JPH02307370A

JPH02307370A - 多重パルスインバータ装置

Info

Publication number: JPH02307370A
Application number: JP1129743A
Authority: JP
Inventors: Masao Wada; 和田　正雄
Original assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyosan Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH078145B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、中相ブリッジインバータ回路を備えた多重パ
ルスインバータ装置に関する。

「従来の技術」多重パルスインバータ装置は単相ブリッジインバータ回
路に制御部を組み合わせて構成され、定電圧・定周波装
置として用いられる。

第２図は多重パルスインバータ装置の一例を示すもので
ある。

単相ブリッジインバータ回路ｌは、スイッチ素子Ｑ１．
Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４をブリッジ形に組み合わせ、それにダ
イオードＤＩ、Ｄ２．Ｄ３゜Ｄ４を各スイッチ素子に逆
並列に接続し、スイッチ素子Ｑｌ、Ｑ２の直列回路とス
イッチ素子Ｑ３．Ｑ４の直列回路に対して並列に直流電
源Ｅを接続して成る。

スイッチ素子Ｑｌ、Ｑ２の接続点とスイッチ素子Ｑ３．
Ｑ４の接続点との間には負荷Ｚおよび、負荷電流検出用
の電流検出器ＣＴを接続し、単相ツリッジインハータ回
路ｌに各スイッチ素子Ｑ１．Ｑ２．Ｑ３．Ｑ４を制御す
る制御部Ｃを組み合わせたものか多重パルスインバータ
装置である。

第４図は、従来の技術における、基準波から負荷への出
力を作り出すスイッチ素子Ｑｌ〜Ｑ４のオン・オフ信号
を示している。このオン・オフ信号は制御部で作り出さ
れる。

第４図は正弦波とキャリア三角波を比較しパルス幅制御
インバータを行なう多重パルスインバータの動作原理波
形を示す説明図となっている。

信号（ａ）は、基本周波数の全波整流基準正弦波と基本
周波数のＮ倍周波数のキャリア三角波を示し、信号（ｂ
）は、基準正弦波とキャリア三角波より得られるインバ
ータ出力となる負荷電圧ｅを示し、信号（Ｃ）〜（ｆ）
は第２図におけるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン・オフ
動作の信号波形である。そして、多重パルスインバータ
装置は、出力として負荷に低域フィルタの通過を仮定し
たインバータ出力となる負荷電流ｉを流すものである。

第４図の大きく分けた区間（Ｉ）〜（ＩＶ）を第２　［
４を用いて説明すると、全体を細かく見れば（Ｉ）〜（
ｒＶ）の区間は負荷電圧が発生している場合と零の場合
かあり、区間（Ｉ）では、負荷電圧ｅが正極かつ負荷電
流ｉが正極の小区間（Ｖ）と負荷電圧ｅが零かっ負荷電
流ｉか正極の小区間（Ｖｌ）とに細分される。

区間（Ｉ）の小区間（Ｖ）の負荷？ｌｔ流ｉは直流電源
Ｅからスイッチ素子Ｑｌ、負荷Ｚ、スイッチ素Ｔ−Ｑ　
４を通り直流電源Ｅへもどる。同しく区間（Ｉ）の小区
間（ＶＴ）ては、負荷電流ｉは負荷ＺからスイッチＱ４
、ダイオードＤ２を通り負荷Ｚへもどる。

次の区間（ＩＩ）においては、負荷電圧ｅか負極かつ負
荷電流ｉが正極の小区間（■）では、負荷７Ｉｆ流ｉは
負荷２からダイオードＤ３．直流ｙ１源Ｅ、タイオート
Ｄ２を通り負荷Ｚへもどる。区間（［）て負荷電圧ｅが
零かつ負荷電流ｉが正極の小区間（［）では、負荷電流
ｉは負荷Ｚからスイッチ素子Ｑ４．ダイオードＤ２を通
り負荷２へもどる。

次の区間（ＩＩＩ）においては、負荷電圧ｅ２５（負極
かつ負荷電流ｉか負極の小区間（ＩＸ）では、負荷電流
ｉは直流電源Ｅからスイッチ素子Ｑ３．負荷Ｚ、スイッ
チ素子Ｑ２を通り直流電源Ｅへもどる０区間（ＩＩＩ）
で負荷電圧ｅが零かつ負荷電流ｌが負極の小区間（Ｘ）
では、負荷電流ｉは負荷Ｚからスイッチ素子Ｑ２．ダイ
オードＤ４を通り負荷Ｚへもどる。

区間（ｒＶ）においては、負荷電圧ｅが正極かつ負荷電
流ｉが負極の小区間（ＸＩ）では、負荷電流ｉは負荷Ｚ
からダイオ−ＦＤＩ、直流電源Ｅ、ダイオードＤ４を通
り負荷Ｚへもどる。区間（ｒＶ）で負荷電圧ｅが零かつ
負荷電流が負極の小区間（Ｘ［Ｉ）では、負荷電流ｉは
負荷Ｚからスイッチ素子Ｑ２．タイオートＤ４を通り負
荷へもどる。

「発明か解決しようとする課題」に記従来の技術を検討してみると、第４　［’、Ｎの区
間（Ｉ）においては、スイッチ素子Ｑ２のオンは負荷電
圧ｅと負荷電流ｉの動作に関係していない。つまりスイ
ッチ素子Ｑ２は区間（Ｉ）ではオンする必要は無い。

また、区間（ＩＩＩ）においては、スイッチ素子Ｑ３の
オンは負荷電圧ｅと負荷電流ｉの動作に関係していない
、つまりスイッチ素子Ｑ３は区間（ｍ）においてオンす
る必要は無いことかわかる。

上記のような従来の単相ブリッジインバータ装置におい
ては負荷電圧ｅと負荷電圧ｉの極性により８つの動作モ
ード全てでスイッチ素子のスイッチング動作が行なわれ
ており、キャリア周波数分のスイッチング素子による余
分なスイッチング損失が発生するという問題点があった
。

末完ＩＪは、本来の特長を失うことなく、スイッチング
素子のスイッチング回数を減じ、スイッチング損失を最
少にした多重パルスインバータ装置を提供することを目
的としている。

「課題を解決するための手段」かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は、２個のスイッチ素子を直列に接続し、それを並列にして
ブリッジ形に接続した２つの直列回路と、該２つの直列
回路に並列に接続された直流電源と、前記スイッチ素子
各々に逆方向へ電流を流す向きに接続された各々のダイ
オードとより成っていて、前記直列回路のスイッチ素子
の接続点間に負荷および、該負荷による負荷電流を検出
する検出器を接続した単相ブリッジインバータ回路を備
え、前記スイッチ素子を制御する制御部を設けて成る多
重パルスインバータ装置において、負荷電圧の極性判別
および負荷電流の極性判別を行ない、負荷電圧と負荷電
流の極性がともに正極性または負極性の場合、２個のス
イッチ素子の直列回路の逆並列接続の各ダイオードに負
荷電流が流れるものと流れないものとがあった場合に。

流れないものにのみスイッチ素子のオン信号を出力させ
る判別部を前記制御部に設けたことを特徴とする多重パ
ルスインバータ装置に存する。

「作用」制御部の判別部は、負荷電圧の極性判別と負荷電流の極
性判別とを行ない、負荷電圧と負荷電流の極性かともに
正極性または負極性の場合には２個のスイッチ素子の直
列回路のうち逆並列接続のダイオードに負荷電流か流れ
るスイッチ素子のオン信号を無くし他方のスイッチ素子
にのみオン信号を送る。

すなわち、第３図において、負荷電圧と負荷電流の極性
がともに正極性である区間（Ｉ）では２、小区間（Ｖ）
のモードでは直流電源Ｅからスイッチ素子Ｑｌ、負荷Ｚ
、スイッチ素子Ｑ４を通り直流電源Ｅへもどる。また小
区間（Ｖｌ）のモードては負荷ＺからスイッチＱ４．ダ
イオードＤ２を通り負荷２へもどる。

この区間（Ｉ）においては、スイッチ素子Ｑ２のオンは
負荷電圧ｅと負荷電流ｉの動作に関係しておらず、スイ
ッチ素子Ｑ２にはオン信号は送られず、スイッチング動
作をしてはいない。

負荷電圧ｅと負荷電流ｉの極性かともに負極性である第
３図の区間（ｍ）では、小区間（］Ｘ）のモードでは直
流型ｓｔＥからスイッチ素子Ｑ３．負荷Ｚ、スイッチ素
子Ｑ２を通り直流電源Ｅへもどる。また小区間（Ｘ）の
モードでは負荷Ｚからスイッチ素子Ｑ２．ダイオードＤ
４を通り負荷Ｚへもどる。

この区間（ｍ）においても、スイッチ素子Ｑ３のオンは
負荷電圧ｅと負荷電流１の動作に関係していない、つま
りスイッチ素子Ｑ３は区間（ＩＩＩ）においてスイッチ
ング動作をしていない。

「実施例」以下１図面に基づき本発明の一実施例を説明する。

第２図は単相ブリッジインバータ回路ｌを示しており、
構成は従来と同様であり、前に説明したとおりである。

ｍ２図は制御部Ｃに備えた判別部ｌＯを示しており、第
１図の単相ブリッジインバータ回路ｌの電流検出器ＣＴ
で負荷電流を検出し、その電流極性判別するためのゼロ
電流検出回路１１、インバータ出力周波数のもとになる
基準周波数を発振する発振器１２、発振窓出力をインバ
ータ出力周波数まで分周するカウンタ１５１発振器１２
からつくりだされるキャリー三角波発生回路１３、三角
波発生回路１３からつくりだされるインバータ出力周波
数と一致する正弦波発生回路１４、三角波発生回路１３
の三角波と正弦波発生回路１４の正弦波とを比較しパル
ス幅信号を出力する比較器ｔａ、論理信号の否定回路１
９，２１，２３゜２４．２６，２７．論理積回路１７，
１８゜２０．２２，２５，２８、論理信号をスイッチ素
子なオン・オフできる信号レベルに変換する増幅器２９
，３０，３１．３２を備えて成る。

次に作用を説明する。

カウンタ１５の出力である負荷電圧極性判別信号と比較
器１６の出力であるパルス幅信号とを論理積回路１８で
論理演算してスイッチ素子Ｑ１のオン・オフ信号が作り
出され、信号は増幅器２９で増幅されてスイッチ素子Ｑ
ｌに入る。

論理積回路１８の出力信号の否定信号と、負荷電圧ｅと
負荷電流ｉか共に正極性となる論理積回路１７の否定信
号とを論理積回路２５が論理演算してスイッチ素子Ｑ２
のオン・オフ信号か作り出され、信号は増幅器３０で増
幅されてスイッチ素子Ｑ２に入る。

カウンタ１５から出力する負荷゛重圧極性判別信号の否
定信号と比較器１６からのパルス幅信号を論理積回路２
０で論理演算してスイッチ素子Ｑ３のオン・オフ信号が
作り出され、信号は増幅器３１で増幅されてスイッチ素
子Ｑ３に入る。

論理積回路２０の出力信号の否定信号と負荷電圧ｅと負
荷電流１が共に負極性となる論理積回路２２の否定信号
とが論理積回路２８で論理演算されてスイッチ素子Ｑ４
のオン・オフ信号か作り出され、信号は増幅器３２で増
幅されてスイッチ素子Ｑ４に入る。

単相ブリッジインバータ回路ｌの作用を説明す、ると、
負荷電圧ｅと負荷電流ｉの極性がともに正極性の場合、
第４図の区間（Ｉ）の小区間（Ｖ）のモートでは直ｆ！
！、電源Ｅがらスイッチ素子Ｑｌ。

負荷Ｚ、スイッチ素子Ｑ４を通り直流電源Ｅへもどる。

また小区１ｉｉｉ　（ＶＩ　）のモートては負荷Ｚから
スイッチＱ４．タイオードＤ２を通り負荷Ｚへもどる。

この区間（Ｉ）においては、スイッチ素子Ｑ２のオンは
負荷電圧ｅと負荷電流ｉの動作に関係していない。つま
りスイッチ素子Ｑ２は区間（Ｉ）ではオンする必要は無
く、この区間では前記￥Ｉ輻器３０はオン信号を出力し
ない。

負荷電圧ｅと負荷電流ｉの極性かともに負極性の場合、
第４図の区間（ｍ）の小区間（ＩＸ）のモートては直流
電源Ｅからスイッチ素子Ｑ３．負荷Ｚ、スイッチ素子Ｑ
２を通り直流電源Ｅへもどる。また小区間（Ｘ）のモー
ドでは負荷Ｚからスイッチ妻子Ｑ２．ダイオードＤ４を
通り負荷Ｚへもどる。

この区間（ｍ）においては、スイッチ素子Ｑ３のオンは
負荷電圧ｅと負荷電流１の動作に関係していない。つま
りスイッチ素子Ｑ３は区間（ｍ）においてオンする必要
は無く、この区間では前記増幅器３２はオン信号を出力
しない。

「発明の効果」本発明に係る多重パルスインバータ装置によれば、負荷
電流を検出して、負荷電圧の極性と負荷・電流の極性と
か正極同志または負極同志の場合に、スイッチ素子のオ
ン・オフ動作をさせないようにしたから、定’ｉｌｔ圧
・定周波装置の場合、負荷力率は１．０〜０．７（遅れ
）程度と力率変動範囲か狭く、負荷゛市川と負荷電流の
極性が一致する区間はｌサイクル中の大きな部分を占め
ており、この区間は２個のスイッチ素子の直列回路のデ
ッドタイムが不要となり、スイッチ素子オン・オフによ
る損失が低減され、効率かよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示しており、第１
図は制御部のブロック図、第２図は単相フリ・ンシイン
バータ回路の回路図、第３図は動作波形のタイムチャー
ト、第４図は従来技術の動作説明に供するタイムチャー
トである。ｌ・・・ｒｌｉ相ブリッジインバータ回路Ｑｌ〜Ｑ４・
・・スイッチ素子ＤＩ〜Ｄ４・・・ダイオード　ＣＴ・・パ准流検出農Ｚ
・−・負荷　　　　　　　　Ｃ・・・制御部ＩＯ・・・
判別部１１・・・ゼロ電流検出姦　　１２・・・発振器１３・
・・三角波発生回路　　１４・・・正弦波発生回路１５
・・・カウンタ　　　　　１６・・・比較器１７．１Ｂ
、２．０，２２，２５．２８−・・論理積回路ｊ９，２１，２３，２４，２６．２７・・・否定回路２
９〜３２・・・Ｍ幅器（（′１シ・けｌ−ｉ”１ｉｉＪ刀・１１１士　　　　
）、−□。第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１　２個のスイッチ素子を直列に接続し、それを並列に
してブリッジ形に接続した２つの直列回路と、該２つの
直列回路に並列に接続された直流電源と、前記スイッチ
素子各々に逆方向へ電流を流す向きに接続された各々の
ダイオードとより成っていて、前記直列回路のスイッチ
素子の接続点間に負荷および、該負荷による負荷電流を
検出する検出器を接続した単相ブリッジインバータ回路
を備え、前記スイッチ素子を制御する制御部を設けて成
る多重パルスインバータ装置において、負荷電圧の極性
判別および負荷電流の極性判別を行ない、負荷電圧と負
荷電流の極性がともに正極性または負極性の場合、２個
のスイッチ素子の直列回路の逆並列接続の各ダイオード
に負荷電流が流れるものと流れないものとがあった場合
に、流れないものにのみスイッチ素子のオン信号を出力
させる判別部を前記制御部に設けたことを特徴とする多
重パルスインバータ装置。