JPH07163156A - 電流形インバータ - Google Patents

電流形インバータ

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JPH07163156A
JPH07163156A JP5304484A JP30448493A JPH07163156A JP H07163156 A JPH07163156 A JP H07163156A JP 5304484 A JP5304484 A JP 5304484A JP 30448493 A JP30448493 A JP 30448493A JP H07163156 A JPH07163156 A JP H07163156A
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JP
Japan
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circuit
current
main
transistor
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP5304484A
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English (en)
Inventor
Tadashi Shibuya
忠士 渋谷
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己消弧素子を使用した主回路構成にしなが
ら特別な開閉サージ吸収手段を不要にする。 【構成】 インバータ1Aの周波数になる周期のクロッ
クCLKをフリップフロップ11で分周してオアゲート
12、13を通して自己消弧素子になるトランジスタの
オン・オフ信号を得る電流形インバータ構成とし、オフ
制御するトランジスタの直前のインバータの出力電流を
絶対値回路14を通してサンプル・ホールド回路15に
記憶し、反転回路17を介してコンパレータ18の比較
基準としておき、オフ制御するトランジスタの電流がオ
ン制御したトランジスタに完全に転流したことがコンパ
レータ18で検出されるまでオフ制御するトランジスタ
のオフを遅らせ、オフ制御するトランジスタのオフを電
流零で行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、L−C直列の負荷に方
形波電流を供給するための電流形インバータに関する。
【0002】
【従来の技術】オゾン発生装置用電源は、出力周波数が
1KHZ程度の電流形インバータが使用される。図6
は、従来の電源を示し、サイリスタを主スイッチ素子と
する電流形インバータ1から昇圧トランス2を介してオ
ゾン発生装置3に方形波電流を供給する。オゾン発生装
置3は、等価回路的には昇圧トランスの二次巻線にコン
デンサCが直列接続された電気回路になる。制御装置4
はインバータ1の各サイリスタを所定の周波数で点弧制
御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成において、
インバータ1の主スイッチ素子にサイリスタを使用する
と、サイリスタを消弧させるための始動回路が必要とな
る。すなわち、インバータ1は一旦始動すると負荷回路
の等価コンデンサCのエネルギーによってサイリスタを
消弧させることができるが、始動時にはコンデンサCに
消弧のためのエネルギーが蓄積されていないため特別な
始動回路5によってサイリスタを消弧する必要がある。
【0004】この点について、インバータ1にトランジ
スタやGTOのような自己消弧素子を使用すると、始動
回路が不要となる。
【0005】しかし、この場合には負荷に流れる電流を
自己消弧素子が強制的に遮断するため、インバータ1の
出力端から負荷のコンデンサCまでの配線インダクタン
スや昇圧トランス2の漏れインダクタンスによって開閉
サージが発生し、素子を破損する恐れがある。
【0006】この対策として、素子に並列にスナバー回
路を設けてサージを吸収することが知られているが、ス
ナバー回路での電力損失が大きくなり、サイリスタ方式
に比べて装置の効率の低下や主回路の大型化になる。
【0007】本発明の目的は、自己消弧素子を使用した
主回路構成にしながら特別な開閉サージ吸収手段を不要
にした電流形インバータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、自己消弧素子をU,V,X,Yの4相ア
ームの主スイッチ素子とする主回路を有し、等価的にリ
アクトルとコンデンサの直列回路になる負荷に方形波電
流を供給する電流形インバータにおいて、直列接続され
る前記主スイッチ素子を設定周波数にしたがって相補的
にオン・オフ制御する制御回路と、前記主回路の出力電
流を検出し、前記主スイッチ素子をオンする直前の該出
力電流に対してオン直後の出力電流が逆極性でかつ同じ
レベルに達するまでオフ制御する主スイッチ素子のオフ
時間を遅らせる開閉サージ抑制回路とを備えたことを特
徴とする。
【0009】また、本発明は、前記アームU,YとV,
Xの電流を検出し、該電流がほぼ零になるまでオフ制御
する主スイッチ素子のオフ時間を遅らせる開閉サージ抑
制回路とを備えたことを特徴とする。
【0010】また、本発明は、前記主回路の直流ライン
の電圧がほぼ零になったことを検出し、該電圧がほぼ零
になる期間だけオフ制御する主スイッチ素子のオフ時間
を遅らせる開閉サージ抑制回路とを備えたことを特徴と
する。
【0011】
【作用】主回路の出力電流がオン制御された主スイッチ
素子にほぼ完全に転流したときにオフ制御する主スイッ
チ素子を消弧することにより、該主スイッチをほぼ零の
電流でオフし、開閉サージの発生を防止する。
【0012】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。インバータ1Aは、単相ブリッジ接続するU,V,
X,Yの各アームを自己消弧素子としてのトランジスタ
とこれに直列のカット用ダイオードで構成し、自己消弧
によるスイッチング制御によって方形波電流を発生す
る。
【0013】制御回路4Aは、インバータ1Aの出力周
波数にしたがった周期になるクロックCLKをフリップ
フロップ11によって分周し、その相補出力をオアゲー
ト12、13を通してアームU,YとV,Xの相補的な
オン・オフ制御出力とする。この制御によりインバータ
1Aから負荷3に方形波電流を供給する。
【0014】この制御回路4Aには開閉サージ抑制手段
として回路要素14〜18を設ける。このうち、絶対値
回路14は、インバータ1Aの出力電流の検出信号を入
力とし、その絶対値に比例した出力を得る。
【0015】サンプル・ホールド回路15は、絶対値回
路14の出力をサンプリングして保持する。このサンプ
リングは、フリップフロップ16によってクロックCL
Kのタイミングでなされる。
【0016】従って、クロックCLKはアームU,Yと
V,Xを相補的にオンするタイミングになり、このタイ
ミングでセットされるフリップフロップ16によるサン
プリングは、一方のアームがオン制御される直前のイン
バータ出力電流の絶対値を記憶・保持する。
【0017】反転回路17は、サンプル・ホールド回路
15の出力を極性反転し、コンパレータ18の比較基準
を与える。コンパレータ18の比較入力には絶対値回路
14の出力が与えられる。
【0018】従って、コンパレータ18は、アームがオ
ンされる直前のインバータ出力電流とオン後の出力電流
の大小を比較する。この比較において、アームのオン直
前の電流に対してオン直後の出力電流が逆極性でかつ同
じレベルに達したことを検出する。
【0019】コンパレータ18の検出出力は、オアゲー
ト12、13の共通入力及びフリップフロップ16のリ
セット入力になり、この検出期間だけオフ制御するアー
ムのオフ時間を遅らせる。これにより、オフ制御するア
ームの電流が零になったタイミングでオフ制御し、該ア
ームのオフによる開閉サージの発生を防止する。
【0020】この動作を図2の各部波形図と図3の等価
回路を参照して以下に詳細に説明する。
【0021】クロックCLKの周期によるアームU,Y
とV,Xの相補的なオン・オフによるインバータ出力電
流Iout、出力電圧Vout及び直流電圧VDCは、図
2の(a)に示す波形になる。
【0022】今、フリップフロップ11の出力により時
刻t1まではアームV,Xがオン状態にあり、アーム
U,Yがオフ状態にあるとき、図3の(a)に示すよう
に、出力電流IoutはアームVから負荷のコンデンサ
CとリアクトルL及びアームXの経路で流れている。
【0023】この状態で、時刻t1にクロックCLKに
よりフリップフロップ11の出力が反転すると、アーム
U,Yの点弧がなされる。同時に時刻t1での出力電流
レベルがサンプル・ホールド回路15に保持される。
【0024】アームU,Yの点弧初期には、アームV,
Xも点弧状態にあるため、図3の(b)に示すように、
負荷から見るとインバータ主回路が短絡したことにな
り、アームV,Xの電流が減少し、逆にアームU,Yの
電流が増加を始める。
【0025】このアームV,Xの電流減少によって、コ
ンパレータ18の出力(図2のe)が反転し、オアゲー
ト12に論理1を入力する。これにより、時刻t1でフ
リップフロップ11の出力反転によってアームV,Xを
オフにする信号が発生するも、コンパレータ18の出力
によってアームV,Xのオン状態は継続される。
【0026】この全アームのオン状態でアームV,Xの
電流の減少が進み、出力電流の極性の反転の後にアーム
V,Xの電流が零になったとき(時刻t2)、図3の
(c)に示すように出力電流は完全に反転する。
【0027】この電流反転によりコンパレータ18の出
力が復帰し、アームV,Xのオフ制御がなされる。
【0028】従って、アームV,Xのオフ制御は、図2
の(f)に示すように、時刻t1からt2までの遅れをも
ってなされ、このオフ制御時にはアームV,Xの電流が
零にあることから、開閉サージの発生は防止される。
【0029】アームU,Yのオン状態からオフ状態への
切換えになる時刻t3においても、図2の(g)に示す
ように、時刻t4までの遅れを持たせたオフ制御がなさ
れ、サージの発生は防止される。
【0030】以上のとおり、本実施例によれば、インバ
ータの主スイッチ素子に自己消弧素子によるオン・オフ
制御により、特殊な始動回路を不要にする。しかも、ト
ランジスタのオフを電流零の状態で行うため、開閉サー
ジの発生を防止でき、最小限のスナバー回路で済むこと
になる。これは、インバータの電力効率を高め、また装
置の小型化を可能にする。
【0031】図4は、本発明の他の実施例を示す回路図
である。本実施例では、アームのオフ制御を電流零近辺
にするのに、アームU,YとアームV,Xの電流をそれ
ぞれ検出する電流検出器21、22を設け、これら検出
器21、22の検出電流iu,ivをそれぞれコンパレー
タ23、24で比較し、該電流レベルが所定値以下にな
るまでコンパレータ23、24の出力でアームU,Y又
はV,Xをオン制御する。
【0032】このとき、コンパレータ23、24の比較
基準値は、零近辺又はアームのスナバー回路でサージを
吸収できる電流値に相当するものにされる。
【0033】本実施例においても、前記実施例と同様に
オフ制御するアームのオフ時間を遅らせることになり、
同等の作用効果を得ることができる。
【0034】図5は、本発明の他の実施例を示す回路図
である。本実施例ではインバータ主回路の直流ラインの
電圧を検出する全波整流回路25と、この検出電圧がほ
ぼ零で出力を得るホトカプラ26を設け、このホトカプ
ラ26の検出信号をオアゲート12、13の共通の入力
とする。
【0035】本実施例において、各アームU,Y、V,
Xの両方に電流が流れている期間は、前記のように直流
ラインが短絡され、ほぼ零ボルトにある。このときの直
流電圧VDCは、図2に示すように電圧零期間が存在し、
全波整流波形の零期間が時刻t1〜t2,t3〜t4とな
り、この期間をホトカプラ26によって検出し、オフ制
御されるアームが電流零になる時間だけオフ時間を遅ら
せる。
【0036】本実施例においても前記の実施例と同様の
作用効果を得ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、自己消
弧素子を主スイッチ素子とし、主回路の出力電流がオン
制御された主スイッチ素子にほぼ完全に転流したときに
オフ制御する主スイッチ素子を零電流又はその近辺でオ
フするようにしたため、特殊な始動回路を不要にし、し
かも主スイッチ素子が電流零近辺でオフされることによ
り開閉サージの発生を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】実施例の各部波形図。
【図3】実施例の動作を説明するための等価回路図。
【図4】他の実施例を示す回路図。
【図5】他の実施例を示す回路図。
【図6】従来の電流形インバータの構成図。
【符号の説明】
1、1A…インバータ 3…負荷 4、4A…制御回路 11、16…フリップフロップ 14…絶対値回路 15…サンプル・ホールド回路 17…反転回路 18、23、24…コンパレータ 25…全波整流回路 26…ホトカプラ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自己消弧素子をU,V,X,Yの4相ア
    ームの主スイッチ素子とする主回路を有し、等価的にリ
    アクトルとコンデンサの直列回路になる負荷に方形波電
    流を供給する電流形インバータにおいて、 直列接続される前記主スイッチ素子を設定周波数にした
    がって相補的にオン・オフ制御する制御回路と、 前記主回路の出力電流を検出し、前記主スイッチ素子を
    オンする直前の該出力電流に対してオン直後の出力電流
    が逆極性でかつ同じレベルに達するまでオフ制御する主
    スイッチ素子のオフ時間を遅らせる開閉サージ抑制回路
    とを備えたことを特徴とする電流形インバータ。
  2. 【請求項2】 自己消弧素子をU,V,X,Yの4相ア
    ームの主スイッチ素子とする主回路を有し、等価的にリ
    アクトルとコンデンサの直列回路になる負荷に方形波電
    流を供給する電流形インバータにおいて、 直列接続される前記主スイッチ素子を設定周波数にした
    がって相補的にオン・オフ制御する制御回路と、 前記アームU,YとV,Xの電流を検出し、該電流がほ
    ぼ零になるまでオフ制御する主スイッチ素子のオフ時間
    を遅らせる開閉サージ抑制回路とを備えたことを特徴と
    する電流形インバータ。
  3. 【請求項3】 自己消弧素子をU,V,X,Yの4相ア
    ームの主スイッチ素子とする主回路を有し、等価的にリ
    アクトルとコンデンサの直列回路になる負荷に方形波電
    流を供給する電流形インバータにおいて、 直列接続される前記主スイッチ素子を設定周波数にした
    がって相補的にオン・オフ制御する制御回路と、 前記主回路の直流ラインの電圧がほぼ零になったことを
    検出し、該電圧がほぼ零になる期間だけオフ制御する主
    スイッチ素子のオフ時間を遅らせる開閉サージ抑制回路
    とを備えたことを特徴とする電流形インバータ。
JP5304484A 1993-12-06 1993-12-06 電流形インバータ Pending JPH07163156A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980067235A (ko) * 1997-01-31 1998-10-15 김광호 서지 전압 발생 방지회로
WO2014073257A1 (ja) * 2012-11-06 2014-05-15 住友電気工業株式会社 双方向変換回路、双方向dc-dc変換装置、双方向ac-dc変換装置、制御方法、制御回路及び制御プログラム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980067235A (ko) * 1997-01-31 1998-10-15 김광호 서지 전압 발생 방지회로
WO2014073257A1 (ja) * 2012-11-06 2014-05-15 住友電気工業株式会社 双方向変換回路、双方向dc-dc変換装置、双方向ac-dc変換装置、制御方法、制御回路及び制御プログラム

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