JPH0678547A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチング素子の電流容量を小さくし、小
型化、銅損低減を図り、更にはスイッチング素子、コン
デンサに加わる電流ストレスの低減を図ること。 【構成】 出力電圧極性反転動作直前にインバータ動作
を停止するデッドタイム期間設ける。デッドタイム期間
の間に、コンデンサＣに充電された電荷を負荷２によっ
て放電させ、コンデンサ電圧が低下した後、出力電圧極
性反転モードに移行させる。また、コンデンサＣの電荷
をデッドタイム期間中に放電させるとき、負荷インピー
ダンスが高い時や、放電速度を上げたい時などの場合
は、コンデンサＣと並列にインピーダンス素子Ｚを接続
する。これにより、コンデンサＣの電荷の放電速度を上
げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、放電灯の点灯
のために用いられる昇圧動作型のインバータ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図２９は従来のこの種の昇圧動作型のイ
ンバータ装置の回路図を示し、脈流電源を含む直流電源
１に直列に接続されたリアクトルＬで構成された入力部
と、入力部から電源供給されスイッチング動作を行うブ
リッジ構成のスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ とで構成され
た昇圧チョッパ兼用インバータ回路である。

【０００３】この図２９に示したインバータ回路のスイ
ッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ を図３０に示すようにスイッチ
ング動作させることにより、昇圧動作させると同時に、
直流から交流変換を行い、負荷２に電力を供給するもの
である。すなわち、スイッチング素子Ｓ₁ 及びＳ₂ をオ
ン、或いはスイッチング素子Ｓ ₃ 及びＳ₄ をオンさせる
ことによってアームを短絡させ、リアクトルＬにエネル
ギーを蓄積させる。

【０００４】そして、図３０（ａ）（ｂ）に示すよう
に、アーム短絡させた２個のスイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ
₂ （或いはＳ₃ ，Ｓ₄ ）のうち１個のスイッチング素子
Ｓ₂ （図３０（ｂ）参照）をオフし（或いはＳ₄ ）、同
時に負荷２に対して対角線上にあるスイッチング素子Ｓ
₁ ，Ｓ₄ （或いはＳ₂ ，Ｓ₃ ）をオンさせることによっ
て、リアクトルＬに蓄えたエネルギーを負荷２へ送り、
負荷２の両端の電圧を上昇させるものである。

【０００５】図３０において、左側のインバータ出力半
周期のうち、スイッチング素子Ｓ₁，Ｓ₂ のオン時が短
絡モードを示し、スイッチング素子Ｓ₂ のオフ時で、ス
イッチング素子Ｓ₁ と対角線上のスイッチング素子Ｓ₄
のオン時が昇圧モードを示している。尚、上記スイッチ
ング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ をオンオフのスイッチング動作をさ
せる制御部は図示していない。

【０００６】また、図３１に示すように、負荷２の両端
にコンデンサＣを接続することにより、負荷２の両端の
電圧を平滑することができ、リップルの減少を図ること
ができる。また、負荷２として、例えば放電灯Ｌａを用
いる場合には図３２に示すようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３１に示すような昇
圧チョッパ兼用インバータ回路において、インバータの
出力電圧の極性を反転させるとき、スイッチング素子Ｓ
₁ 〜Ｓ₄ の状態が図３３のようになる。図３３では、ス
イッチング素子Ｓ₃ ，Ｓ₂ がオン、スイッチング素子Ｓ
₁ ，Ｓ₄ がオフの場合を示している。

【０００８】この状態において、コンデンサＣの充電電
圧の極性が、電源電圧Ｖｓに対し加極性となっているた
め、電源電圧ＶｓにコンデンサＣの充電電圧Ｖｃが加わ
った電圧がリアクトルＬに印加され、過大電流が流れる
ことになる。この過大電流は、昇圧比が高いほど、コン
デンサＣの容量が大きい程大きくなる。この過大電流の
ため、スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ の電流容量や、リア
クトルＬのコア断面積を増大しなければならず、コスト
アップや大型化するという問題があった。また、スイッ
チング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ 、コンデンサＣのストレスが増大
するという問題もある。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みて提供したもので
あって、スイッチング素子の電流容量をできる限り小さ
くし、またリアクトルをできる限り小さく、巻数を少な
くすることで小型化、銅損低減を図り、更にはスイッチ
ング素子、コンデンサに加わる電流ストレスの低減を図
ることを目的としたインバータ装置を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源に、リア
クトルとオンオフ動作するスイッチング素子からなるイ
ンバータ回路の直列回路を並列に接続し、上記インバー
タ回路の出力側に接続した負荷と並列にコンデンサを接
続したインバータ装置において、インバータ回路の出力
電圧の極性反転時、コンデンサの電荷を放電させる手段
を設けたものである。

【００１１】また、請求項２では、極性反転時にすべて
のスイッチング素子をオフさせるデッドタイム期間を設
けている。更に、請求項３においては、インピーダンス
素子をコンデンサと並列に接続している。また、請求項
４では、デッドタイム期間の前後でオンさせるスイッチ
素子をインピーダンス素子と直列に設けている。

【００１２】請求項５においては、コンデンサの電荷の
放電経路を、インバータ回路のいずれかのスイッチング
素子を用いて形成している。また、請求項６において
は、電源に、リアクトルとオンオフ動作するブリッジ構
成のスイッチング素子からなるインバータ回路の直列回
路を並列に接続し、上記インバータ回路の出力側に接続
する負荷をインピーダンス値が変化する可変負荷とイン
ダクタンスとの直列回路で構成し、この負荷にコンデン
サを並列に接続した昇圧型のインバータ装置において、
上記可変負荷が低インピーダンスの時には、少なく共電
圧交番させない手段を設けたものである。

【００１３】更に、請求項７では、負荷を構成するイン
ダクタンスのエネルギーを電圧交番時に回生させるよう
にしている。請求項８においては、可変負荷を高圧放電
灯とし、始動直後の電源電圧がランプ電圧より大きい場
合において、高圧放電灯と直列に限流要素を挿入したも
のである。

【００１４】

【作用】而して、出力電圧反転時、コンデンサの電荷を
放電させることで、過大電流の発生を抑制できる。従っ
て、スイッチング素子の電流容量をできる限り小さく
し、またリアクトルをできる限り小さく、巻数を少なく
することで小型化、銅損低減を図り、更にはスイッチン
グ素子、コンデンサに加わる電流ストレスの低減を図る
ことができる。

【００１５】また、請求項２では、極性反転時にすべて
のスイッチング素子をオフさせるデッドタイム期間を設
けていることで、このデッドタイム期間中にコンデンサ
に充電された電荷を負荷によって放電させて、過大電流
の発生を抑制することができる。更に、請求項３におい
ては、インピーダンス素子をコンデンサと並列に接続し
ていることにより、コンデンサの電荷をデッドタイム期
間中に放電させる時、負荷インピーダンスが高い時や、
放電速度を上げたい時などに対し、上記インピーダンス
素子により放電速度を上げることができる。

【００１６】また、請求項４では、デッドタイム期間の
前後でオンさせるスイッチ素子をインピーダンス素子と
直列に設けていることで、定常時、インピーダンス素子
は負荷と切り離されているために、インピーダンス素子
を小さな値に設定でき、より高速の放電が可能となり、
出力の立ち上がり，立ち下がりを急峻にすることができ
る。

【００１７】請求項５においては、コンデンサの電荷の
放電経路を、インバータ回路のいずれかのスイッチング
素子を用いて形成していることで、該スイッチング素子
を放電用のスイッチ素子と共用化でき、別途、放電用の
スイッチ素子が不要であり、安価に構成することができ
る。また、請求項６においては、電源に、リアクトルと
オンオフ動作するブリッジ構成のスイッチング素子から
なるインバータ回路の直列回路を並列に接続し、上記イ
ンバータ回路の出力側に接続する負荷をインピーダンス
値が変化する可変負荷とインダクタンスとの直列回路で
構成し、この負荷にコンデンサを並列に接続した昇圧型
のインバータ装置において、上記可変負荷が低インピー
ダンスの時には、少なく共電圧交番させない手段を設け
たものであるから、極性交番をやめて直流とすること
で、負荷に並列に接続したコンデンサの容量または耐圧
が小さくてすみ、小型で、安価な昇圧型のインバータ装
置を提供することができる。

【００１８】更に、請求項７では、負荷を構成するイン
ダクタンスのエネルギーを電圧交番時に回生させるよう
にしていることで、コンデンサの容量または耐圧が小さ
くてすみ、小型で、安価な昇圧型のインバータ装置を提
供することができる。請求項８においては、可変負荷を
高圧放電灯とし、始動直後の電源電圧がランプ電圧より
大きい場合において、高圧放電灯と直列に限流要素を挿
入したものであるから、限流要素により極性反転時の過
電流を制限することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。従来の図３１に示すような昇圧チョッパ兼用イン
バータ回路において、出力電圧の極性反転時に流れる過
大電流を抑制するためには、極性反転時、コンデンサＣ
の充電電圧Ｖｃが低いほど良い。

【００２０】そこで、出力電圧極性反転動作直前にイン
バータ動作を停止するデッドタイム期間Ｔｄを図２に示
すように設けている。このデッドタイム期間Ｔｄの作成
は、スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ をオンオフ動作させる
制御部（図示せず）で行っている。上記デッドタイム期
間Ｔｄの間に、コンデンサＣに充電された電荷を負荷２
によって放電させ、コンデンサ電圧が低下した後、出力
電圧極性反転モードに移行させるようにしている。すな
わち、従来のスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ の動作前、つ
まり、図２において、スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ が全
て同時にオフさせる期間、デッドタイム期間Ｔｄを設け
ているものである。

【００２１】（実施例２）ここで、上記負荷２と並列に
接続してあるコンデンサＣの電荷を上記デッドタイム期
間Ｔｄ中に放電させるとき、負荷インピーダンスが高い
時や、放電速度を上げたい時などの場合は、図１に示す
ように、負荷２（コンデンサＣ）と並列にインピーダン
ス素子Ｚを接続してやることで、コンデンサＣの電荷の
放電速度を上げることができる。

【００２２】図３は図１の具体実施例を示し、放電用の
インピーダンス素子Ｚとして抵抗Ｒｓを、コンデンサＣ
に並列に接続したものである。 （実施例３）図４は、放電用のインピーダンス素子Ｚと
してリアクトルＬｓを、コンデンサＣに並列に接続した
実施例を示している。

【００２３】（実施例４）図５は実施例４を示し、上記
インピーダンス素子Ｚと直列にスイッチＳ₅ を挿入接続
したものである。このスイッチＳ₅ によって、放電用の
インピーダンス素子Ｚを負荷２の両端に投入，開放を可
能にし、図６、特に（ｅ）に示すように、デッドタイム
期間Ｔｄの前後でスイッチＳ₅ をオンし、コンデンサＣ
の電荷を負荷２とインピーダンス素子Ｚで放電させるよ
うにしたものである。

【００２４】上記スイッチＳ₅ は、定常時はオフとなっ
ており、インピーダンス素子Ｚは負荷２とは切り離され
ているために、小さな値にすることができ、より高速の
放電が可能となり、出力の立ち上がり，立ち下がりを急
峻にすることができるものである。 （実施例５）図７は、図５に示したインピーダンス素子
Ｚとして、抵抗Ｒｓを用いた場合の実施例を示してい
る。

【００２５】（実施例６）図８は、図５で示したインピ
ーダンス素子Ｚとして、リアクトルＬｓを用いた実施例
を示している。本実施例において、コンデンサＣの電荷
の放電を行うためのスイッチＳ₅ は、オンしてからリア
クトルＬｓを流れる電流がゼロになった時点で、オフす
るようにしている。

【００２６】（実施例７）図９は実施例７を示し、図５
で用いたスイッチＳ₅ の代わりに、インバータを構成す
るスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のいずれかを共用して使
用するようにしたものである。すなわち、図９に示すよ
うに、インピーダンス素子Ｚ₁ とダイオードＤ₁ の直列
回路をスイッチング素子Ｓ₁ に並列に接続して閉回路を
形成し、また、インピーダンス素子Ｚ₂ とダイオードＤ
₂ の直列回路をスイッチング素子Ｓ₃ に並列に接続して
閉回路を形成したものである。

【００２７】図１０は図９の動作波形図を示し、図１０
の左側の部分において、デッドタイム期間Ｔｄ中に、ス
イッチング素子Ｓ₁ をオンし（図１０（ａ）参照）、コ
ンデンサＣの電荷をインピーダンス素子Ｚ₁ とダイオー
ドＤ₁ を介して放電させている。また、次の半周期で
は、デッドタイム期間Ｔｄ中にスイッチング素子Ｓ₃ を
オンし（図１０（ｃ）参照）、コンデンサＣの電荷をイ
ンピーダンス素子Ｚ₂ とダイオードＤ₂ を介して放電さ
せている。

【００２８】この時、スイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₃ のど
ちらをオンさせるかは、出力電圧の極性によって変わ
る。 （実施例８）図１１は、図９に示すインピーダンス素子
Ｚ₁ ，Ｚ₂ として、抵抗Ｒｓ₁ ，Ｒｓ₂ を用いた場合を
示している。

【００２９】（実施例９）図１２は、図９に示すインピ
ーダンス素子Ｚ₁ ，Ｚ₂ として、リアクトルＬｓ ₁ ，Ｌ
ｓ₂ を用いた場合の実施例を示している。この場合、コ
ンデンサＣを放電する場合にオンするスイッチング素子
Ｓ₁ ，Ｓ₃ は、放電電流が流れなくなった後に、オフす
るように制御している。

【００３０】（実施例１０）図１３は、実施例１０を示
し、図１１に示す回路において、ダイオードＤ₁ ，Ｄ₂
と抵抗Ｒｓ₁ ，Ｒｓ₂ とで構成された放電回路が、コン
デンサＣの両端からインバータの入力の片側（プラス側
か、マイナス側の一方）に接続されているのに対し、本
実施例の図１３では、放電回路はコンデンサＣの片側か
ら、インバータ入力の両側に接続したものである。

【００３１】図９のスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のスイ
ッチング動作と比べて異なるのは、コンデンサＣの電荷
を放電する異なり、図１３の場合は、スイッチング素子
Ｓ₁とＳ₂ である。 （実施例１１）図１４は実施例１１を示し、図１３の場
合に用いていた抵抗Ｒｓ₁ ，Ｒｓ₂ の代わりに、リアク
トルＬｓ₁ ，Ｌｓ₂ を、コンデンサＣの電荷の放電用素
子として用いたものである。

【００３２】この場合、コンデンサＣの電荷を放電する
スイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₂ は、オンした後、放電電流
がゼロになった後にオフするように制御している。 （実施例１２）実施例１２を図１５に示す。本実施例
は、図１１の回路方式において、２個使用していた放電
用の抵抗Ｒｓ₁ ，Ｒｓ₂ を共用化し、１個の抵抗Ｒｓを
用いたものである。動作は図１１の場合と同様である。

【００３３】（実施例１３）図１６は実施例１３を示
し、本実施例は、図１２の回路方式において、２個使用
していた放電用リアクトルＬｓ₁ ，Ｌｓ₂ を共用化し、
１個のリアクトルＬｓを用いたものである。放電時にお
けるスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のスイッチング制御は
図１２の場合と同じである。

【００３４】（実施例１４）図１７は実施例１４を示し
ている。本実施例は、図１３の回路方式において、２個
用いていた放電用の抵抗Ｒｓ₁ ，Ｒｓ₂ を共用化し、１
個の抵抗Ｒｓを用いたものである。動作は図１３の場合
と同様である。 （実施例１５）図１８は実施例１５を示し、本実施例
は、図１４の回路方式において、２個使用していた放電
用リアクトルＬｓ₁ ，Ｌｓ₂ を共用化し、１個のリアク
トルＬｓを用いたものである。放電時におけるスイッチ
ング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のスイッチング制御は図１２の場合
と同じである。

【００３５】（実施例１６）図１９は実施例１６を示
し、本実施例は、３個のスイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ
₃と、４個のダイオードＤ₁ 〜Ｄ₄ と、昇圧用の単巻ト
ランスＴで構成した昇圧形のインバータ装置である。こ
の回路では、スイッチング素子Ｓ₂ 或いはＳ₃ のどちら
か一方がオンし、負荷２の極性を決定する。そして、ス
イッチング素子Ｓ₁ をスイッチング動作させることによ
って電圧を昇圧させる。

【００３６】そして、スイッチング素子Ｓ₂ ，Ｓ₃ を交
互に低周波でスイッチングさせ、スイッチング素子Ｓ₁
を高周波でスイッチングさせることにより、電源電圧Ｖ
ｓより高い波高値の矩形波出力を得ている。このインバ
ータ回路の場合も、出力電圧反転時に過大電流が発生す
る。図２０はこのインバータ回路にコンデンサＣの電荷
の放電回路として、放電用リアクトルＬｓと、スイッチ
Ｓ₄ を用いた場合を例として示したものである。

【００３７】すなわち、電圧出力極性反転時、スイッチ
ング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₃ を全てオフし、スイッチＳ₄ をオン
してコンデンサＣの電荷をリアクトルＬｓによって放電
させるようにしている。尚、上記各実施例で、放電用素
子として、リアクトルを用いた実施例では、ロスを低減
でき、また、図５及び図９のインピーダンス素子Ｚに、
低インダクタンスのリアクトルを用いれば、電圧を素早
く低下させるだけでなく、コンデンサ電圧の極性を反転
させることができるので、出力電圧波形の立ち上がり，
立ち下がりを、より高速にすることができる。

【００３８】（実施例１７）ところで、図２１は負荷２
として、抵抗ＲとインダクタンスＬ₁ で構成し、この負
荷２にコンデンサＣが並列に接続してある。そして、図
２２は、出力電圧極性反転時に、コンデンサＣの電荷を
放電すべくデッドタイム期間Ｔｄを上記実施例と同様に
設けた場合を示している。

【００３９】図２１の負荷２の抵抗Ｒの代わりに、図２
３に示すように、インピーダンスが状態によって変化す
る負荷として高圧放電灯Ｌａを用いた場合、始動直後か
ら数秒〜数分の期間、等価抵抗が低インピーダンスから
徐々に高圧放電灯Ｌａの管内圧力が上昇するにつれ、等
価抵抗も大きくなり安定してくる。そこで、高圧放電灯
Ｌａの始動直後のような低インピーダンスの場合、高圧
放電灯Ｌａには、定格以上の電流が流れる。この時、図
２２に示すようなスイッチングのタイミングにおけるデ
ッドタイム期間Ｔｄがある場合などにおいて、図２３の
破線で示した負荷部分のみになってしまうと、インダク
タンス（例えば、数ｍＨ〜数十ｍＨ）Ｌ₁ に蓄えられた
エネルギーは、コンデンサＣに転流し、コンデンサＣの
電圧を上昇させる。

【００４０】この電圧は、ランプ電流Ｉｌａが大きいほ
ど大きい。上記エネルギーＥｇは下記の式で表される。 Ｅｇ＝（１／２）Ｉｌａ² ・Ｌ₁ ところで、最近、高圧放電灯を車載用前照灯やオーバヘ
ッドプロジェクタの光源として使用することが考えられ
ているが、これらの用途の場合、始動時の光速立ち上が
りを速くするため、始動直後のランプ電流を定格の数倍
以上流すようにしている。

【００４１】従って、これらの用途で使用した場合、高
圧放電灯の低インピーダンス時（始動直後）、電流の極
性を交番させた時、コンデンサ電圧が上昇するため、コ
ンデンサに耐圧の高いものを使用する必要があり、形状
及びコストが大きくなるという問題がある。そこで、本
実施例では、高圧放電灯のような一時的に低インピーダ
ンスになる負荷においても、コンデンサＣの大きさが小
さく、トータルとして小型で安価なインバータ装置を提
供するようにしたものである。

【００４２】すなわち、図２３及び図２４に示すよう
に、高圧放電灯Ｌａの無負荷時において、上記と同様に
スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ がスイッチング動作させる
が、高圧放電灯Ｌａの始動直後のような負荷が低インピ
ーダンスの場合、スイッチング素子Ｓ₁ がオン（図２４
（ａ）参照）、スイッチング素子Ｓ₂ がオンオフ動作し
（図２４（ｂ）参照）、スイッチング素子Ｓ₄ をオンさ
せて（図２４（ｄ）参照）、高圧放電灯Ｌａのランプ電
流Ｉｌａをスイッチング素子Ｓ₄ を介して流すようにし
ている。従って、図２４（ｅ）に示すように始動直後、
ランプ電流Ｉｌａを低減させることができる。

【００４３】つまり、負荷が低インピーダンスになった
領域では、負荷（高圧放電灯Ｌａ）に一定方向に電流が
流れるように制御するものである。この場合、電力制御
はスイッチング素子Ｓ₂ のデューティ幅で行っている。
また、負荷インピーダンスが大きくなり、電流が十分小
さくなれば、電圧を交番させても良い。以上は、電源電
圧Ｖｓ＜ランプ電圧Ｖｌａの場合であるが、起動直後
の、電源電圧Ｖｓ＞ランプ電圧Ｖｌａの場合は以下のよ
うにしている。

【００４４】すなわち、図２５に示すように、負荷２の
高圧放電灯Ｌａと直列に限流要素であるインピーダンス
素子Ｚを挿入し、直流点灯とする。点灯中（Ｖｓ＞Ｖｌ
ａの場合）、そのインピーダンス素子ＺをスイッチＳ₅
で短絡し、図２４（ｅ）に示すようなスイッチング動作
を行わせている。 （実施例１８）図２６に実施例１８を示す。本実施例で
は、始動直後に、電流を直流ではなく、交番させたい場
合、図２６に示すようにスイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₂ に
ダイオードＤ₁ ，Ｄ₂ をそれぞれ並列に接続し、図２７
に示すようなスイッチング動作をさせている。

【００４５】すなわち、極性交番時に、スイッチング素
子Ｓ₄ （図２７（ｄ）参照）をオンさせてダイオードＤ
₂ を導通させ（図２７（ｆ）参照）、ランプ電流Ｉｌａ
を一定方向に流すように制御している。また、極性交番
時に、スイッチング素子Ｓ₂ （図２７（ｂ）参照）をオ
ンさせてダイオードＤ₁ を導通させ（図２７（ｅ）参
照）、ランプ電流Ｉｌａを一定方向に流すように制御し
ている。

【００４６】尚、極性交番時のスイッチング素子Ｓ₃ 又
はＳ₄ のオン期間は、ランプ電流Ｉｌａに応じて増減す
るようにしている。 （実施例１９）実施例１９を図２８に示す。本実施例で
は、図２６において極性交番時、インダクタンスＬ₁ の
エネルギーの放出経路にインピーダンス素子Ｚを入れた
実施例である。このインピーダンス素子Ｚは、インダク
タンスＬ₂ とコンデンサＣ₂ の並列回路で構成してい
る。尚、スイッチング素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のタイミングは図
２７の場合と同様である。

【００４７】このような構成とすることで、スイッチン
グ素子Ｓ₁ 〜Ｓ₄ のスイッチングの制御を変えるだけ
で、無負荷時の極性反転時の過電流も制限することがで
きるものである。上記図２４〜図２８に示す実施例にお
いて、極性交番をやめて直流としたり、インダクタンス
Ｌ₁ のエネルギーを一部回生させることで、コンデンサ
Ｃの容量または耐圧が小さくて済み、小型で安価な昇圧
型インバータ装置を提供することができるものである。

【００４８】

【発明の効果】本発明は上述のように、電源に、リアク
トルとオンオフ動作するスイッチング素子からなるイン
バータ回路の直列回路を並列に接続し、上記インバータ
回路の出力側に接続した負荷と並列にコンデンサを接続
したインバータ装置において、インバータ回路の出力電
圧の極性反転時、コンデンサの電荷を放電させる手段を
設けたものであるから、出力電圧反転時、コンデンサの
電荷を放電させることで、過大電流の発生を抑制でき
る。従って、スイッチング素子の電流容量をできる限り
小さくし、またリアクトルをできる限り小さく、巻数を
少なくすることで小型化、銅損低減を図り、更にはスイ
ッチング素子、コンデンサに加わる電流ストレスの低減
を図ることができる効果を奏するものである。

【００４９】また、請求項２では、極性反転時にすべて
のスイッチング素子をオフさせるデッドタイム期間を設
けていることで、このデッドタイム期間中にコンデンサ
に充電された電荷を負荷によって放電させて、過大電流
の発生を抑制することができるものである。更に、請求
項３においては、インピーダンス素子をコンデンサと並
列に接続していることにより、コンデンサの電荷をデッ
ドタイム期間中に放電させる時、負荷インピーダンスが
高い時や、放電速度を上げたい時などに対し、上記イン
ピーダンス素子により放電速度を上げることができるも
のである。

【００５０】また、請求項４では、デッドタイム期間の
前後でオンさせるスイッチ素子をインピーダンス素子と
直列に設けていることで、定常時、インピーダンス素子
は負荷と切り離されているために、インピーダンス素子
を小さな値に設定でき、より高速の放電が可能となり、
出力の立ち上がり，立ち下がりを急峻にすることができ
るものである。

【００５１】請求項５においては、コンデンサの電荷の
放電経路を、インバータ回路のいずれかのスイッチング
素子を用いて形成していることで、該スイッチング素子
を放電用のスイッチ素子と共用化でき、別途、放電用の
スイッチ素子が不要であり、安価に構成することができ
るという効果がある。また、請求項６においては、電源
に、リアクトルとオンオフ動作するブリッジ構成のスイ
ッチング素子からなるインバータ回路の直列回路を並列
に接続し、上記インバータ回路の出力側に接続する負荷
をインピーダンス値が変化する可変負荷とインダクタン
スとの直列回路で構成し、この負荷にコンデンサを並列
に接続した昇圧型のインバータ装置において、上記可変
負荷が低インピーダンスの時には、少なく共電圧交番さ
せない手段を設けたものであるから、極性交番をやめて
直流とすることで、負荷に並列に接続したコンデンサの
容量または耐圧が小さくてすみ、小型で、安価な昇圧型
のインバータ装置を提供することができる。

【００５２】更に、請求項７では、負荷を構成するイン
ダクタンスのエネルギーを電圧交番時に回生させるよう
にしていることで、コンデンサの容量または耐圧が小さ
くてすみ、小型で、安価な昇圧型のインバータ装置を提
供することができる。請求項８においては、可変負荷を
高圧放電灯とし、始動直後の電源電圧がランプ電圧より
大きい場合において、高圧放電灯と直列に限流要素を挿
入したものであるから、限流要素により極性反転時の過
電流を制限することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の回路図である。

【図２】同上のデッドタイム期間を設けた場合の動作波
形図である。

【図３】同上の実施例２の図１のインピーダンス素子と
して抵抗を用いた場合の回路図である。

【図４】同上の実施例３の図１のインピーダンス素子と
してリアクトルを用いた場合の回路図である。

【図５】同上の実施例４のインピーダンス素子と直列に
スイッチを設けた場合の回路図である。

【図６】同上の図５の動作波形図である。

【図７】同上の実施例５のインピーダンス素子として抵
抗を用いた場合の回路図である。

【図８】同上の実施例６のインピーダンス素子としてリ
アクトルを用いた場合の回路図である。

【図９】同上の実施例７の放電用の閉回路を形成するス
イッチをスイッチング素子に共用させた場合の回路図で
ある。

【図１０】同上の図９の動作波形図である。

【図１１】同上の実施例８のインピーダンス素子として
抵抗を用いた場合の回路図である。

【図１２】同上の実施例９のインピーダンス素子として
リアクトルを用いた場合の回路図である。

【図１３】同上の実施例１０の回路図である。

【図１４】同上の実施例１１の回路図である。

【図１５】同上の実施例１２の抵抗を共用化した場合の
回路図である。

【図１６】同上の実施例１３のリアクトルを共用化した
場合の回路図である。

【図１７】同上の実施例１４の抵抗を共用化した場合の
回路図である。

【図１８】同上の実施例１５のリアクトルを共用化した
場合の回路図である。

【図１９】同上の実施例１６の回路図である。

【図２０】同上の図１９の回路において放電用のリアク
トル及びスイッチを設けた場合の回路図である。

【図２１】同上の実施例１７の前提となる回路図であ
る。

【図２２】同上の図２１の動作波形図である。

【図２３】同上の負荷として高圧放電灯を用いた場合の
回路図である。

【図２４】同上の実施例１７の動作波形図である。

【図２５】同上の回路図である。

【図２６】同上の実施例１８の回路図である。

【図２７】同上の図２６の動作波形図である。

【図２８】同上の実施例１９の回路図である。

【図２９】従来例のインバータ装置の回路図である。

【図３０】同上の図２９の動作波形図である。

【図３１】従来例の負荷の両端にコンデンサを接続した
場合のインバータ装置の回路図である。

【図３２】図３１において負荷を放電灯とした場合の回
路図である。

【図３３】従来例の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２ 負荷 Ｓ₁ 〜Ｓ₄ スイッチング素子 Ｌ リアクトル Ｃ コンデンサ Ｌ₁ インダクタンス

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源に、リアクトルとオンオフ動作する
   スイッチング素子からなるインバータ回路の直列回路を
   並列に接続し、上記インバータ回路の出力側に接続した
   負荷と並列にコンデンサを接続したインバータ装置にお
   いて、インバータ回路の出力電圧の極性反転時、コンデ
   ンサの電荷を放電させる手段を設けたことを特徴とする
   インバータ装置。
2. 【請求項２】 極性反転時にすべてのスイッチング素子
   をオフさせるデッドタイム期間を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 インピーダンス素子をコンデンサと並列
   に接続したことを特徴とする請求項１記載のインバータ
   装置。
4. 【請求項４】 デッドタイム期間の前後でオンさせるス
   イッチ素子をインピーダンス素子と直列に設けたことを
   特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 コンデンサの電荷の放電経路を、インバ
   ータ回路のいずれかのスイッチング素子を用いて形成し
   たことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
6. 【請求項６】 電源に、リアクトルとオンオフ動作する
   ブリッジ構成のスイッチング素子からなるインバータ回
   路の直列回路を並列に接続し、上記インバータ回路の出
   力側に接続する負荷をインピーダンス値が変化する可変
   負荷とインダクタンスとの直列回路で構成し、この負荷
   にコンデンサを並列に接続した昇圧型のインバータ装置
   において、上記可変負荷が低インピーダンスの時には、
   少なく共電圧交番させない手段を設けたことを特徴とす
   るインバータ装置。
7. 【請求項７】 負荷を構成するインダクタンスのエネル
   ギーを電圧交番時に回生させるようにしたことを特徴と
   する請求項６記載のインバータ装置。
8. 【請求項８】 可変負荷を高圧放電灯とし、始動直後の
   電源電圧がランプ電圧より大きい場合において、高圧放
   電灯と直列に限流要素を挿入したことを特徴とする請求
   項７記載のインバータ装置。