JPH04222468A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH04222468A
JPH04222468A JP2405557A JP40555790A JPH04222468A JP H04222468 A JPH04222468 A JP H04222468A JP 2405557 A JP2405557 A JP 2405557A JP 40555790 A JP40555790 A JP 40555790A JP H04222468 A JPH04222468 A JP H04222468A
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Japan
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capacitor
inductor
rectifier
input
voltage
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Minoru Maehara
稔 前原
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Matsushita Electric Works Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電源を整流平滑し
た直流電圧を高周波に変換して負荷に供給するインバー
タ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の一般的なインバータ装置の回路構
成を図8に示す。商用交流電源Vsはダイオードブリッ
ジよりなる全波整流器DBの交流入力端子に接続されて
いる。全波整流器DBの直流出力端子には、インダクタ
L2 を介して平滑用のコンデンサC1 が接続されて
いる。コンデンサC1 の両端には、スイッチング素子
Q1 ,Q2 の直列回路と、コンデンサC3 ,C4
 の直列回路が並列的に接続されている。各スイッチン
グ素子Q1 ,Q2 には、それぞれダイオードD1 
,D2 が逆並列接続されている。スイッチング素子Q
1 ,Q2 の接続点とコンデンサC3 ,C4 の接
続点の間には、インダクタL1 を介して放電灯1が接
続されている。放電灯1のフィラメントの非電源側端子
間には、コンデンサC2 が並列接続されている。イン
ダクタL1 とコンデンサC2 は直列共振回路を構成
しており、コンデンサC2 の両端に得られる共振電圧
が放電灯1に印加される。スイッチング素子Q1,Q2
 は交互にON/OFFされており、そのスイッチング
周波数はインダクタL1 とコンデンサC2 の直列共
振周波数よりは少し高く設定される。
【0003】以下、図8の回路の動作について簡単に説
明する。商用交流電源Vsからの入力電圧Vinは全波
整流器DBにより全波整流され、インダクタL2 を介
して平滑用コンデンサC1 により平滑されて直流電圧
に変換される。この直流電圧はコンデンサC3 ,C4
 により分圧される。スイッチング素子Q1 がONす
ると、コンデンサC3 の充電電圧を電源として、コン
デンサC3 からスイッチング素子Q1 、インダクタ
L1 、放電灯1とコンデンサC2 の並列回路を介し
て電流が流れる。スイッチング素子Q1 がOFFする
と、インダクタL1 とコンデンサC2 の共振作用に
より、インダクタL1 、放電灯1とコンデンサC2 
の並列回路、コンデンサC4 、ダイオードD2 を介
して帰還電流が流れる。スイッチング素子Q2 がON
すると、コンデンサC4 の充電電圧を電源として、コ
ンデンサC4 から放電灯1とコンデンサC2 の並列
回路、インダクタL1 、スイッチング素子Q2 を介
して電流が流れる。スイッチング素子Q2 がOFFす
ると、インダクタL1 とコンデンサC2 の共振作用
により、インダクタL1 、ダイオードD1 、コンデ
ンサC3 、放電灯1とコンデンサC2 の並列回路を
介して帰還電流が流れる。以下、同様の動作を繰り返す
ことにより、放電灯1には高周波電流が流れる。なお、
インダクタL1 は放電灯1に流れる電流を制限する限
流要素として作用すると共に、コンデンサC2 と共振
する共振要素としても作用する。また、コンデンサC2
 は放電灯1のフィラメントに予熱電流を流すための予
熱電流通電要素として作用すると共に、インダクタL1
 と共振する共振要素としても作用する。
【0004】この回路の各部の動作波形を図9に示す。 Vinは商用交流電源Vsからの入力電圧、Iinは入
力電流、Ic1 はコンデンサC1 に流れる電流であ
る。 通常、コンデンサC1 には大容量の電解コンデンサが
使用され、入力電流Iinは入力電圧Vinのピーク値
付近でのみ流れ、非常に大きなパルス状の波形になる。 このため、この種のインパータ装置の入力力率は低いも
のとなる。なお、インダクタL2 は入力力率を改善す
るために用いられており、入力電流の波高値を下げ、全
波整流器DBの導通角を広げる働きをする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図8に示す従来のイン
バータ装置では、入力電流Iinの波形が図9に示すよ
うになり、入力力率の改善には或る程度の効果があるが
、入力電流の高調波は電源電圧波形を歪ませ、他の電気
機器に悪影響を及ぼすなどの問題がある。
【0006】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、インバータ装置の
入力力率を改善し、入力電流の高調波成分を低減するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
においては、上記の課題を解決するために、図1に示す
ように、交流電源Vsを整流する整流器DBと、整流器
DBの出力をインダクタL2 を介して平滑するコンデ
ンサC1 と、前記整流器DBの出力端と並列に接続さ
れ、前記コンデンサC1 から前記インダクタL2 を
介して電力を供給されるインバータ回路3とを有するこ
とを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明にあっては、このように、交流電源Vs
を整流器DBで整流し、インダクタL2 を介してコン
デンサC1 で平滑し、コンデンサC1 で得られた直
流電圧をインバータ回路3に直接供給するのではなく、
前記インダクタL2 を介してインバータ回路3に供給
するようにしたので、整流器DBとコンデンサC1 の
電圧差をインダクタL2 が分担することにより、交流
電源Vsからの入力電圧VinがコンデンサC1 の電
圧よりも低い場合でも整流器DBが導通して入力電流が
流れ、入力電流の高調波成分が抑制される。また、入力
電流が流れている期間が長くなるので、入力力率が改善
される。さらに、交流電源Vsから整流器DBを介して
直接的にインバータ回路3に電流を流すことができるの
で、回路効率が改善されるものである。
【0009】
【実施例】本発明の第1実施例を図1に示す。本実施例
では、ダイオードブリッジよりなる全波整流器DBの出
力端にハーフブリッジ式のインバータ回路3を接続し、
インバータ回路3の入力端と平滑用コンデンサC1 の
間にインダクタL2 を接続している。このインダクタ
L2 が入力電流Iinのピーク値を下げるので、入力
力率は従来例と同様に高くなる。また、インダクタL2
 は、コンデンサC1 の充放電電流の高周波分をカッ
トする働きもする。なぜなら、コンデンサC1 からイ
ンバータ回路3へ流れる電流はインダクタL2 を通る
ので、高周波分が流れず、高周波分は主にコンデンサC
3 ,C4 から流れる。
【0010】本実施例における入力電圧Vin、入力電
流IinとコンデンサC1 の充放電電流Ic1 の波
形を図2に示す。入力電流Iinの波形は従来例と余り
変わっていないが、充放電電流Ic1 の波形は異なっ
ており、高周波分が抑制されている。さらに、コンデン
サC3 ,C4 の容量を異なるように設定し、例えば
、コンデンサC4の容量を1回のスイッチングで電荷を
充放電し切るような容量に設定すると、入力電流の導通
角は広くなり、入力電流の高調波成分は低減される。
【0011】図3は本発明の第2実施例の回路図である
。この実施例は図1の回路において、コンデンサC4 
を除去したものである。動作は図1の実施例と類似する
が作用がより顕著になる。まず、インダクタL2 の働
きであるが、入力電流Iinのピーク値を下げる働きが
あることは図1の実施例と同様である。さらに、本実施
例では、インダクタL2 は全波整流器DBの出力電圧
と平滑用の電解コンデンサC1 の電圧の差を分担する
働きがある。このため、交流電源Vsからの入力電圧V
inがコンデンサC1 の電圧より低くても入力電流I
inを流すことができる。スイッチング素子Q2 がO
Nすると、コンデンサC1 からインダクタL2 、コ
ンデンサC3 、放電灯1、インダクタL1 、スイッ
チング素子Q2 のループでインバータ回路の負荷に電
流が流れる。このとき、インダクタL2 には図の矢印
V2 の向きに電圧が発生する。この電圧が全波整流器
DBの出力電圧とコンデンサC1 の電圧の差だけ発生
し、全波整流器DBの導通を可能にする。したがって、
スイッチング素子Q2 がONすると、全波整流器DB
からコンデンサC3 、放電灯1、インダクタL1 、
スイッチング素子Q2 のループ(1点鎖線参照)でも
インバータ回路の負荷に電流Iが流れる。この負荷を流
れる電流は電源周期の全域にわたって流れ、その包絡線
はほぼ正弦波状の電流となる。本実施例における入力電
圧Vin、入力電流Iin及び電流Iの波形を図4に示
す。
【0012】この実施例では、入力力率が高くなるばか
りか入力電流の高調波成分も少なくなるという効果があ
る。さらに、本実施例ではスイッチング素子Q2 がO
Nしたときに、全波整流器DBから直接負荷に電流Iを
流している。このため、平滑用の電解コンデンサC1 
の充放電電流が小さくなり、コンデンサC1 の容量を
小さくすることができ、また、回路効率も良くなる。な
お、交流電源Vsと全波整流器DBの間にフィルター回
路2を挿入したことにより、電源ラインに高周波雑音が
漏れることを防止できる。
【0013】図5は本発明の第3実施例の回路図である
。本実施例では、図3の実施例において、コンデンサC
3 と放電灯1の接続点と、インダクタL2 とコンデ
ンサC1 の接続点の間にダイオードD3を接続したも
のである。このダイオードD3 は、インダクタL2 
のエネルギー放出用のループを形成するために設けられ
ている。 図3の実施例では、スイッチング素子Q2 がONする
と、コンデンサC1 からインダクタL2 、コンデン
サC3 、放電灯1、インダクタL1 、スイッチング
素子Q2 のループでインバータ回路の負荷に電流が流
れ、負荷に電力を供給すると共に、インダクタL2 に
もエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子Q2 が
OFFすると、インバータ回路の負荷はダイオードD1
 をONさせ、コンデンサC3 にエネルギーを放出す
るが、インダクタL2 はエネルギーの放出ループが無
いため、スイッチング素子Q2 がOFFする直前に急
激にスイッチング素子Q2 を介してエネルギーを放出
する。また、このときインダクタL2 には過大な電圧
が発生し、スイッチング素子Q1 ,Q2 及び全波整
流器DBに印加される。このため、スイッチング素子Q
1 ,Q2 と全波整流器DBのストレスは大きくなる
【0014】そこで、図5に示すように、インダクタL
2 のエネルギー放出用のダイオードD3 を設けると
、図中、1点鎖線で示すように、インダクタL2 はコ
ンデンサC3 、ダイオードD3 を介してエネルギー
を放出できるので、上述したような問題は起きない。そ
の他の効果については図3の実施例と同様である。
【0015】図6は本発明の第4実施例の回路図である
。本実施例では、インダクタL2 のエネルギー放出用
のループとして、インダクタL2 に並列にコンデンサ
C5 を接続したものである。したがって、図中、1点
鎖線で示すように、インダクタL2 のエネルギーをコ
ンデンサC5 を介して放出することができる。その効
果については、図5の実施例と同様である。
【0016】図7は本発明の第5実施例の回路図である
。本実施例では、インダクタL2 のエネルギー放出用
のループとして、各スイッチング素子Q1 ,Q2 に
コンデンサC5 ,C6 をそれぞれ並列に接続したも
のである。その効果については、図5の実施例と同様で
ある。
【0017】なお、インバータ回路の負荷は放電灯1に
限定されるものではなく、その他の任意の負荷を用いる
ことも可能である。また、インバータ回路はハーフブリ
ッジ式に限定されるものではなく、その他の任意の回路
方式を採用することができることは言うまでもない。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、交流電源を整流する整
流器と、整流器の出力をインダクタを介して平滑するコ
ンデンサと、前記整流器の出力端と並列に接続され、前
記コンデンサから前記インダクタを介して電力を供給さ
れるインバータ回路とを有するものであるから、インダ
クタが整流器とコンデンサの電圧差を分担することによ
り、交流電源からの入力電圧がコンデンサの電圧よりも
低い場合でも整流器の導通が可能になり、したがって、
入力電流が流れて入力力率が改善され、入力電流の高調
波成分が低減されるという効果があり、さらに、整流器
から直接的にインバータ回路へ電流を流すことができる
ので、平滑用のコンデンサの小容量化が可能となり、回
路効率も良くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路図である。
【図2】本発明の第1実施例の動作波形図である。
【図3】本発明の第2実施例の回路図である。
【図4】本発明の第2実施例の動作波形図である。
【図5】本発明の第3実施例の回路図である。
【図6】本発明の第4実施例の回路図である。
【図7】本発明の第5実施例の回路図である。
【図8】従来例の回路図である。
【図9】従来例の動作波形図である。
【符号の説明】
Vs    商用交流電源 DB    全波整流器 C1     平滑用のコンデンサ C2     共振用のコンデンサ C3     コンデンサ C4     コンデンサ D1     ダイオード D2     ダイオード L1     インダクタ L2     インダクタ Q1     スイッチング素子 Q2     スイッチング素子 1      放電灯 2      インバータ回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  交流電源を整流する整流器と、整流器
    の出力をインダクタを介して平滑するコンデンサと、前
    記整流器の出力端と並列に接続され、前記コンデンサか
    ら前記インダクタを介して電力を供給されるインバータ
    回路とを有することを特徴とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】  交流電源を整流する整流器と、整流器
    の出力をインダクタを介して平滑する第1のコンデンサ
    と、前記整流器の出力端と並列に接続される第1及び第
    2のスイッチング素子の直列回路と、前記整流器の出力
    端と並列に接続される第1及び第2のコンデンサの直列
    回路と、第1及び第2のスイッチング素子の接続点と第
    1及び第2のコンデンサの接続点の間に接続された負荷
    回路とを有することを特徴とするインバータ装置。
  3. 【請求項3】  交流電源を整流する整流器と、整流器
    の出力をインダクタを介して平滑する第1のコンデンサ
    と、前記整流器の出力端と並列に接続される第1及び第
    2のスイッチング素子の直列回路と、第1及び第2のス
    イッチング素子の接続点と前記整流器の一方の出力端の
    間に第2のコンデンサを介して接続された負荷回路とを
    有することを特徴とするインバータ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4400436A1 (de) * 1993-02-23 1994-08-25 Matsushita Electric Works Ltd Wechselrichter-Einrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4400436A1 (de) * 1993-02-23 1994-08-25 Matsushita Electric Works Ltd Wechselrichter-Einrichtung
DE4400436C2 (de) * 1993-02-23 2002-11-28 Matsushita Electric Works Ltd Umrichter

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