
電流IL2の休止期間は存在するが、入力電圧Vinの
低い期間においては、トランジスタQ、、Q2のオン時
間が長くなるので、インダクタL2に流れるチョッパー
電流IL2の平均値を入力電圧Vinに比例させること
ができ、入力電流Iinは正弦波に近い波形となる。こ
の制御方式では、第15図(b)、(c)から明らかな
ように、トランジスタQ、、Q2が同時にオンとなる期
間が存在しないので、トランジスタQ、、Q2には第1
5図(b)(c)に示すドライブ信号をそのまま供給す
れば良い。
As shown in (c), a square wave signal of "HiI?h'" level is generated during the period when the sawtooth wave does not exceed the pulsating flow waveform, and the signal shown in (b) of the same figure is used to drive the transistor Q. The signal shown in FIG. 3(c) is used as a drive signal for the transistor Q2. If controlled in this way, there will be a rest period for the chopper current IL2, but during the period when the input voltage Vin is low, the on time of the transistors Q, Q2 will be longer, so the average value of the chopper current IL2 flowing through the inductor L2 will be reduced. can be made proportional to the input voltage Vin, and the input current Iin has a waveform close to a sine wave. In this control method, as is clear from FIGS. 15(b) and 15(c), there is no period during which transistors Q, .
The drive signals shown in FIGS. 5(b) and 5(c) may be supplied as they are.

以上のP W M $II御では、チョッパーとして働
くトランジスタのオン時間を可変としているが、これと
は逆に、トランジスタのオン時間を一定にしておき、オ
フ時間を入力電圧Vinが高いときには長くし、入力電
圧Vinが低いときには短くするように制御することに
より、チョッパー電流IL2の休止期間が無くなるよう
に、又は短くなるように制御することができる。
In the above PWM $II control, the on-time of the transistor acting as a chopper is made variable, but on the contrary, the on-time of the transistor is kept constant, and the off-time is lengthened when the input voltage Vin is high. By controlling the input voltage Vin to be short when the input voltage Vin is low, it is possible to control the rest period of the chopper current IL2 to be eliminated or shortened.

1胆1よ 第17図は他の従来例(特願昭63−235982号)
の回路図である。以下、その回路構成について説明する
。トランジスタQ、、Q2はパイボ−ラ型のトランジス
タよりなる。トランジスタQのエミッタは、トランジス
タQ2のコレクタに接続されている。トランジスタQ、
、Q2のコレクタ及びエミッタには、ダイオードD +
 、 D 2のカソード及びアノードが夫々接続されて
いる。トランジスタQ1のベース・エミッタ間には、第
1の矩形波信号が入力されており、トランジスタQ2の
ベース・エミッタ間には、第1の矩形波信号が高レベル
のときに低レベルとなり、第1の矩形波信号が低レベル
のときに高レベルとなる第2の矩形波信号が入力されて
いる。これにより、トランジスタQ 1. Q 2は交
互にオンオフされる。トランジスタQ、のコレクタには
ダイオードD、のカソードが接続され、ダイオードD、
のアノードはダイオードD4のカソードに接続され、ダ
イオードD、のアノードはトランジスタQ2のエミッタ
に接続されている。トランジスタQ、のコレクタには、
コンデンサC2の一端が接続され、コンデンサC2の他
端はコンデンサC1の一端に接続され、コンデンサC1
の他端はトランジスタQ2のエミッタに接続されている
。トランジスタQ、、Q2の接続点とコンデンサC、、
C、の接続点の間には、負荷回路Rが接続されている。
Figure 17 is another conventional example (Japanese Patent Application No. 63-235982)
FIG. The circuit configuration will be explained below. Transistors Q, , Q2 are pievora type transistors. The emitter of transistor Q is connected to the collector of transistor Q2. transistor Q,
, Q2 has a diode D+ at its collector and emitter.
, D2 are connected to each other. A first rectangular wave signal is input between the base and emitter of the transistor Q1, and when the first rectangular wave signal is at a high level, the first rectangular wave signal is at a low level, and the first rectangular wave signal is input between the base and emitter of the transistor Q2. A second rectangular wave signal is input which becomes high level when the rectangular wave signal of is low level. This causes transistor Q1. Q2 is alternately turned on and off. The cathode of a diode D is connected to the collector of the transistor Q, and the diode D is connected to the collector of the transistor Q.
The anode of diode D is connected to the cathode of diode D4, and the anode of diode D is connected to the emitter of transistor Q2. At the collector of transistor Q,
One end of capacitor C2 is connected, the other end of capacitor C2 is connected to one end of capacitor C1, and capacitor C1
The other end is connected to the emitter of transistor Q2. Connection point of transistors Q, ,Q2 and capacitor C, ,
A load circuit R is connected between the connection points C and C.

ここでは、説明を簡単化するために負荷回路Rとして抵
抗素子を用いているが、誘導性リアクタンスや容量性リ
アクタンスを含んでいても良い、トランジスタQ、、Q
2の接続点は交流電源Vsの一端に接続されている。交
流電源Vsの他端は、インダクタL + 、 L 2を
介して、ダイオードD 3.D 、の接続点に接続され
ている。インダクタL + 、 L 2の接続点と交流
電源Vsの一端との間には、コンデンサC1が接続され
ている。インダクタし、とコンデンサC1はACフィル
タ3を構成している。また、トランジスタQ、、Q2と
ダイオードD、、D、及びコンデンサC2、C’sは、
ダイオードD i 、 D 4及びインダクタL2と共
にチョッパー回路2を構成し、且つ負荷回路Rと共にイ
ンバータ回路1を構成している。
Here, a resistive element is used as the load circuit R to simplify the explanation, but transistors Q, , Q may also include inductive reactance or capacitive reactance.
The connection point 2 is connected to one end of the AC power supply Vs. The other end of the AC power supply Vs is connected to a diode D3. through an inductor L+, L2. It is connected to the connection point of D. A capacitor C1 is connected between the connection point of the inductors L + and L 2 and one end of the AC power supply Vs. The inductor and capacitor C1 constitute an AC filter 3. In addition, transistors Q, , Q2, diodes D, , D, and capacitors C2, C's are:
The chopper circuit 2 is configured together with the diodes D i and D 4 and the inductor L2, and the inverter circuit 1 is configured together with the load circuit R.

第18図乃至第21図は上記回路の動作説明のための回
路図である。まず、交流電源VSが正の半サイクルのと
きに、トランジスタQ+がオンすると、第18図に示す
ように、インダクタL2、ダイオードD1、トランジス
タQ、を通る経路で交流電源VSからインダクタL2に
電流が流れ、その電流値は入力交流電圧Vinの瞬時値
に比例した傾きで増加していく、このとき、トランジス
タQはインバータ用のスイッチング素子としても機能し
、コンデンサC2からトランジスタQ1を介して負荷回
路Rに電流を流す。
FIGS. 18 to 21 are circuit diagrams for explaining the operation of the above circuit. First, when transistor Q+ is turned on during a positive half cycle of AC power supply VS, current flows from AC power supply VS to inductor L2 through a path passing through inductor L2, diode D1, and transistor Q, as shown in FIG. The current value increases at a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin.At this time, the transistor Q also functions as a switching element for the inverter, and the load circuit R is connected from the capacitor C2 through the transistor Q1. A current is passed through.

次に、トランジスタQ1がオフすると、第19図に示す
ように、インダクタL2、ダイオードD3、コンデンサ
C2、C3、ダイオードD2、交流電源Vsを通る経路
で、インダクタL2のエネルギーが放出され、コンデン
サC2及びC1を充電する。このとき、トランジスタQ
2がオンしており、コンデンサC3から負荷回路R、ト
ランジスタQ2を通る経路で、第18図に示す方向とは
逆方向に負荷回路Rに電流を流す。
Next, when the transistor Q1 is turned off, as shown in FIG. Charge C1. At this time, transistor Q
2 is on, and current flows through the load circuit R in a direction opposite to that shown in FIG. 18 through a path from the capacitor C3 to the load circuit R and the transistor Q2.

このように、交流電源Vsが正の半サイクルでは、トラ
ンジスタQ1がチョッパー用のスイッチング素子とイン
バータ用のスイッチング素子を兼ね、トランジスタQ2
はインバータ用のスイッチング素子としてだけ機能する
In this way, during the positive half cycle of the AC power supply Vs, the transistor Q1 serves as both the chopper switching element and the inverter switching element, and the transistor Q2
functions only as a switching element for the inverter.

次に、交流電源Vsが負の半サイクルのときに、トラン
ジスタQ2がオンすると、第20図に示すように、交流
電源Vs、トランジスタQ2、ダイオードD1、インダ
クタL2を通る経路で、インダクタL2に電流が流れ、
その電流値は入力交流電圧Vinの瞬時値に比例した傾
きで増加して行く。このとき、トランジスタQ2はイン
バータ用のスイッチング素子としてもJR能し、コンデ
ンサC1から負荷回路R、トランジスタQ、を通る経路
で負荷回路Rに電流を流す。
Next, when the transistor Q2 is turned on during a negative half cycle of the AC power supply Vs, as shown in FIG. flows,
The current value increases at a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin. At this time, the transistor Q2 also functions as a switching element for the inverter, and current flows from the capacitor C1 to the load circuit R through the load circuit R and the transistor Q.

次に、トランジスタQ2がオフすると、第21図に示す
ように、交流電源Vs、ダイオードDコンデンサC2,
C,、ダイオードD1、インダクタL2を通る経路で、
インダクタL2のエネルギーが放出され、コンデンサC
2及びC3を充電する。このとき、トランジスタQ1が
オンしており、コンデンサC2からトランジスタQ1を
介して、第20図に示す方向とは逆方向に負荷回路Rに
電流を流す。
Next, when the transistor Q2 is turned off, as shown in FIG. 21, the AC power supply Vs, the diode D capacitor C2,
C, with a path passing through diode D1 and inductor L2,
Energy in inductor L2 is released and capacitor C
2 and C3 are charged. At this time, the transistor Q1 is on, and current flows from the capacitor C2 to the load circuit R in the opposite direction to that shown in FIG. 20 via the transistor Q1.

このように、交流電源Vsが負の半サイクルでは、トラ
ンジスタQ2がチョッパー用のスイッチング素子とイン
バータ用のスイッチング素子の働きを兼ねて、トランジ
スタQ1はインバータ用のスイッチング素子としてだけ
機能する。
In this way, during the negative half cycle of the AC power supply Vs, the transistor Q2 functions both as a chopper switching element and an inverter switching element, and the transistor Q1 functions only as an inverter switching element.

なお、上記回路におけるダイオードD、、D2はコンデ
ンサC2,C,を充電して負荷回路Rに安定した平滑出
力を供給するものである。つまり、第17図におけるダ
イオードD、、D、を除去した場合、コンデンサC2,
C3を充電する経路は一応存在するが、負荷回路Rを介
した経路となるので、安定した平滑出力を供給するには
トランジスタQQ2の制御に工夫を要したり、負荷回路
Rのインピーダンス値に制約が生じたりする恐れがある
Note that the diodes D, D2 in the above circuit charge the capacitors C2, C, and supply a stable smoothed output to the load circuit R. In other words, if the diodes D, ,D in FIG. 17 are removed, the capacitor C2,
There is a path to charge C3, but it is through the load circuit R, so in order to provide a stable smoothed output, it is necessary to control the transistor QQ2, and the impedance value of the load circuit R is restricted. may occur.

上記回路にあっては、インバータ用のスイッチング素子
がチョッパー用のスイッチング素子を兼ね、且つ少ない
素子数で構成されており、電力損失が少なく、回路構成
も簡単になるという利点がある。また、交流電源Vsの
半サイクル毎に各トランジスタQ、、Q2が交互にチョ
ッパー用のスイッチング素子として働くので、スイッチ
ング素子1涸当たりのストレスが軽減されるという利点
があり、またスイッチング素子(トランジスタQ、Q2
)の電力損失のバランスが取れているので、例えば放熱
構造は同じで良い、さらに、スイッチング素子(トラン
ジスタQ、、Q2)はインバータ用のスイッチング素子
としても動作しているから、別個にチョッパー駆動回路
を設ける必要がなく、また駆動回路の構成も簡単化され
る。なお、交流電源VsとインダクタL2の間に、AC
フィルタ3を挿入して入力電流を連続的にすることによ
り、入力電流歪率を低減することができ、また、入力電
流を入力電圧と同相の正弦波にできるので、入力力率は
ほぼ1となる。
The above circuit has the advantage that the switching element for the inverter also serves as the switching element for the chopper, and is configured with a small number of elements, resulting in less power loss and a simpler circuit configuration. In addition, each transistor Q, Q2 alternately works as a switching element for the chopper every half cycle of the AC power supply Vs, which has the advantage of reducing the stress per switching element (transistor Q). ,Q2
), so the heat dissipation structure can be the same, and since the switching elements (transistors Q, Q2) also operate as switching elements for the inverter, a separate chopper drive circuit can be used. There is no need to provide a drive circuit, and the configuration of the drive circuit is also simplified. Note that there is an AC
By inserting filter 3 and making the input current continuous, the input current distortion factor can be reduced, and since the input current can be made into a sine wave that is in phase with the input voltage, the input power factor is approximately 1. Become.

[発明が解決しようとする課題] ところが、第17図に示す従来例にあっては、PWM制
御が困難であるという問題がある。つまり、PWM制御
を行う場合には、上述の第15図(d) 、 (e)又
は第16図(b) 、 (c)に示すドライブ信号をト
ランジスタQ 1. Q 2に供給することになるが、
デユーティ・ファクターが50%を越える前者では、両
方のトランジスタQ、Q2が同時にオンする期間が存在
し、平滑用のコンデンサC2,C、を短絡してしまうの
で、採用できない、一方、デユーティ・ファクターが5
0%を越えない後者では、入力電圧Vinのピーク値付
近では両方のトランジスタQ、、Q2が共にオフしてい
る時間が長くなるので、負荷回路Rが共振負荷の場合に
は、以下に述べるような不都合が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional example shown in FIG. 17 has a problem in that PWM control is difficult. That is, when performing PWM control, the drive signals shown in FIGS. 15(d) and 15(e) or FIGS. 16(b) and 16(c) described above are applied to the transistors Q1. It will be supplied to Q2, but
In the former case where the duty factor exceeds 50%, there is a period in which both transistors Q and Q2 are turned on simultaneously, which short-circuits the smoothing capacitors C2 and C, so it cannot be used. 5
In the latter case, which does not exceed 0%, both transistors Q, Q2 are off for a long time near the peak value of the input voltage Vin, so if the load circuit R is a resonant load, as described below. This will cause some inconvenience.

第22図は共振負荷2を有する直列共振型インバータ回
路の回路図である。ここでは、チョッパー回路の図示は
省略しである。直流電源となるコンデンサC2の両端に
は、トランジスタQ、、Q2の直列回路が接続されてい
る。各トランジスタQ l rQ2には、それぞれダイ
オードD、、D2が逆並列接続されている。トランジス
タQ、の両端には、直流成分カット用のコンデンサC3
と共振及び限流用のインダクタし、を介して負荷回路R
が接続されており、負荷回路Rには共振用のコンデンサ
C1が並列接続されている。インダクタLコとコンデン
サC4は直列共振回路を構成しており、共振負荷2には
振動電流が流れる。この回路において、第23図(a)
 、 (b)に示すようなドライブ信号をトランジスタ
Q、、Q2に供給すると、トランジスタQ、、Q2に流
れる電流は、第23図(c)に示すようになる。つまり
、トランジスタQ2がオフした後、共振電流はダイオー
ドD1に流れるが、トランジスタQ l、 Q 2が同
時にオフしている時間が長いために、共振電流の極性が
反転してもトランジスタQ、はオンせず、共振電流はダ
イオードD2に流れる。そして、ダイオードD2に電流
が流れているときに、トランジスタQ、がオンされて、
トランジスタQ1に共振電流が流れる。この場合、ダイ
オードD2の逆回復時間が経過するまでは、ダイオード
D2が逆方向電流を阻止できないので、トランジスタQ
1とダイオードD2が同時にオンすることになり、第2
3図(c)に示すように、過大電流1xが流れる。
FIG. 22 is a circuit diagram of a series resonant inverter circuit having a resonant load 2. In FIG. Here, illustration of the chopper circuit is omitted. A series circuit of transistors Q, Q2 is connected to both ends of a capacitor C2 which serves as a DC power source. Diodes D, D2 are connected in antiparallel to each transistor QlrQ2. A capacitor C3 for cutting DC components is connected to both ends of the transistor Q.
and the inductor for resonance and current limiting, and the load circuit R through
is connected to the load circuit R, and a resonance capacitor C1 is connected in parallel to the load circuit R. The inductor L and the capacitor C4 constitute a series resonant circuit, and an oscillating current flows through the resonant load 2. In this circuit, Fig. 23(a)
When the drive signals shown in FIG. 23(b) are supplied to the transistors Q, ., Q2, the currents flowing through the transistors Q, ., Q2 become as shown in FIG. 23(c). In other words, after transistor Q2 is turned off, a resonant current flows to diode D1, but since transistors Ql and Q2 are simultaneously off for a long time, transistor Q is turned on even if the polarity of the resonant current is reversed. Instead, the resonant current flows through diode D2. Then, when current flows through diode D2, transistor Q is turned on,
A resonant current flows through transistor Q1. In this case, the diode D2 cannot block the reverse current until the reverse recovery time of the diode D2 has elapsed, so the transistor Q
1 and diode D2 are turned on at the same time, and the second
As shown in FIG. 3(c), an excessive current 1x flows.

つまり、第17図の回路では、トランジスタQ1゜Ql
がインバータ用のスイッチング素子としても働いている
ために、両方のトランジスタQ、、Q2が同時にオフす
る時間は余り長くすることができない、したがって、P
WM制御を行う場合には、トランジスタQ、、Q2のド
ライブ信号を反転させて、一方のトランジスタがオンし
ているときには他方が必ずオフし、しかも常にどちらか
一方はオンしているように制御する必要がある。
In other words, in the circuit of FIG. 17, the transistor Q1゜Ql
Since P is also working as a switching element for the inverter, the time during which both transistors Q, Q2 are turned off at the same time cannot be made too long.
When performing WM control, the drive signals for transistors Q, Q2 are inverted so that when one transistor is on, the other is always off, and one of them is always on. There is a need.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、チョッパー用のスイッチング素
子をインバータ用のスイッチング素子として兼用し、使
用素子数を低減し、電力損失が少なく、制御も簡単であ
りながら、高入力力率、低入力電流歪率を達成できるイ
ンバータ装置において、安定したパルス幅制御を可能と
することにある。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to reduce the number of elements used, reduce power loss, and reduce power loss by using switching elements for choppers as switching elements for inverters. The object of the present invention is to enable stable pulse width control in an inverter device that is simple to control and can achieve a high input power factor and a low input current distortion factor.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るインバータ装置にあっては、上記の課題を
解決するために、第1図に示すように、順方向に交互に
オンオフされ、逆方向電流は阻止しない第1のスイッチ
ング要素(Ql、Dl)及び第2のスイッチング要素(
Ql、D2)を順方向が一致するように直列接続した回
路と、第1及び第2のダイオードD 3.D 、を順方
向が一致するように直列接続した回路とを、各ダイオー
ドD ’s 、 D 4の順方向が各スイッチング要素
(Ql、DI)、(Ql、D2)の逆方向と一致するよ
うに並列接続し、第1及び第2のスイッチング要素(Q
l、D 、)、(Ql、D 2)の接続点と第1及び第
2のダイオードD 、、D 、の接続点の間に、インダ
クタL2を介して交流電源Vsを接続し、第1及び第2
のスイッチング要素(QD 、)、(Ql、D 2)の
直列回路の両端に第1のコンデンサC2を並列接続し、
一方のスイッチング要素(Q、、D、)と並列に負荷回
路Zと第2のコンデンサC0の直列回路を接続して成る
インバータ回路において、第2図に示すように、ダイオ
ードD4の両端電圧を検出する回路を設けたことを特徴
とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the inverter device according to the present invention, as shown in FIG. The first switching element (Ql, Dl) and the second switching element (
Ql, D2) are connected in series so that their forward directions match, and the first and second diodes D3. A circuit in which diodes D's and D4 are connected in series so that their forward directions match, is connected so that the forward direction of each diode D's and D4 matches the reverse direction of each switching element (Ql, DI), (Ql, D2). and the first and second switching elements (Q
An AC power source Vs is connected via an inductor L2 between the connection point of the first and second diodes D1, D2, and the connection point of the first and second diodes D1, D2, (Q1, D2) and the first and second diodes D1, D2, Second
A first capacitor C2 is connected in parallel across the series circuit of the switching elements (QD, ) and (Ql, D2),
In an inverter circuit formed by connecting a series circuit of a load circuit Z and a second capacitor C0 in parallel with one switching element (Q, ,D,), the voltage across the diode D4 is detected as shown in Figure 2. The invention is characterized in that it is provided with a circuit that does this.

[作用] 第1図の回路において、PWM制御を可能とするには、
第15図(d) 、 (e)又は第16図(b) 、 
(c)に示すようなPWM制御信号を発生させ、トラン
ジスタQ、、Q2のうち、チョッパーとして働いている
方にはPWM制御信号をそのままドライブ信号として入
力し、他方には前記PWM制御信号の反転信号をドライ
ブ信号として入力すれば良い。それには、トランジスタ
Q、、Q2のうちどちらがチョッパーとして働いている
かを検出する必要がある。
[Operation] In order to enable PWM control in the circuit shown in Fig. 1,
Figure 15(d), (e) or Figure 16(b),
A PWM control signal as shown in (c) is generated, and the PWM control signal is directly input as a drive signal to one of the transistors Q, Q2 that is working as a chopper, and the inverted PWM control signal is input to the other transistor. All you have to do is input the signal as a drive signal. To do this, it is necessary to detect which of the transistors Q, Q2 is working as a chopper.

本発明は、その検出手段を提供するものであり、第2図
に示すように、ダイオードD4の両端電圧を検出するこ
とにより、トランジスタQ、、Q2のうちどちらがチョ
ッパーとして働いているかを検出することができる。
The present invention provides a means for detecting this, and as shown in FIG. 2, by detecting the voltage across the diode D4, it is possible to detect which of the transistors Q, Q2 is working as a chopper. Can be done.

本発明の更に詳しい構成及び作用については、以下に述
べる実施例の説明において詳述する。
More detailed configuration and operation of the present invention will be explained in detail in the description of the embodiments described below.

[実施例1] 第1図は本発明の第1実施例に用いるインバータ回路の
回路図である。このインバータ回路は、実買的には、第
17図に示す従来例における負荷回路Rを共振負荷2に
置き換えたものであり、共振負荷2の構成については、
第22図に示した構成と同様である。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter circuit used in a first embodiment of the present invention. In this inverter circuit, the load circuit R in the conventional example shown in FIG. 17 is replaced with a resonant load 2, and the configuration of the resonant load 2 is as follows.
The configuration is similar to that shown in FIG. 22.

第2図は本実施例に用いる検出回路の回路図であり、上
記インバータ回路におけるダイオードD。
FIG. 2 is a circuit diagram of a detection circuit used in this embodiment, and shows a diode D in the inverter circuit.

の両端電圧VD、を検出するために、ダイオードD4の
両端に抵抗R+ 、 R2の直列回路を並列接続してい
る。抵抗R2の両端には、ダイオードD、の両端電圧V
D4を分圧した電圧vR2が得られる。抵抗R2の両端
には、抵抗R,,R,とコンデンサC5よりなる平均化
回路を接続しており、抵抗R2の両71電圧VR2を平
均化した電圧を発生し、コンパレータCPの正入力端子
に印加している。コンパレータCPの負入力端子には、
制御電源電圧Vccを抵抗Rs 、 Raにて分圧して
得られた基準電圧が印加されている。
In order to detect the voltage VD across the diode D4, a series circuit of resistors R+ and R2 is connected in parallel across the diode D4. A voltage V across a diode D is applied across the resistor R2.
A voltage vR2 is obtained by dividing D4. An averaging circuit consisting of resistors R, , R, and capacitor C5 is connected to both ends of resistor R2, which generates a voltage that averages both 71 voltages VR2 of resistor R2, and outputs it to the positive input terminal of comparator CP. is being applied. The negative input terminal of comparator CP has
A reference voltage obtained by dividing the control power supply voltage Vcc by resistors Rs and Ra is applied.

第3図は本実施例に用いる制御回路の回路図である。論
理積回路A、、A2の一方の入力には、それぞれ第15
図(d) 、 (e)又は第16図(b)、(c)に示
すような、トランジスタQ、、Q2のPWM制御信号P
、、P2が入力されている。論理積回路A + 、 A
 2の一方の入力には、それぞれコンパレータCPの出
力信号よりなる第1のチョッパー制御信号CH1と、コ
ンパレータCPの出力信号を論理反転した信号よりなる
第2のチョッパー制御信号CH2が入力されている。論
理積回路A、の出力を反転回路N1にて論理反転した出
力と第1のチョッパー制御信号CHIは論理積回路A、
に入力されている。論理積回路A、の論理積出力と、論
理積回路A2の論理積出力は論理和回路02に入力され
て、その論理和出力がトランジスタQ2のドライブ信号
とされている。また、論理積回路A2の出力を反転回路
N2にて論理反転した出力と第2のチョッパー制御信号
CH2は論理積回路A4に入力されている。論理積回路
A、の論理積出力と、論理積回路A+の論理積出力は論
理和回路0.に入力されて、その論理和出力がトランジ
スタQ1のドライブ信号とされている。
FIG. 3 is a circuit diagram of a control circuit used in this embodiment. One of the inputs of the AND circuits A, , A2 has the 15th
The PWM control signal P of the transistors Q, , Q2 as shown in Figures (d) and (e) or Figures 16 (b) and (c)
, , P2 are input. AND circuit A + , A
A first chopper control signal CH1 consisting of the output signal of the comparator CP, and a second chopper control signal CH2 consisting of a signal obtained by logically inverting the output signal of the comparator CP are inputted to one input of the circuit 2. The output obtained by logically inverting the output of the AND circuit A by the inverting circuit N1 and the first chopper control signal CHI are output from the AND circuit A.
has been entered. The AND output of the AND circuit A and the AND output of the AND circuit A2 are input to the OR circuit 02, and the OR output is used as a drive signal for the transistor Q2. Further, the output obtained by logically inverting the output of the AND circuit A2 by the inverting circuit N2 and the second chopper control signal CH2 are input to the AND circuit A4. The AND output of AND circuit A and the AND output of AND circuit A+ are output from OR circuit 0. The logical sum output is used as a drive signal for the transistor Q1.

以下、本実施例の動作について説明する。第4図は本実
施例の動作説明図であり、入力交流電圧Vinが正の半
サイクル(第4図(a)参照)では、ダイオードD、の
両端電圧VD4は、チョッパー電流IL2が流れている
ときには、平滑コンデンサC2の平滑電圧Eに等しくな
り、チョッパー電流■L2が流れていないときには、V
O,=E −l Vinlとなる。したがって、トラン
ジスタQ、がチョッパー用のスイッチング素子として働
いているときには、ダイオードD4の両端電圧VD4は
必ず平滑コンデンサC2の平滑電圧Eに等しくなる区間
が存在する0反対に、入力交流電圧Vinが負の半サイ
クル(第4図(b)参照)では、ダイオードD、の両端
電圧VD4は、チョッパー電流1.2が流れているとき
には0ボルトとなり、チョッパー電流iL2が流れてい
ないときには、VD4= E  I V in lとな
る。
The operation of this embodiment will be explained below. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of this embodiment. During a half cycle in which the input AC voltage Vin is positive (see FIG. 4(a)), the voltage VD4 across the diode D is such that the chopper current IL2 flows. At times, it becomes equal to the smoothed voltage E of the smoothing capacitor C2, and when chopper current ■L2 is not flowing, V
O,=E −l Vinl. Therefore, when the transistor Q is working as a switching element for a chopper, there is always a section where the voltage VD4 across the diode D4 is equal to the smoothed voltage E of the smoothing capacitor C2.On the contrary, when the input AC voltage Vin is negative In a half cycle (see Fig. 4(b)), the voltage VD4 across the diode D is 0 volts when the chopper current 1.2 is flowing, and when the chopper current iL2 is not flowing, VD4 = E I V In l.

したがって、トランジスタQ2がチョッパー用のスイッ
チング素子として働いているときには、ダイオードD、
の両端電圧VD4は必ず0ボルトとなる区間が存在する
Therefore, when the transistor Q2 is working as a switching element for the chopper, the diode D,
There is always a section where the voltage VD4 across the line is 0 volts.

第5図(a)は第1図に示す回路から要部を抜き出して
示した図であり、同図に示す入力交流電圧Vinの方向
を正の半サイクルとし、同図に示すダイオードD、の両
端電圧V[)4の方向を正極性とすれば、ダイオードD
、の両端電圧VD4は、入力交流電圧Vinの変化に応
じて、第5図(b)に示すように変化することになる。
FIG. 5(a) is a diagram showing the main parts extracted from the circuit shown in FIG. If the direction of the voltage V[)4 at both ends is positive, the diode D
The voltage VD4 across , changes as shown in FIG. 5(b) in response to changes in the input AC voltage Vin.

そこで、上述の第2図に示すような検出回路を用いて、
ダイオードD4の両端電圧を抵抗R,,R2で分圧し、
抵抗R,,R4とコンデンサC5よりなるローパスフィ
ルターで平均化し、コンデンサC6の両端に、ダイオー
ドD4の両端電圧VD4を平均化した電圧と相似な電圧
を発生させて、この電圧と適当な値に設定された基準電
圧とをコンパレータCPで比較することにより、コンパ
レータCPの出力には、交流電源Vsが正の半サイクル
でトランジスタQ1がチョッパー用のスイッチング素子
として働いているときに“High”レベルとなる信号
が得られる。このコンパレータCPの出力を第3図に示
す第1のチョッパー制御信号CHIとし、その反転信号
を第2のチョッパー制御信号CH2とすれば、第15図
(d) 、 (e)又は第16図(b)。
Therefore, using a detection circuit as shown in FIG. 2 above,
The voltage across the diode D4 is divided by resistors R, , R2,
Average the voltage using a low-pass filter consisting of resistors R, R4 and capacitor C5, generate a voltage across capacitor C6 that is similar to the averaged voltage VD4 across diode D4, and set the voltage to an appropriate value. The output of the comparator CP becomes a "High" level when the AC power supply Vs is in a positive half cycle and the transistor Q1 is working as a switching element for the chopper. I get a signal. If the output of this comparator CP is the first chopper control signal CHI shown in FIG. 3, and its inverted signal is the second chopper control signal CH2, then the signals shown in FIG. 15(d), (e) or FIG. 16( b).

(c)に示すようなPWM制御信号P、、P2を用いて
PWM制御することが可能となる。
It becomes possible to perform PWM control using PWM control signals P, , P2 as shown in (c).

つまり、チョッパーとして働く方のトランジスタQ、(
又はQ2)のドライブ信号にはPWM制御信号p+(又
はP2)をそのまま入力し、その反転信号を他方のトラ
ンジスタQ2(又はQ、)のドライブ信号とする。これ
によって、トランジスタQ、、Q2は交互にいずれかが
オンとなり、しかも、チョッパーとして働く方のトラン
ジスタはPWM制御されることになる。
In other words, the transistor Q that acts as a chopper, (
or Q2), the PWM control signal p+ (or P2) is input as is, and its inverted signal is used as the drive signal for the other transistor Q2 (or Q). As a result, one of the transistors Q, Q2 is turned on alternately, and the transistor functioning as a chopper is subjected to PWM control.

なお、本実施例では、ダイオードD、の両端電圧を検出
する回路例を示したが、ダイオードD3の両端電圧を検
出しても良い、この場合には、第6図に示すような回路
となる。同回路の構成は、ダイオードD4に代えてダイ
オードD、の両端に抵抗R+ 、 R2の直列回路を並
列接続した点、並びに抵抗R2の両端電圧をパルストラ
ンスPTを用いてインバータ回路のグランドレベルにレ
ベルシフトしている点を除いて、第2図に示す回路と同
様の構成を有している。このように、インバータ回路の
グランドレベルと検出回路のグランドレベルが異なる場
合には、レベルシフトを行うために、何らかの絶縁手段
が必要となる。この点から、ダイオードD、の両端電圧
を検出する第2図の方式がより優れていることは明らか
である。
Although this embodiment shows an example of a circuit that detects the voltage across the diode D, it is also possible to detect the voltage across the diode D3. In this case, the circuit becomes as shown in FIG. . The configuration of this circuit is that a series circuit of resistors R+ and R2 is connected in parallel across the diode D instead of the diode D4, and the voltage across the resistor R2 is leveled to the ground level of the inverter circuit using a pulse transformer PT. It has the same configuration as the circuit shown in FIG. 2, except that it is shifted. In this way, when the ground level of the inverter circuit and the ground level of the detection circuit are different, some kind of insulation means is required to perform the level shift. From this point of view, it is clear that the method shown in FIG. 2, which detects the voltage across diode D, is superior.

[実施例2] 第7図は本発明の第2の実施例の要部回路図である。主
回路の構成は、第1図と同様である。第1図の回路では
、トランジスタQ2がチョッパーとして働いているとき
に、トランジスタQ2にはチョッパー電流とインバータ
電流が共に流れるので、トランジスタQ2の電流が多く
なったことを検出して、トランジスタQ2がチョッパー
として働いていることを検出できる1本実施例では、ト
ランジスタQ2に流れる電流を検出するために、トラン
ジスタQ2のエミッタに抵抗R2を直列に挿入し、トラ
ンジスタQ2に流れる電流に比例する電圧VR2を抵抗
R2の両端に得ている。抵抗R2の両端には、実施例1
と同様に、抵抗R,,R,とコンデンサC6よりなる平
均化回路を接続しており、抵抗R4の両端電圧VR1を
平均化した電圧を発生し、コンパレータCPの正入力端
子に印加している。コンパレータCPの負入力端子には
、制御電源電圧Vccを抵抗R5,R,にて分圧して得
られた基準電圧が印加されている0本実施例では、コン
パレータCPの出力は、第3図における第2のチョッパ
ー制御信号CH2となる。そして、その反転信号が第1
のチョッパー制御信号CH1となる。
[Embodiment 2] FIG. 7 is a circuit diagram of a main part of a second embodiment of the present invention. The configuration of the main circuit is the same as that in FIG. In the circuit shown in Figure 1, when transistor Q2 is working as a chopper, both chopper current and inverter current flow through transistor Q2. In this embodiment, in order to detect the current flowing through the transistor Q2, a resistor R2 is inserted in series with the emitter of the transistor Q2, and a voltage VR2 proportional to the current flowing through the transistor Q2 is connected to the resistor. It is obtained at both ends of R2. Embodiment 1 is applied to both ends of the resistor R2.
Similarly, an averaging circuit consisting of resistors R, , R, and capacitor C6 is connected to generate a voltage that averages the voltage VR1 across resistor R4, and applies it to the positive input terminal of comparator CP. . A reference voltage obtained by dividing the control power supply voltage Vcc by resistors R5 and R is applied to the negative input terminal of the comparator CP. In this embodiment, the output of the comparator CP is as shown in FIG. This becomes the second chopper control signal CH2. Then, the inverted signal is the first
becomes the chopper control signal CH1.

なお、トランジスタQ1に流れる電流が多くなることを
検出して、トランジスタQ1がチョッパーとして働いて
いることを検出しても構わない。
Note that it is also possible to detect that the transistor Q1 is working as a chopper by detecting that the current flowing through the transistor Q1 increases.

この場合には、第8図のような回路構成となる。In this case, the circuit configuration will be as shown in FIG.

同回路では、カレントトランスCTによりトランジスタ
Q、に流れる電流を検出すると共に、その検出信号をイ
ンバータ回路のグランドレベルにレベルシフトしている
In this circuit, the current flowing through the transistor Q is detected by the current transformer CT, and the detected signal is level-shifted to the ground level of the inverter circuit.

[実施例3] 第9図は本発明の第3実施例の回路図である。[Example 3] FIG. 9 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

本実施例にあっては、トランジスタQ2のエミッタとダ
イオードD4のアノードの間に流れる電流を検出して、
トランジスタQ2がチョッパーとして働いている期間を
検出するものである0本実施例の回路構成は、電流検出
用の抵抗R2をトランジスタQ2のエミッタとダイオー
ドD4のアノードの間に挿入した点を除いては、第7図
に示す実施例2の回路構成と同様である0本実施例では
、コンパレータCPの出力は、第3図における第2のチ
ョッパー制御信号CH2となる。そして、その反転信号
が第1のチョッパー制御信号CHIとなる。
In this embodiment, the current flowing between the emitter of the transistor Q2 and the anode of the diode D4 is detected,
The circuit configuration of this embodiment, which detects the period during which transistor Q2 is working as a chopper, has the following exceptions: a current detection resistor R2 is inserted between the emitter of transistor Q2 and the anode of diode D4. In this embodiment, the output of the comparator CP becomes the second chopper control signal CH2 in FIG. 3. Then, the inverted signal becomes the first chopper control signal CHI.

なお、ダイオードD、のカソードとトランジスタQ1の
コレクタの間に流れる電流を検出して、トランジスタQ
1がチョッパーとして働いていることを検出しても横わ
ない、この場合には、第10図のような回路構成となる
。同回路では、カレントトランスCTによりダイオード
D、のカソードとト・ランジスタQ、のコレクタの間に
流れる電流を検出すると共に、その検出信号をインバー
タ回路のグランドレベル4こレベルシフトしている。
Note that by detecting the current flowing between the cathode of diode D and the collector of transistor Q1,
In this case, the circuit configuration is as shown in FIG. 10. In this circuit, the current flowing between the cathode of the diode D and the collector of the transistor Q is detected by the current transformer CT, and the detected signal is shifted four levels from the ground level of the inverter circuit.

[実施例4] 第11図は本発明の第4実施例の回路図である。[Example 4] FIG. 11 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

本実施例にあっては、ダイオードD3.D、の接続点と
、トランジスタQ、、Q2の接続点の間に接続された交
流電源Vsに流れる電流の極性を検出することにより、
トランジスタQ、、Q2のどちらがチョッパーとして働
くかを検出している。カレントトランスCTの2次巻線
の極性の取り方で異なるが、第11図に図示されたよう
な極性の場合には、トランジスタQ2がチョッパーとし
て働いているときに、コンデンサC5に電圧が現れるの
で、1〜ランジスタQ2がナヨッパーとして働く期間を
検出できる。したがって、コンパレータCPの出力は、
第3図における第2のチョッパー制御信号CI−(2と
なる。そして、その反転信号が第1のチョッパー制御信
号CH1となる。
In this embodiment, the diode D3. By detecting the polarity of the current flowing through the AC power supply Vs connected between the connection point of D, and the connection point of transistors Q, Q2,
It is detected which of transistors Q, Q2 acts as a chopper. The polarity of the secondary winding of the current transformer CT differs depending on the polarity, but in the case of the polarity shown in Figure 11, a voltage appears at the capacitor C5 when the transistor Q2 is working as a chopper. , 1 to Q2 can detect the period during which transistor Q2 functions as a nayopper. Therefore, the output of comparator CP is
The second chopper control signal CI-(2) in FIG. 3 becomes the first chopper control signal CH1.

以上の実施例は、全て検出信号をローパスフィルターで
平均化した検出電圧を、コンパレータにより所定の基準
電圧と比較し、その比較出力に応じて、チョッパーとし
て働くトランジスタを検出しているが、次に述べるよう
に、ローパスフィルターやコンパレータのJ:うなアナ
ログ回路を用いずに検出回路を構成することも可能であ
る。
In all of the above embodiments, the detection voltage obtained by averaging the detection signal with a low-pass filter is compared with a predetermined reference voltage by a comparator, and the transistor acting as a chopper is detected according to the comparison output. As described above, it is also possible to configure the detection circuit without using an analog circuit such as a low-pass filter or a comparator.

[実施例5] 第12図は本発明の第5実施例の回路図である。[Example 5] FIG. 12 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

本実施例では、DフリップフロップFFと反転回路N、
というデジタル回路で検出回路を構成している。上述の
第5図(b)から明らかなように、トランジスタQ1が
チョッパー用のスイッチング素子として働いているとき
は、トランジスタQ、のPWM制御制御信号炉1ち上が
ると、ダイオードD、の両端電圧はVD、=Eとなり、
チョッパーとして働いていないときには、PWM制御信
号Pが立ち上がると、ダイオードD、の両端電圧はVD
4−〇となるので、トランジスタQ、のPWM制御信号
Plが立ち上がったときのダイオードD、の両端電圧V
o、をDフリップフロップFFにて検出し、VD、=E
であればトランジスタQ、がチョッパーとして働いてい
ると判定し、V D4−0であればトランジスタQ1が
チョッパーとして働いていないと判定する。具体的には
、ダイオードD、の両端電圧■D4を抵抗R,,R,に
て分圧し、DフリップフロップFFのデータ人力りに入
力する。また、トランジスタQ、のPWM制御信号P、
を反転回路Nユにより反転させて、Dフリップフロップ
FFのクロック入力CKに入力する。このDフリップフ
ロップFFは、タロツク入力CKが“High”レベル
から“l L o、++レベルに立ち下がったときのデ
ータ人力りを、Q出力にラッチするように構成されてい
る。したがって、トランジスタQ1がチョッパーとして
働いているときには、DフリップフロップFFのQ出力
は“High”レベルとなる。このQ出力を第13図に
おける第1のチョッパー制御信号CHIとし、これを反
転したq出力を第2のチョッパー制御信号CH2とする
ことで、PWM制御が可能となる。
In this embodiment, a D flip-flop FF, an inverting circuit N,
The detection circuit consists of a digital circuit called . As is clear from the above-mentioned FIG. 5(b), when the transistor Q1 is working as a switching element for the chopper, when the PWM control signal reactor 1 of the transistor Q rises, the voltage across the diode D becomes VD,=E,
When not working as a chopper, when the PWM control signal P rises, the voltage across the diode D becomes VD.
4-0, the voltage V across diode D when the PWM control signal Pl of transistor Q rises
o, is detected by the D flip-flop FF, and VD,=E
If so, it is determined that the transistor Q is working as a chopper, and if VD4-0, it is determined that the transistor Q1 is not working as a chopper. Specifically, the voltage D4 across the diode D is divided by the resistors R, , R, and input to the data output of the D flip-flop FF. In addition, the PWM control signal P of the transistor Q,
is inverted by an inverting circuit NU and inputted to the clock input CK of the D flip-flop FF. This D flip-flop FF is configured to latch the data input when the tarock input CK falls from the "High" level to the "LO,++" level to the Q output.Therefore, the transistor Q1 When the D flip-flop FF is working as a chopper, the Q output of the D flip-flop FF becomes "High" level. This Q output is the first chopper control signal CHI in FIG. 13, and the inverted q output is the second chopper control signal CHI. By using the chopper control signal CH2, PWM control becomes possible.

なお、本実施例において、第1のP W M it、I
I fgl信号P、を反転回路N、に入力しているのは
、DフリップフロップFFのクロック入力CKを立ち下
がりでトリガーする意味もあるが、PWM制御信号Pの
立ち上がりとダイオードD、の両端電圧VD4の立ち上
がりとでは、タイミング的にPWM制御制御信号炉1が
早いために、PWM制御制御信号炉1延させて、ダイオ
ードD、の両端電圧VD4が立ち上がった後に、クロッ
ク人力CKが立ち下がるようにする意味もある。したが
って、第12図では1個の反転回路N3を用いているが
、奇数個(例えば3個又は5個)の反転回路を縦続接続
して用いた方が良い場合もある。
Note that in this embodiment, the first P W M it, I
The reason why the I fgl signal P is input to the inverting circuit N is to trigger the clock input CK of the D flip-flop FF at the falling edge, but it also has the meaning of inputting the I fgl signal P to the inverting circuit N. Since the PWM control signal generator 1 is early in terms of timing when VD4 rises, the PWM control signal generator 1 is delayed so that the clock CK falls after the voltage VD4 across the diode D rises. There is a meaning to it. Therefore, although one inverting circuit N3 is used in FIG. 12, it may be better to use an odd number (for example, three or five) of inverting circuits connected in cascade.

本発明の実施例の中で、第2図、第7図、第9図、第1
2図の回路例では、検出回路のグランドレベルとインバ
ータ回路のグランドレベルとを一致させることができる
ので、トランス等の絶縁手段を必要とせず、構成が簡単
となる。特に、第12図に示す回路例では、簡単なデジ
タル回路で検出回路を構成でき、部品点数が少なくて済
むという利点がある。
Among the embodiments of the present invention, FIGS. 2, 7, 9, 1
In the circuit example shown in FIG. 2, since the ground level of the detection circuit and the ground level of the inverter circuit can be made to match, an insulating means such as a transformer is not required, and the configuration is simple. In particular, the circuit example shown in FIG. 12 has the advantage that the detection circuit can be configured with a simple digital circuit and the number of parts can be reduced.

以上の実施例では、第15図又は第16図に示すように
、スイッチング周期を一定に保ちながら、チョッパーと
して働くトランジスタのオン時間のみを可変とするPW
M制御の例について説明したが、チョッパーとして働く
トランジスタのオフ時間を可変としても良いし、トラン
ジスタQ、、Q2のデユーティ・ファクターが異なるよ
うに制御しても良い。
In the above embodiments, as shown in FIG. 15 or 16, the PW uses a PW in which only the on-time of the transistor functioning as a chopper is variable while keeping the switching period constant.
Although an example of M control has been described, the off-time of the transistor functioning as a chopper may be made variable, or the duty factors of the transistors Q, . . . Q2 may be controlled to be different.

[発明の効果] 本発明によれば、交流電源の正負の半サイクル毎に、第
1及び第2のスイッチング要素が交互にチョッパー用の
スイッチング要素として作用し、且ついずれの半サイク
ルにおいても各スイッチング要素はインバータ用のスイ
ッチング要素として作用するので、各スイッチング要素
にバランス良くストレスが分散され、1つのスイッチン
グ要素ごとのストレスが軽減されるという効果があり、
ダイオードブリッジ回路、チョッパー回路及びインバー
タ回路を素子を兼用して構成しているので、少ない素子
数で、高入力力率、低入力電流歪率のインバータ装置を
実現でき、電力損失が少なく構成が簡単になるという効
果があり、しかも、第1又は第2のダイオードの両端電
圧、第1又は第2のスイッチング要素に流れる電流、あ
るいは交流電源から第1又は第2のスイッチング要素に
流れる電流のいずれかを検出することにより、どちらの
スイッチング要素がチョッパー用のスイッチング要素と
して作用しているかを検出することができるので、その
スイッチング要素のパルス幅制御を容易に行うことがで
きるという特有の効果がある。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the first and second switching elements alternately act as switching elements for the chopper in each positive and negative half cycle of the AC power supply, and each switching element in any half cycle Since the element acts as a switching element for the inverter, the stress is distributed in a well-balanced manner to each switching element, and the stress on each switching element is reduced.
Since the diode bridge circuit, chopper circuit, and inverter circuit are configured using common elements, an inverter device with high input power factor and low input current distortion factor can be realized with a small number of elements, and the configuration is simple with low power loss. The effect is that the voltage across the first or second diode, the current flowing through the first or second switching element, or the current flowing from the AC power supply to the first or second switching element By detecting this, it is possible to detect which switching element is acting as a switching element for the chopper, which has the unique effect of easily controlling the pulse width of that switching element.

なお、どちらのスイッチング要素がチョッパー用のスイ
ッチング要素として作用しているかを検出するための検
出手段のグランドレベルをインバータ回路のグランドレ
ベルと一致させれば、トランス等の絶縁手段が不要とな
り、回路構成が簡単になるという効果がある。
Note that if the ground level of the detection means for detecting which switching element is acting as the switching element for the chopper matches the ground level of the inverter circuit, an insulating means such as a transformer will be unnecessary, and the circuit configuration will be improved. This has the effect of making it easier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例の主回路の構成を示す回路
図、第2図は同上に用いる検出回路の構成を示す回路図
、第3図は同上に用いる制御回路の構成を示す回路図、
第4図(a) 、 (b)はそれぞれ同上の正及び負の
半サイクルにおける動作波形図、第5図(a)は同上の
要部回路図、第5図(b)は同上の動作波形図、第6図
は本発明の第1実施例の一変形例を示す回路図、第7図
は本発明の第2実施例の回路図、第8図は本発明の第2
実施例の一変形例を示す回路図、第9図は本発明の第3
実施例の回路図、第10図は本発明の第3実施例の一変
形例を示す回路図、第11図は本発明の第4実施例の回
路図、第12図は本発明の第5実施例の回路図、第13
図は従来例の回路図、第14図は同上の動作波形図、第
15図及び第16図は同上のそれぞれ別のP W M 
III m例を示す動作波形図、第17図は他の従来例
の回路図、第18図乃至第21図は同上の動作波形図、
第22図は従来例の問題点を説明するための回路図、第
23図は同上の動作波形図である。 Q、、Q2はトランジスタ、D1〜D、はダイオード、
01〜C1はコンデンサ、Zは負荷回路、L〜L3はイ
ンダクタ、Vsは交流電源である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the main circuit of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the detection circuit used in the same, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the control circuit used in the same. circuit diagram,
Figures 4(a) and (b) are operating waveform diagrams in the positive and negative half cycles of the same as above, respectively, Figure 5(a) is the main circuit diagram of the same as the above, and Figure 5(b) is the operating waveform of the same as the above. 6 is a circuit diagram showing a modified example of the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
A circuit diagram showing a modified example of the embodiment, FIG. 9 is a third embodiment of the present invention.
10 is a circuit diagram showing a modified example of the third embodiment of the present invention, FIG. 11 is a circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a circuit diagram of the fifth embodiment of the present invention. Circuit diagram of the embodiment, 13th
The figure is a circuit diagram of a conventional example, Figure 14 is an operation waveform diagram of the same as above, and Figures 15 and 16 are different PWMs of the same as above.
FIG. 17 is a circuit diagram of another conventional example; FIGS. 18 to 21 are operational waveform diagrams of the same example;
FIG. 22 is a circuit diagram for explaining the problems of the conventional example, and FIG. 23 is an operation waveform diagram of the same. Q, , Q2 are transistors, D1 to D are diodes,
01 to C1 are capacitors, Z is a load circuit, L to L3 are inductors, and Vs is an AC power supply.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)順方向に交互にオンオフされ、逆方向電流は阻止
しない第1及び第2のスイッチング要素を順方向が一致
するように直列接続した回路と、第1及び第2のダイオ
ードを順方向が一致するように直列接続した回路とを、
各ダイオードの順方向が各スイッチング要素の逆方向と
一致するように並列接続し、第1及び第2のスイッチン
グ要素の接続点と第1及び第2のダイオードの接続点の
間に、インダクタを介して交流電源を接続し、第1及び
第2のスイッチング要素の直列回路の両端に第1のコン
デンサを並列接続し、少なくとも一方のスイッチング要
素と並列に負荷回路と第2のコンデンサの直列回路を接
続して成るインバータ回路において、第1又は第2のダ
イオードの両端電圧を検出する手段を設けたことを特徴
とするインバータ装置。
(1) A circuit in which first and second switching elements that are alternately turned on and off in the forward direction and do not block reverse current are connected in series so that the forward directions match, and a circuit in which the first and second diodes are connected in series so that the forward direction is the same. circuits connected in series to match,
Each diode is connected in parallel so that the forward direction matches the reverse direction of each switching element, and an inductor is connected between the connection point of the first and second switching elements and the connection point of the first and second diodes. an AC power source, a first capacitor is connected in parallel to both ends of the series circuit of the first and second switching elements, and a load circuit and a series circuit of the second capacitor are connected in parallel to at least one of the switching elements. An inverter device comprising: an inverter circuit comprising means for detecting a voltage across the first or second diode.
(2)順方向に交互にオンオフされ、逆方向電流は阻止
しない第1及び第2のスイッチング要素を順方向が一致
するように直列接続した回路と、第1及び第2のダイオ
ードを順方向が一致するように直列接続した回路とを、
各ダイオードの順方向が各スイッチング要素の逆方向と
一致するように並列接続し、第1及び第2のスイッチン
グ要素の接続点と第1及び第2のダイオードの接続点の
間に、インダクタを介して交流電源を接続し、第1及び
第2のスイッチング要素の直列回路の両端に第1のコン
デンサを並列接続し、少なくとも一方のスイッチング要
素と並列に負荷回路と第2のコンデンサの直列回路を接
続して成るインバータ回路において、第1又は第2のス
イッチング要素に流れる電流を検出する手段を設けたこ
とを特徴とするインバータ装置。
(2) A circuit in which first and second switching elements that are alternately turned on and off in the forward direction and do not block reverse current are connected in series so that the forward directions match, and a circuit in which the first and second diodes are connected in series so that the forward direction is the same. circuits connected in series to match,
Each diode is connected in parallel so that the forward direction matches the reverse direction of each switching element, and an inductor is connected between the connection point of the first and second switching elements and the connection point of the first and second diodes. an AC power source, a first capacitor is connected in parallel to both ends of the series circuit of the first and second switching elements, and a load circuit and a series circuit of the second capacitor are connected in parallel to at least one of the switching elements. An inverter circuit comprising: an inverter circuit comprising means for detecting a current flowing through the first or second switching element.
(3)順方向に交互にオンオフされ、逆方向電流は阻止
しない第1及び第2のスイッチング要素を順方向が一致
するように直列接続した回路と、第1及び第2のダイオ
ードを順方向が一致するように直列接続した回路とを、
各ダイオードの順方向が各スイッチング要素の逆方向と
一致するように並列接続し、第1及び第2のスイッチン
グ要素の接続点と第1及び第2のダイオードの接続点の
間に、インダクタを介して交流電源を接続し、第1及び
第2のスイッチング要素の直列回路の両端に第1のコン
デンサを並列接続し、少なくとも一方のスイッチング要
素と並列に負荷回路と第2のコンデンサの直列回路を接
続して成るインバータ回路において、第1又は第2のス
イッチング要素と交流電源を通る経路内に電流の極性を
検出する手段を設けたことを特徴とするインバータ装置
(3) A circuit in which first and second switching elements that are alternately turned on and off in the forward direction and do not block reverse current are connected in series so that the forward directions match, and a circuit in which the first and second diodes are connected in series so that the forward direction is the same. circuits connected in series to match,
Each diode is connected in parallel so that the forward direction matches the reverse direction of each switching element, and an inductor is connected between the connection point of the first and second switching elements and the connection point of the first and second diodes. an AC power source, a first capacitor is connected in parallel to both ends of the series circuit of the first and second switching elements, and a load circuit and a series circuit of the second capacitor are connected in parallel to at least one of the switching elements. An inverter circuit comprising: an inverter device comprising means for detecting the polarity of a current in a path passing through the first or second switching element and the AC power supply.
(4)検出手段のグランドレベルをインバータ回路のグ
ランドレベルと一致させたことを特徴とする請求項1又
は2記載のインバータ装置。
(4) The inverter device according to claim 1 or 2, wherein the ground level of the detection means is made to match the ground level of the inverter circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5563777A (en) * 1994-04-25 1996-10-08 Matsushita Electric Works, Ltd. Inverter AC power supply

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