JPH06165510A - Inverter - Google Patents

Inverter

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JPH06165510A
JPH06165510A JP4313541A JP31354192A JPH06165510A JP H06165510 A JPH06165510 A JP H06165510A JP 4313541 A JP4313541 A JP 4313541A JP 31354192 A JP31354192 A JP 31354192A JP H06165510 A JPH06165510 A JP H06165510A
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JP
Japan
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resonance
diode
current
self
series
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JP4313541A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuji Iida
克二 飯田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To suppress unneeded resonance current and then to allow needed resonance to flow as needed by connecting the primary coil winding of a current transformer between the load connection point of a diode of a first diode series body and a load and then connecting the secondary coil winding of the current transformer to both terminals of a capacitor for auxiliary resonance. CONSTITUTION:A second diode series connection body where diodes 11 and 12 are connected in series is connected to a DC power supply 1 in opposite direction and a capacitor 13 for auxiliary resonance is connected between the connection points of each diode of the first and second diode series connection bodies. Further, a load is taken out of the connection point of diodes 71 and 72 of the first diode series connection body. However, the primary coil winding of a current transformer 10 is inserted into an area in reference to the load and then is connected to both terminals of the auxiliary resonance capacitor 13 so that the secondary coil winding of the current transformer 10 is in the polarity shown in figure, thus suppressing the peak value of resonance current to be small and hence reducing the current of the diode 71, a self arc- extinguishing type switching element 21, and a resonance reactor 9.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は自己消弧形スイッチング
素子のオン・オフ時に生じるスイッチング損失を充分抑
制するように工夫されたインバータに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter devised so as to sufficiently suppress switching loss which occurs when a self-turn-off switching element is turned on and off.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のインバータの典型的な基本回路を
図3に示す。1は直流電源、21, 22は自己消弧形スイッ
チング素子で、直列接続されて直流電源1に接続されて
いる。自己消弧形スイッチング素子21,22には、各々ダ
イオード31, 32が逆並列接続され、更にスナバダイオー
ド41, 42とスナバコンデンサ51, 52との直列接続体が各
々並列接続され、また前記スナバダイオード41, 42には
スナバ抵抗61, 62が各々並列に接続されている。負荷は
自己消弧形スイッチング素子21, 22の直列接続点から取
り出される。自己消弧スイッチング素子21, 22は交互に
オン・オフすることにより負荷に交流電力を供給する。
2. Description of the Related Art A typical basic circuit of a conventional inverter is shown in FIG. Reference numeral 1 is a DC power supply, and 21 and 22 are self-extinguishing type switching elements, which are connected in series and connected to the DC power supply 1. Diodes 31 and 32 are connected in anti-parallel to the self-extinguishing switching elements 21 and 22, respectively, and a series connection body of snubber diodes 41 and 42 and snubber capacitors 51 and 52 is connected in parallel. Snubber resistors 61 and 62 are connected in parallel to 41 and 42, respectively. The load is taken from the series connection point of the self-extinguishing type switching elements 21 and 22. The self-extinguishing switching elements 21 and 22 alternately turn on and off to supply AC power to the load.

【0003】この回路で、負荷電流が自己消弧形スイッ
チング素子21に流れている時に、該素子をターンオフさ
せると、負荷電流はスナバダイオード41、スナバコンデ
ンサ51の直列回路に転流し、スナバコンデンサ51の働き
により、自己消弧形スイッチング素子21には直ちに電圧
が印加されず、スイッチング損失を極めて小さくするこ
とができる。負荷電流がスナバコンデンサ51を直流電源
電圧まで充電すると、ダイオード32に負荷電流が流れる
ようになり、自己消弧形スイッチング素子21がオフして
から、所定の時間後にその自己消弧形スイッチング素子
22をオンさせても電流は流れない。PWM制御されるイ
ンバータではこの状態で自己消弧形スイッチング素子22
をオフし、再び自己消弧形スイッチング素子21をオンす
ることが頻繁に起こることであるが、自己消弧形スイッ
チング素子21がオンすると、電流が流れているダイオー
ド32に蓄積されていた電荷が放出されるまで、短絡に近
い状態で自己消弧形スイッチング素子21及びダイオード
32に大きい電流が流れる。またダイオード32が逆回復し
た直後には、引き続きスナバダイオード42, スナバコン
デンサ52に短絡に近い状態で大きい電流が流れる。これ
らの大きい電流により自己消弧形スイッチング素子21及
びダイオード32に大きい損失が発生する。
In this circuit, when the load current is flowing to the self-extinguishing type switching element 21, when the element is turned off, the load current is commutated to the series circuit of the snubber diode 41 and the snubber capacitor 51, and the snubber capacitor 51. By this action, no voltage is immediately applied to the self-extinguishing type switching element 21, and the switching loss can be made extremely small. When the load current charges the snubber capacitor 51 to the DC power supply voltage, the load current starts to flow in the diode 32, and the self-extinguishing switching element 21 turns off after a predetermined time from turning off the self-extinguishing switching element 21.
No current flows when 22 is turned on. In the PWM controlled inverter, the self-extinguishing switching element 22
Is frequently turned on again and the self-extinguishing switching element 21 is turned on again.However, when the self-extinguishing switching element 21 is turned on, the charge accumulated in the diode 32 in which the current flows is Until it is discharged, the self-extinguishing type switching element 21 and the diode are in a state close to a short circuit.
A large current flows through 32. Immediately after the diode 32 reversely recovers, a large current continues to flow in the snubber diode 42 and the snubber capacitor 52 in a state close to a short circuit. These large currents cause large losses in the self-extinguishing switching element 21 and the diode 32.

【0004】また、この時自己消弧形スイッチング素子
21がオンすると、スナバコンデンサ41に直流電源1の電
圧Eに充電されていた電荷が、スナバ抵抗61を経由して
放電される。これによりスナバ抵抗61と自己消弧形スイ
ッチング素子21に損失が発生する。スナバコンデンサの
容量をCs 動作周波数をfとすると、この損失Pは、 P= (1/2)Cs 2 ×f となり、動作周波数に比例して大きくなって、高周波
(1kHz以上)では大きい問題となる。
At this time, a self-extinguishing type switching element
When 21 is turned on, the electric charge charged to the voltage E of the DC power supply 1 in the snubber capacitor 41 is discharged via the snubber resistor 61. This causes a loss in the snubber resistor 61 and the self-extinguishing type switching element 21. If the capacitance of the snubber capacitor is C s and the operating frequency is f, this loss P becomes P = (1/2) C s E 2 × f, which increases in proportion to the operating frequency, and at high frequencies (1 kHz or more) It becomes a big problem.

【0005】以上述べたように、従来のインバータで
は、自己消弧形スイッチング素子のスイッチング損失及
びスナバコンデンサに蓄積された静電エネルギーの消費
による損失により、高周波動作が困難であった。これら
の問題を解消すべく種々の提案がなされている。例えば
スナバコンデンサに蓄積された静電エネルギーの一部あ
るいは全部を、電力変換回路を経由して直流電源へ回生
させる方式が各種提案されているが、いずれも回路が複
雑で、実用されている例はほとんどない。
As described above, in the conventional inverter, the high frequency operation is difficult due to the switching loss of the self-turn-off switching element and the loss due to the consumption of the electrostatic energy accumulated in the snubber capacitor. Various proposals have been made to solve these problems. For example, various methods have been proposed in which a part or all of the electrostatic energy stored in the snubber capacitor is regenerated to a DC power source via a power conversion circuit, but all of the circuits are complicated and are in practical use. Almost never.

【0006】また、米国電気学会 IEEE 発行の "IEEE T
RASACTION ON POWER ELECTRONICS"Vol.7 No.2 1992 年
4月号のp385〜p392に記載された論文 "A Rugged Soft
Com-mutated PWM Inverter for AC Drive"に、インバー
タの1相分を構成するのに最小必要数のスイッチング素
子2個を使用し、しかもスイッチング損失をオン・オフ
時ともに極力抑えた動作を可能としたインバータ回路が
紹介されている。この回路を図4に示す。図3と同一の
符号は同一機能を有する部品である。この回路では、自
己消弧形スイッチング素子21, 22に接続されるスナバ回
路はスナバコンデンサ51, 52のみであり、いわゆるロス
レススナバ回路となり、図3に較べて簡単になってい
る。さらに共振コンデンサ81, 82をそれぞれ並列接続し
たダイオード71, 72を直列接続したものを、電源1に逆
方向に接続し、自己消弧形スイッチング素子21, 22の直
列接続点とダイオード71, 72の直列接続点との間に共振
リアクトル9を接続し、ダイオード71, 72の直列接続点
から負荷を取り出すようにしている。
[0006] In addition, "IEEE T"
RASACTION ON POWER ELECTRONICS "Vol.7 No.2 The paper" A Rugged Soft "described in p385-p392 of April 1992 issue.
"Com-mutated PWM Inverter for AC Drive" uses the minimum required number of two switching elements to compose one phase of the inverter, and also enables operation with switching loss suppressed as much as possible both on and off. An inverter circuit has been introduced.This circuit is shown in Fig. 4. The same reference numerals as in Fig. 3 denote parts having the same function. In this circuit, a snubber circuit connected to the self-extinguishing switching elements 21 and 22. Is only the snubber capacitors 51 and 52, which is a so-called lossless snubber circuit, which is simpler than that in Fig. 3. Further, the capacitors 71 and 72 in which the resonant capacitors 81 and 82 are connected in parallel are connected in series to the power supply. 1 in the reverse direction, connect the resonance reactor 9 between the series connection point of the self-extinguishing switching elements 21, 22 and the series connection point of the diodes 71, 72, and connect the diodes 71, 72 in series. So that take out the load from the connection point.

【0007】この回路の動作を簡単に説明すると、自己
消弧形スイッチング素子22がオン状態で負荷電流i0
図4に矢印に示す方向に流れている、いわゆる回生モー
ドにある時には、負荷電流i0 は全てダイオード72から
流れ、さらに共振リアクトル9の残留磁気エネルギーに
よる電流が図7に示すiL の矢印と反対方向に流れ、自
己消弧形スイッチング素子22→ダイオード72→共振リア
クトル9のルートで還流するようにする(この様な状態
にすることができるのは、後で述べる動作による)。こ
の状態でPWM制御によるゲート信号で自己消弧形スイ
ッチング素子22をオフすると、前記還流電流(−iL
はスナバコンデンサ51及び52に転流し、自己消弧形スイ
ッチング素子22には直ちに電圧が印加されない、いわゆ
るゼロ電圧スイッチング(ZVS)となって、ターンオ
フ損失の発生は極めて小さいものとすることができる。
電流−iL はスナバコンデンサ51, 52と共振リアクトル
9による共振により、スナバコンデンサ51, 52はそれぞ
れ放電,充電され、各々の電圧が零および直流電源電圧
Eになると共振は停止する。この時共振リアクトル9の
残留磁気エネルギーがあり、これによる電流はダイオー
ド31→直流電源1→ダイオード72→共振リアクトル9の
ルートで流れ、直流電源1へ回生される。このダイオー
ド31に電流が流れている間に自己消弧形スイッチング素
子21をオンさせると、電流が直ちに流れ出さない、いわ
ゆる零電流スイッチング(ZCS)となり、ターンオン
損失は全く発生しない。
The operation of this circuit will be briefly described. When the self-extinguishing switching element 22 is in the ON state and the load current i 0 is flowing in the direction shown by the arrow in FIG. i 0 all flows from the diode 72, and the current due to the residual magnetic energy of the resonance reactor 9 flows in the direction opposite to the arrow of i L shown in FIG. 7, and the self-extinguishing switching element 22 → diode 72 → resonance reactor 9 route (Refer to the operation to be described later for such a state). In this state, when the self-extinguishing type switching element 22 is turned off by the gate signal under the PWM control, the return current (-i L )
Is commutated to the snubber capacitors 51 and 52, and no voltage is immediately applied to the self-extinguishing type switching element 22, that is, so-called zero voltage switching (ZVS), and turn-off loss can be extremely small.
The current -i L is discharged and charged by the snubber capacitors 51 and 52 and the resonance reactor 9 by the resonance of the snubber capacitors 51 and 52, and the resonance is stopped when the respective voltages become zero and the DC power supply voltage E. At this time, there is residual magnetic energy in the resonance reactor 9, and the current due to this flows through the route of diode 31 → DC power supply 1 → diode 72 → resonance reactor 9 and is regenerated to the DC power supply 1. If the self-extinguishing type switching element 21 is turned on while the current is flowing through the diode 31, the current does not immediately flow out, that is, so-called zero current switching (ZCS), and no turn-on loss occurs.

【0008】次に、共振リアクトル9の静電エネルギー
が放出し、電流が零になると、今までとは逆に直流電源
1→自己消弧形スイッチング素子21→共振リアクトル9
→ダイオード72→直流電源1のルートで、直流電源電圧
Eが共振リアクトル9に印加されるため、電流iL は図
4の矢印方向に増大していき、負荷電流i0 に等しくな
るとダイオード72は非導通となる。この瞬間から共振リ
アクトル9と共振コンデンサ81, 82による共振動作が開
始し、共振コンデンサ81, 82は各々放電,充電され、各
々零及び直流電源電圧Eとなって共振動作が停止する。
この後、共振リアクトル9の残留磁気エネルギーによ
り、共振リアクトル9→ダイオード71→自己消弧形スイ
ッチング素子21のルートに還流電流が流れる。つまり自
己消弧形スイッチング素子21と共振リアクトル9には負
荷電流i0 とピーク値がIr である共振電流とが重畳し
て流れる。 Ir =E(2Cr /L)1/2 ここで、Cr は共振コンデンサ81, 82のキャパシタンス
であり、L は共振リアクトル9のインダクタンスであ
る。
Next, when the electrostatic energy of the resonance reactor 9 is released and the current becomes zero, the DC power supply 1 → self-extinguishing type switching element 21 → resonance reactor 9 contrary to the conventional case.
In → diode 72 → DC power source 1 route, for the DC power supply voltage E is applied to the resonant reactor 9, current i L is gradually increased in the direction of the arrow in FIG. 4, it becomes equal to the load current i 0 diode 72 It becomes non-conductive. From this moment, the resonance operation by the resonance reactor 9 and the resonance capacitors 81, 82 starts, the resonance capacitors 81, 82 are discharged and charged respectively, and become 0 and the DC power supply voltage E, respectively, and the resonance operation is stopped.
Thereafter, due to the residual magnetic energy of the resonant reactor 9, a return current flows in the route of the resonant reactor 9 → diode 71 → self-extinguishing type switching element 21. That is, the load current i 0 and the resonance current having the peak value I r flow in the self-extinguishing type switching element 21 and the resonance reactor 9 in a superimposed manner. I r = E (2C r / L) 1/2 where C r is the capacitance of the resonant capacitors 81 and 82, and L is the inductance of the resonant reactor 9.

【0009】次に、PWM信号によって自己消弧形スイ
ッチング素子21をオフすると、共振リアクトル9に流れ
ている電流はスナバコンデンサ51, 52に転流し、該コン
デンサと共振リアクトルとの共振動作が始まるが、自己
消弧形スイッチング素子21はスナバコンデンサ51によ
り、前述したZVSによりスイッチングオフ損失の発生
なしにオフすることができる。共振動作は、スナバコン
デンサ51, 52の各電圧が直流電源電圧E及び零となると
停止する。共振リアクトル9に流れていた(負荷電流+
共振電流)の大きい電流は、ダイオード32→共振リアク
トル9→ダイオード71→直流電源1のルートで直流電源
1へ回生される。ここでダイオード32に電流が流れてい
る間に自己消弧形スイッチング素子22をオンすると、Z
CSとなって、ターンオン損失は発生しない。共振リア
クトル9の残留磁気エネルギーの放出で、共振リアクト
ル9の電流iL が減少していき、負荷電流I0 に等しく
なると、ダイオード71は非導通になり、共振リアクトル
9と共振コンデンサ81, 82とによる共振が再び始まる。
共振は、共振コンデンサ81, 82がそれぞれ直流電源電圧
E及び零となるまで続く。
Next, when the self-extinguishing type switching element 21 is turned off by the PWM signal, the current flowing in the resonance reactor 9 is commutated to the snubber capacitors 51 and 52, and the resonance operation between the capacitors and the resonance reactor starts. The self-extinguishing type switching device 21 can be turned off by the snubber capacitor 51 by ZVS described above without the occurrence of switching off loss. The resonance operation is stopped when the voltages of the snubber capacitors 51 and 52 become the DC power supply voltage E and zero. It was flowing in the resonance reactor 9 (load current +
A large current (resonance current) is regenerated to the DC power supply 1 through the route of the diode 32 → resonance reactor 9 → diode 71 → DC power supply 1. Here, if the self-extinguishing type switching element 22 is turned on while the current is flowing through the diode 32, Z
It becomes CS and no turn-on loss occurs. When the current i L of the resonance reactor 9 decreases due to the release of the residual magnetic energy of the resonance reactor 9 and becomes equal to the load current I 0 , the diode 71 becomes non-conducting, and the resonance reactor 9 and the resonance capacitors 81, 82 are connected. Resonance starts again.
Resonance continues until the resonant capacitors 81 and 82 are at the DC power supply voltage E and zero, respectively.

【0010】この時、共振電流のピーク値Ir が負荷電
流I0 より大きくなるように回路定数を決めておけば、
共振リアクトル9の電流iL はマイナスとなることがで
き、図4に示した矢印と反対方向に流れるようにするこ
とができる。つまり共振リアクトル9のインダクタンス
をL、共振コンデンサ81, 82のキャパシタンスをCr
すると、 iL =I0MAX−E(2Cr /L)1/2 <0 ∴(2Cr /L)1/2 >I0MAX/E ここで、I0MAXは負荷電流の予想される最大値 の条件を満足するように定数を選択する。
At this time, if the circuit constant is determined so that the peak value I r of the resonance current becomes larger than the load current I 0 ,
The current i L of the resonant reactor 9 can be negative and can flow in the direction opposite to the arrow shown in FIG. That is, assuming that the inductance of the resonance reactor 9 is L and the capacitance of the resonance capacitors 81 and 82 is C r , i L = I 0MAX −E (2C r / L) 1/2 <0 ∴ (2C r / L) 1/2 > I 0MAX / E Here, I 0MAX is selected as a constant so as to satisfy the condition of the expected maximum value of the load current.

【0011】これより、共振後の共振リアクトル9の残
留磁気エネルギーによる電流は、自己消弧形スイッチン
グ素子22→ダイオード72→共振リアクトル9のルートで
還流し、この説明の最初の状態となり、この動作が繰り
返される。負荷電流が上述の説明と逆極性の場合も、同
じような動作となるので説明は省略する。
As a result, the current due to the residual magnetic energy of the resonant reactor 9 after resonance recirculates through the route of the self-extinguishing type switching element 22 → diode 72 → resonant reactor 9 and becomes the first state of this explanation. Is repeated. The same operation is performed when the load current has a polarity opposite to that described above, and thus the description thereof will be omitted.

【0012】以上の説明を、共振リアクトル9の電流i
L と自己消弧形スイッチング素子21及び22の状態とを関
連させたタイムチャートを図5に示す。図5では共振リ
アクトル9とスナバコンデンサ51, 52との共振動作は期
間が短いため省略した。図5に示すように期間T5に起こ
る共振電流のピーク値Ir が負荷電流の最大値I0MAX
り大きくなるようにし、共振リアクトル電流iL が零線
を横切ようにした。このため、期間T2に起こる共振電流
のピーク値もIr となるため、自己消弧形スイッチング
素子21には(I0MAX+Ir )の大きい電流が流れる。図
5の場合には自己消弧形スイッチング素子21には負荷電
流I0MAXの2倍以上を(前述の論文では2.5倍以上が最
適としている)流す必要がある。
The above description is based on the current i of the resonance reactor 9.
FIG. 5 shows a time chart in which L and the states of the self-extinguishing type switching elements 21 and 22 are associated with each other. In FIG. 5, the resonance operation between the resonance reactor 9 and the snubber capacitors 51 and 52 is omitted because the period is short. As shown in FIG. 5, the peak value I r of the resonance current occurring during the period T 5 is set to be larger than the maximum value I 0MAX of the load current, and the resonance reactor current i L is set to cross the zero line. For this reason, the peak value of the resonance current occurring in the period T 2 is also I r, and a large current (I 0MAX + I r ) flows through the self-arc-extinguishing type switching element 21. In the case of FIG. 5, it is necessary to flow more than twice the load current I 0MAX into the self-extinguishing type switching element 21 (2.5 times or more is optimum in the above-mentioned paper).

【0013】以上のように、この従来例では自己消弧形
スイッチング素子のスイッチング損失を抑え、またスナ
バ抵抗等による損失の発生も無くしたインバータを実現
しているが、自己消弧形スイッチング素子の定常導通時
に大きい電流が流れ、この大きい電流による自己消弧形
スイッチング素子の導通損失が大きくなり、大容量イン
バータの実現の妨げとなっている。また、負荷電流i0
が小さい場合にも、大きい共振電流が流れることも、こ
の回路の難点となっている。
As described above, this conventional example realizes an inverter in which the switching loss of the self-arc-extinguishing type switching element is suppressed and the loss due to the snubber resistance is eliminated. A large current flows during steady conduction, and the conduction loss of the self-extinguishing type switching element due to this large current increases, which hinders the realization of a large capacity inverter. Also, the load current i 0
It is also a drawback of this circuit that a large resonance current flows even when is small.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のインバ
ータでは、自己消弧形スイッチング素子のスイッチング
オン・オフ時のスイッチング損失の発生を抑えることが
可能となったが、自己消弧形スイッチング素子の定常導
通損失が大きくなる問題点があった。本発明は以上のよ
うな問題点を解消するためになされたもので、不要な共
振電流(図5のT2期間)を極力小さく抑え、必要な共振
電流(図5のT5期間)を必要なだけ流すようにすること
を目的とする。
In the above-mentioned conventional inverter, it is possible to suppress the generation of switching loss when the self-arc-extinguishing switching element is switched on / off. There is a problem that the steady conduction loss increases. The present invention has been made in order to solve the above problems, and suppresses unnecessary resonance current (T 2 period in FIG. 5) as much as possible and requires necessary resonance current (T 5 period in FIG. 5). The purpose is to let as much as possible.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】直流電源1に対し、ダイ
オードを2組直列接続した第2のダイオード直列体を逆
方向に接続し、第1と第2のダイオード直列体のそれぞ
れのダイオードの直列接続点の間に補助共振用コンデン
サを接続し、前記第1のダイオード直列体のダイオード
の直列接続点と負荷との間に電流変成器の一次巻線を接
続し、該電流変成器の二次巻線を前記補助共振用コンデ
ンサの両端に接続したことを特徴とするものである。
A second diode series body in which two sets of diodes are connected in series is connected to a DC power supply 1 in the reverse direction, and the respective diodes of the first and second diode series bodies are connected in series. An auxiliary resonance capacitor is connected between the connection points, and a primary winding of the current transformer is connected between the series connection point of the diodes of the first diode series body and the load, and the secondary winding of the current transformer is connected. The winding is connected to both ends of the auxiliary resonance capacitor.

【0016】[0016]

【作用】図5に示す負荷電流の極性の場合には、期間T2
における共振の時には第1のダイオード直列接続体のダ
イオードにそれぞれ並列接続された共振コンデンサの容
量を等価的に小さくし、共振電流ピーク値〔E(2Cr
/L)1/2 〕を小さく抑え、期間T5における共振時には
前記共振コンデンサの容量を等価的に大きくし、共振電
流ピーク値を大きくすることにより、図4による方式の
欠点を解消することができる。
In the case of the load current polarity shown in FIG. 5, the period T 2
At resonance, the capacitance of the resonance capacitors connected in parallel to the diodes of the first diode series connection body is equivalently reduced, and the resonance current peak value [E (2C r
/ L) 1/2 ] is kept small, the capacitance of the resonance capacitor is equivalently increased at the time of resonance in the period T 5 , and the peak value of the resonance current is increased, thereby eliminating the drawback of the method shown in FIG. it can.

【0017】[0017]

【実施例】図1は本発明の一実施例によるインバータを
示す回路図である。従来例と異なる点は、ダイオード1
1, 12を直列接続した第2のダイオード直列接続体を直
流電源1に逆方向に接続し、第1と第2のダイオード直
列接続体の各々のダイオードの接続点間に、補助共振用
コンデンサ13を接続してある点である。更に、負荷は第
1のダイオード直列接続体のダイオード71と72との接続
点から取り出すが、負荷との間に電流変成器10の一次巻
線を挿入し、該電流変成器10の二次巻線を図1の極性に
なるようにして、前記補助共振コンデンサ13の両端に接
続するようにした点である。
1 is a circuit diagram showing an inverter according to an embodiment of the present invention. The difference from the conventional example is that diode 1
A second diode series connection body in which 1, 12 are connected in series is connected in the reverse direction to the DC power source 1, and an auxiliary resonance capacitor 13 is provided between the connection points of the diodes of the first and second diode series connection bodies. Is the point that is connected. Further, the load is taken out from the connection point between the diodes 71 and 72 of the first diode series connection body, but the primary winding of the current transformer 10 is inserted between the load and the secondary winding of the current transformer 10. The point is that the line has the polarity shown in FIG. 1 and is connected to both ends of the auxiliary resonance capacitor 13.

【0018】図1に示した回路の動作を図2のタイムチ
ャートにより説明する。時刻t0で自己消弧形スイッチン
グ素子22をオフし、共振リアクトル9の電流iL の極性
がプラスになる前に、自己消弧形スイッチング素子21を
オンさせ、共振リアクトルの電流iL をプラス側に増大
させる動作は従来例と全く同じであるが、時刻t1で電流
L が負荷電流i0 と等しくなり、共振リアクトル9と
共振コンデンサ81, 82との共振が始まる。共振コンデン
サ81, 82の容量Cr は図4の場合に比べて非常に小さく
設定しているので、共振電流〔Ir ′=E(2Cr
L)1/2 〕となり大きくならない。この時補助共振コン
デンサ13は共振が始まるまではダイオード72が導通し、
且つダイオード12の作用により転流変成器10の二次巻線
電流ic は補助共振コンデンサ13には流れないため、補
助共振コンデンサ13の電圧は零ボルトとなっている。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to the time chart of FIG. At time t 0 , the self-extinguishing switching element 22 is turned off, and before the polarity of the current i L of the resonant reactor 9 becomes positive, the self-extinguishing switching element 21 is turned on to add the current i L of the resonant reactor to positive. Although the operation of increasing to the side is exactly the same as the conventional example, the current i L becomes equal to the load current i 0 at time t 1 , and the resonance between the resonance reactor 9 and the resonance capacitors 81 and 82 starts. Since the capacitance C r of the resonance capacitors 81 and 82 is set to be much smaller than that in the case of FIG. 4, the resonance current [I r ′ = E (2C r /
L) 1/2 ] and does not grow. At this time, the auxiliary resonance capacitor 13 conducts the diode 72 until resonance starts,
Moreover, since the secondary winding current i c of the commutation transformer 10 does not flow to the auxiliary resonance capacitor 13 due to the action of the diode 12, the voltage of the auxiliary resonance capacitor 13 is zero volt.

【0019】このため、時刻t2から始まる共振動作に
は、補助共振コンデンサ13は全く影響を与えない。共振
電流がピークに達すると、共振リアクトル9の残留磁気
エネルギーによる電流は、ダイオード71→自己消弧形ス
イッチング素子21→共振リアクトル9の経路で還流し、
負荷電流は自己消弧スイッチング素子21→共振リアクト
ル9→電流変成器10の一次巻線を通して流れる。共振が
始まるとダイオード72は不導通となり、共振コンデンサ
82が充電されていく。同時に、電流変成器10の二次電流
c は補助共振コンデンサ13に流れるようになるが、共
振コンデンサ82の電圧上昇より補助共振コンデンサ13の
電圧上昇が緩やかであるため、上述の共振動作にはほと
んど影響を与えない。
Therefore, the auxiliary resonance capacitor 13 has no influence on the resonance operation starting from time t 2 . When the resonance current reaches the peak, the current due to the residual magnetic energy of the resonance reactor 9 flows back through the path of the diode 71 → self-extinguishing type switching element 21 → resonance reactor 9,
The load current flows through the self-extinguishing switching element 21 → resonance reactor 9 → the primary winding of the current transformer 10. When resonance starts, the diode 72 becomes non-conducting and the resonance capacitor
82 is charged. At the same time, the secondary current i c of the current transformer 10 flows into the auxiliary resonance capacitor 13, but the voltage increase of the auxiliary resonance capacitor 13 is slower than the voltage increase of the resonance capacitor 82. Has almost no effect.

【0020】補助共振コンデンサ13の充電電圧は、負荷
電流の大きさ及びダイオード71の導通時間によってほぼ
決まるが、ダイオード71, 72及び11, 12の作用により、
直流電源電圧E以上にはならない。上述のように期間T2
に起こる共振電流のピーク値は小さく抑えられるため、
ダイオード71,自己消弧形スイッチング素子21,共振リ
アクトル9の電流は、図4の方式に比べて大幅に低減で
きる。
The charging voltage of the auxiliary resonance capacitor 13 is substantially determined by the magnitude of the load current and the conduction time of the diode 71, but due to the action of the diodes 71, 72 and 11, 12,
It does not exceed the DC power supply voltage E. Period T 2 as described above
Since the peak value of the resonance current that occurs in
The currents of the diode 71, the self-extinguishing type switching element 21, and the resonant reactor 9 can be greatly reduced as compared with the method of FIG.

【0021】さらに時刻t3自己消弧形スイッチング素子
21をオフし、時刻t4で共振リアクトル9の電流iL が負
荷電流i0 と等しくなり、共振が再び開始するが、この
時には補助共振コンデンサ13が図1に示す極性に充電さ
れている(以下の説明では直流電源電圧Eまで充電され
ているとして行うが、負荷が小さく直流電源電圧Eまで
充電されていなくても、共振動作には大きい影響は与え
ない)ので、共振動作に補助共振コンデンサが大きく影
響し、共振ピーク電流Ir ″は Ir ″=E〔(2Cr +CA )/L〕1/2 となり、図4の方式に比し〔(2Cr +CA )/2
r 1/2 倍となる。ここでCA は補助共振コンデンサ
13の容量であり、CA を大きくすることで共振電流を大
幅に増大させることが可能となり、共振リアクトル電流
L をマイナス側になるようにできる。
Further, time t 3 self-extinguishing type switching element
21 is turned off, the current i L of the resonance reactor 9 becomes equal to the load current i 0 at time t 4 , and resonance starts again. At this time, the auxiliary resonance capacitor 13 is charged to the polarity shown in FIG. 1 ( In the following description, it is assumed that the resonance power is charged to the DC power supply voltage E. However, even if the load is small and the DC power supply voltage E is not charged, the resonance operation is not greatly affected. greatly influence the resonant peak current I r "is I r" = E [(2C r + C a) / L ] 1/2, compared with the method of FIG. 4 [(2C r + C a) / 2
C r ] 1/2 . Where C A is the auxiliary resonant capacitor
The capacitance is 13, and the resonance current can be significantly increased by increasing C A , and the resonance reactor current i L can be set to the negative side.

【0022】これにより従来例と同様に共振リアクトル
9の電流は極性反転し、自己消弧形スイッチング素子22
に還流電流を流すことが可能となり、従来の特長を全く
損なうことなく、動作させることができる。
As a result, the current in the resonant reactor 9 is reversed in polarity as in the conventional example, and the self-extinguishing type switching element 22
A return current can be supplied to the device, and the device can be operated without impairing the conventional features.

【0023】なお、上述した各実施例における自己消弧
形スイッチング素子は、自己消弧形スイッチング素子な
らばどのようなものでも同等の効果をもたらす。
The self-extinguishing type switching element in each of the above-mentioned embodiments has the same effect as long as it is any self-extinguishing type switching element.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように、本発明では、自己消弧形
スイッチング素子が最小の数でインバータを構成し、且
つ自己消弧形スイッチング素子のオン・オフ時に発生す
るスイッチング損失を抑制することができ、且つ負荷電
流を若干上回る電流が自己消弧形スイッチング素子を流
れるだけですむようにすることができ、高周波で動作さ
せても損失の少ない、非常に優れたインバータを提供で
きる。
As described above, according to the present invention, the number of self-extinguishing switching elements constitutes an inverter and the switching loss generated when the self-extinguishing switching elements are turned on / off is suppressed. It is possible to provide a very excellent inverter that has a small amount of loss even if it is operated at a high frequency because the current that is slightly higher than the load current only needs to flow through the self-turn-off switching element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明よるインバータの一実施例の回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of an inverter according to the present invention.

【図2】実施例の動作を説明するためのタイムチャート
である。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the embodiment.

【図3】従来の典型的なインバータを示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional typical inverter.

【図4】スイッチング損失を極小にした従来のインバー
タの回路図である
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional inverter that minimizes switching loss.

【図5】図4の実施例の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。
5 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 9 共振リアクトル 10 電流変成器 11, 12 ダイオード 13 補助共振コンデンサ 21, 22 自己消弧形スイッチング素子 31, 32 ダイオード 41, 42 スナバダイオード 51, 52 スナバコンデンサ 61, 62 スナバ抵抗 71, 72 ダイオード 81, 82 共振コンデンサ 1 DC power supply 9 Resonance reactor 10 Current transformer 11, 12 Diode 13 Auxiliary resonance capacitor 21, 22 Self-extinguishing type switching element 31, 32 Diode 41, 42 Snubber diode 51, 52 Snubber capacitor 61, 62 Snubber resistance 71, 72 Diode 81, 82 Resonant capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源に対して、ダイオードとスナバコ
ンデンサとをそれぞれ並列接続された自己消弧形スイッ
チング素子を2組直列接続したものを順方向に、また共
振用コンデンサを並列接続されたダイオードを2組直列
接続した第1のダイオード直列体を逆方向に接続し、前
記自己消弧形スイッチング素子の直列接続点と前記ダイ
オードの直列接続点との間に共振用リアクトルを接続し
たインバータ回路において、 直流電源に対して、ダイオードを2組直列接続した第2
のダイオード直列体を逆方向に接続し、第1と第2のダ
イオード直列体のそれぞれのダイオードの直列接続点の
間に補助共振用コンデンサを接続し、前記第1のダイオ
ード直列体のダイオードの直列接続点と負荷との間に電
流変成器の一次巻線を接続し、該電流変成器の二次巻線
を前記補助共振用コンデンサの両端に接続したことを特
徴とするインバータ。
1. A diode in which two sets of self-extinguishing type switching elements in which a diode and a snubber capacitor are respectively connected in parallel are connected in series to a DC power source in the forward direction and a resonance capacitor is connected in parallel. An inverter circuit in which two sets of first diode series bodies connected in series are connected in the opposite direction, and a resonance reactor is connected between the series connection point of the self-turn-off switching element and the series connection point of the diode. , 2nd series connection of two diodes for DC power supply
Connecting the diode series bodies in the opposite direction, and connecting an auxiliary resonance capacitor between the series connection points of the diodes of the first and second diode series bodies, and connecting the diodes of the first diode series body in series. An inverter characterized in that a primary winding of a current transformer is connected between a connection point and a load, and secondary windings of the current transformer are connected to both ends of the auxiliary resonance capacitor.
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