JPH0530753A - 正弦波インバータ回路 - Google Patents

正弦波インバータ回路

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JPH0530753A
JPH0530753A JP3204714A JP20471491A JPH0530753A JP H0530753 A JPH0530753 A JP H0530753A JP 3204714 A JP3204714 A JP 3204714A JP 20471491 A JP20471491 A JP 20471491A JP H0530753 A JPH0530753 A JP H0530753A
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sine wave
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side switching
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Norio Fukui
規生 福井
Masaji Yamashita
正司 山下
Masayasu Osaki
正康 大崎
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FDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力と出力の絶縁が容易で、トランスを小型
化できる正弦波インバータ回路を得る。 【構成】 第1のフォワード・コンバータ10とその出
力を結ぶ出力側スイッチング素子のFETQ4 と、第2
のフォワード・コンバータ12とその出力を結ぶ出力側
スイッチング素子のFETQ3 と、これらを制御する制
御部14及び直流電源VI から構成されている。第1及
び第2のフォワード・コンバータ10,12の出力端子
の各一端を共通に接続し、他端を正弦波の出力端子とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流を交流に変換する
正弦波インバータ回路に関するものである。更に詳しく
述べると、2個の絶縁型DC−DCコンバータとそれら
の出力側に設けたスイッチング素子を組み合わせて、入
出力間の絶縁と小型化を図ったインバータ回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】インバータ回路は直流を交流に変換する
機能を持ち、モータや照明等の駆動制御電源に使用され
ている。インバータ回路の中にはスイッチング素子を使
用するものがあり、この種のインバータ回路の出力制御
にはパルス幅変調方式が多く採用されている。これはス
イッチング動作周波数を固定したままパルス幅を可変し
て出力を制御し、平滑することで所望の出力電圧を得る
方式である。特に、このパルス幅を正弦波に比例させて
配列することで良好な正弦波出力が得られる。
【0003】図4に従来の正弦波インバータ回路の代表
例を示す。これはフルブリッジ型インバータ回路であ
る。この回路にはスイッチング素子として電界効果型ト
ランジスタ(以後FETと呼ぶ)を使用する。フルブリ
ッジ型インバータ回路は、4個のFETQ1 ,Q2 ,Q
3 ,Q4 をブリッジ状に結線したスイッチング回路40
と、チョークコイルLとコンデンサCからなる平滑回路
42と、各FETを制御し駆動する制御部44から構成
される。
【0004】互いに対辺をなすFETQ1 とQ4 、およ
びFETQ2 とQ3 をそれぞれ一組として、制御部44
の信号を受けて各組をそれぞれ交互に導通させて交流を
作りだす。即ちFETQ1 とQ2 のゲートには、正弦波
のパルス幅変調による高周波パルスを半周期毎に交互に
送出し、Q1 あるいはQ2 がその高周波パルスを受けて
いるときそれぞれに組となっているQ4 あるいはQ3
オンにし、パルスを受けていないときオフとするように
制御する。こうして、平滑回路42にパルス状の交流が
入力されて、平滑され正弦波交流となって出力される。
このとき、出力交流電圧は制御部44にフィードバック
され、基準正弦波と比較して誤差に比例したパルス幅変
調を行うことにより出力電圧を修正し安定化する。また
出力交流電流は電流トランスにより検知され、制御部4
4に送られて、過電流状態が発生したときにインバータ
回路を保護する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のイ
ンバータ回路では、入力と出力との間が直流的に結合さ
れており、電源側と負荷側とが絶縁されていない問題が
ある。直流出力を得るためのインバータ回路の場合には
ブリッジ回路と平滑回路との間にトランスを配置するこ
とが可能であるが、正弦波交流出力を得る場合はそれが
できない。入力と出力との間で絶縁を行うには、トラン
スを平滑回路と負荷との間に設けねばならず、そうする
とトランスに流れる電流は低周波の正弦波となるから、
非常に大きなトランス容量が必要となり、必然的にトラ
ンスが大型化し、効率が悪く熱の発生も増大する。
【0006】本発明の目的は、入力と出力の絶縁が容易
で、トランスを小型化できる正弦波インバータ回路を提
供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランスの一
次側に入力側スイッチング素子を設け二次側に整流平滑
回路を設けた同一機能の2個のDC−DCコンバータ
と、該コンバータの各出力端間をそれぞれ結ぶ2個の出
力側スイッチング素子と、前記入力側及び出力側のスイ
ッチング素子をオン−オフ制御する制御部とを具備する
正弦波インバータ回路である。ここで両コンバータの一
次側は直流電源に対して並列に接続され、両出力側スイ
ッチング素子の一端を出力端として他端を共通に結線す
る。前記制御部は、入力側スイッチング素子にパルス幅
変調した高周波信号をそれぞれ半周期毎に交互に入力し
出力側スイッチング素子に正弦波の半周期毎の低周波の
矩形波信号を入力側スイッチング素子とは逆のモードで
交互に入力して各スイッチング素子を制御する。
【0008】
【作用】第1のコンバータの入力側スイッチング素子に
制御部より高周波パルスが送出される場合には、第2の
コンバータと組み合わせている出力側スイッチング素子
がオンするように制御部より信号を送る。このとき、第
2のコンバータの入力側スイッチング素子には高周波パ
ルスが送出されず、且つ第1のコンバータと組み合わせ
ている出力側スイッチング素子はオフとなるように信号
が送られる。第1のコンバータの入力側スイッチング素
子に送出された高周波パルスは、正弦波のパルス幅変調
された信号であるので、2次側の整流平滑回路により半
周期の正弦波となって出力される。上記同様に、第2の
コンバータの入力側スイッチング素子に制御部より高周
波パルスが送出される場合には、第1のコンバータと組
み合わせている出力側スイッチング素子がオンするよう
に制御部より信号を送る。このとき、第1のコンバータ
の入力側スイッチング素子には高周波パルスが送出され
ず、且つ第2のコンバータと組み合わせている出力側ス
イッチング素子はオフとなるように信号が送られる。第
2のコンバータの入力側スイッチング素子に送出された
高周波パルスは、正弦波のパルス幅変調であるので、2
次側の整流平滑回路により半周期の正弦波となって出力
される。電流は、第1のコンバータと第2のコンバータ
とで逆向きに流れ、これが前者と後者で各半周期毎に繰
り返すので正弦波出力となる。
【0009】
【実施例】図1は本発明による正弦波インバータ回路の
一実施例を示す回路図である。この回路は、第1のフォ
ワード・コンバータ10とその出力を結ぶ出力側スイッ
チング素子のFETQ4 と、第2のフォワード・コンバ
ータ12とその出力を結ぶ出力側スイッチング素子のF
ETQ3 と、これらを制御する制御部14及び直流電源
I から構成されている。第1のフォワード・コンバー
タ10は、一次側には入力側スイッチング素子のFET
1 を備え、トランスT1 を介して、二次側には2個の
ダイオードD11,D12を有する整流回路とチョークコイ
ルL1 及びコンデンサC1 を有する平滑回路が配置して
ある。同様に第2のフォワード・コンバータ12は、一
次側には入力側スイッチング素子のFETQ2 を備え、
トランスT2 を介して、二次側には2個のダイオードD
21,D22を有する整流回路とチョークコイルL2 及びコ
ンデンサC2 を有する平滑回路が配置してある。そして
第1及び第2のフォワード・コンバータ10,12の出
力端子の各一端を共通に接続し、他端を正弦波の出力端
子とする。なお、フォワード・コンバータ10,12の
一次側には直流電源VI が接続されており、また出力電
圧の検出用に2個のダイオードD13,D23をフォワード
・コンバータ10,12の出力部分に配置し、制御部1
4に両波整流された正弦波電圧VF をフィードバックす
る。
【0010】第1のコンバータ10の入力側FETQ1
に制御部14より高周波パルスが送出される場合には、
第2のコンバータ12と組み合わせている出力側FET
3 がオンするように制御部14より信号を送る。この
とき、第2のコンバータ12の入力側FETQ2 には高
周波パルスは送出されず、且つ第1のコンバータ10と
組み合わせている出力側FETQ4 はオフとなるように
信号が送られる。第1のコンバータ10の入力側FET
1 に送出された高周波パルスは、正弦波をパルス幅変
調したものであるので、コンバータの2次側の整流平滑
回路により半周期の正弦波となって出力されることにな
り、出力電流は矢印Aの方向に流れる。
【0011】一方、上記同様に、第2のコンバータ12
の入力側FETQ2に制御部14より高周波パルスが送
出される場合には、第1のコンバータ10と組み合わせ
ている出力側FETQ4 がオンするように制御部14よ
り信号を送る。このとき、第1のコンバータ10の入力
側FETQ1 には高周波パルスが送出されず、且つ第2
のコンバータ12と組み合わせている出力側FETQ3
はオフとなるように信号が送られる。第2のコンバータ
12の入力側FETQ2 に送出された高周波パルスは、
正弦波をパルス幅変調したものであるので、コンバータ
の2次側の整流平滑回路により半周期の正弦波となって
出力されことになり出力電流は矢印Bの方向に流れる。
これは矢印Aの方向とは逆である。これが前者と後者で
各半周期毎に繰り返すので正弦波交流となる。
【0012】次に制御部について説明する。図2は本イ
ンバータ回路で用いる制御部の一例を示すブロック図で
ある。この制御部は、基準正弦波発生装置20と、その
正弦波を半波整流する増幅部22と、出力側FET
3 ,Q4 のゲートへ低周波の矩形波信号を送出するオ
ン/オフ信号発生部24と、正弦波の半波整流をパルス
幅変調した高周波パルスを送出するパルス幅変調信号発
生部26と、入力側FETQ1 ,Q2 のゲートへ高周波
パルスを送出するドライブ信号発生部28を備えてい
る。オン/オフ信号発生部24は、各半波整流信号を受
けて矩形波信号に変換する比較器及びFET駆動用のト
ランジスタなどからなる。パルス幅変調信号発生部26
は、図1のダイオードD13,D23で検出した出力正弦波
電圧の両波整流VF と前記基準正弦波の両波整流とを増
幅する増幅器、その出力と三角波の比較によりパルス幅
変調を行うパルス幅制御用比較器、その高周波パルスを
2相分周するフリップフロップなどからなる。ドライブ
信号発生部28は、オン/オフ信号発生部24の信号に
より高周波パルスを増幅するトランジスタと、その高周
波パルスにより入力側FETQ1 ,Q2 を駆動する信号
を発生するFETやトランスなどからなる。
【0013】従って、この制御部ではFETQ3 ,Q4
のオン/オフのタイミングに合わせてFETQ1 ,Q2
にパルス幅変調した高周波パルスを送出する。これによ
って図3の信号波形図に示すように、FETQ3 がオン
状態の時にFETQ1 へ必要な高周波パルスが出力さ
れ、その際はFETQ4 はオフでFETQ2 へは高周波
パルスは出力されない。またFETQ4 がオン状態の時
にFETQ2 へ必要な高周波パルスが出力されるが、そ
の際はFETQ3 はオフでFETQ1 へは高周波パルス
は出力されない。これらの結果、インバータ回路の出力
電圧は、それらが総合されて正弦波となる。
【0014】
【発明の効果】本発明は上記のように、2個の絶縁型D
C−DCコンバータを使用し、これと組み合わせた出力
側スイッチング素子により正弦波を作り出す回路である
ため、入力と出力とをコンバータ・トランスにより容易
に絶縁できる。そして高周波であるので、トランスの小
型化が可能であり、電力効率が高く発熱を低減できる。
出力側スイッチング素子は低周波で動作するため、制御
が容易で、その損失も小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る正弦波インバータ回路の一実施例
を示す回路図。
【図2】本発明で用いる制御部の回路図。
【図3】図2の制御部の信号波形図。
【図4】従来の正弦波インバータ回路の一実施例を示す
回路図。
【符号の説明】
10 第1のフォワード・コンバータ 12 第2のフォワード・コンバータ 14 制御部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 トランスを有しその一次側に入力側スイ
    ッチング素子を設け二次側に整流平滑回路を設けた同一
    機能の2個のDC−DCコンバータと、該コンバータの
    各出力端間をそれぞれ結ぶ2個の出力側スイッチング素
    子と、前記入力側スイッチング素子に正弦波のパルス幅
    変調した高周波信号をそれぞれ半周期毎に交互に入力し
    出力側スイッチング素子に正弦波の半周期毎の低周波の
    矩形波信号を入力側スイッチング素子とは逆のモードで
    交互に入力して各スイッチング素子をオン−オフ制御す
    る制御部とを具備し、両コンバータの一次側を直流電源
    に対して並列に接続し、二次側は一方の端子をそれぞれ
    出力端とし他方の端子を共通に結線したことを特徴とす
    る正弦波インバータ回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011244659A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Fdk Corp 絶縁型スイッチングdc−dcコンバータ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55133681A (en) * 1979-04-04 1980-10-17 Toshiba Electric Equip Corp Power supply device
JPS63164383U (ja) * 1987-04-13 1988-10-26

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