JPH08191571A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JPH08191571A
JPH08191571A JP7001627A JP162795A JPH08191571A JP H08191571 A JPH08191571 A JP H08191571A JP 7001627 A JP7001627 A JP 7001627A JP 162795 A JP162795 A JP 162795A JP H08191571 A JPH08191571 A JP H08191571A
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JP
Japan
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circuit
power supply
voltage
inverter
switching
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7001627A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koya Hasebe
孝弥 長谷部
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide an inverter device for stabilizing the operation of a chopper circuit owing to the fluctuation of a DC power supply voltage in the inverter device for applying a DC power supply to an inverter circuit in a chopper circuit with a switching circuit using an intelligent power module(IPM) and for continuing the inverter operation. CONSTITUTION: In an IPM 61 where a switching element 63 and a control circuit 64 are packaged and a power supply circuit 62 are used for a switching circuit of a chopper circuit C for stabilizing the voltage of a DC power supply and an inverter device for applying an AC voltage V3 to a load A by operating an inverter circuit B with an output DC voltage V2 of the chopper circuit C, a DC voltage V4 generated by rectifying the output AC voltage V3 of the inverter circuit B via a transformer 80 and a rectification circuit 81 is supplied to the control circuit 64 of the IPM 61 as a power supply energy.

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、スイッチング素子とそ
の制御回路を内蔵したインテリジェントパワーモジュー
ルをスイッチング回路要素に使用してチョッパ回路とイ
ンバータ回路を構成したインバータ装置で、詳しくは、
チョッパ回路におけるインテリジェントパワーモジュー
ルに制御用電源電圧を供給する電源回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device in which a chopper circuit and an inverter circuit are formed by using an intelligent power module having a switching element and a control circuit thereof as a switching circuit element.
The present invention relates to a power supply circuit that supplies a control power supply voltage to an intelligent power module in a chopper circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】インテリジェントパワーモジュールの使
用例として、図4に示す単相フルブリッジインバータ回
路を説明する。この単相フルブリッジインバータ回路
は、インバータ用直流電源1に対して、4個のインテリ
ジェントパワーモジュール〔以下、単にIPMと称す〕
2〜5をフルブリッジ構成で接続している。各IPM2
〜5は、ダイオードを並列接続したスイッチング素子
〔IGBT〕6〜9と、そのスイッチング素子6〜9を
制御する制御回路10〜13とで主要部を構成する。ま
た、各IPM2〜5は、過電流保護、短絡電流保護、過
熱保護及び制御電源電圧低下保護などの諸機能を内蔵し
てパッケージ化された市販品が使用される。
2. Description of the Related Art A single-phase full-bridge inverter circuit shown in FIG. 4 will be described as an example of using an intelligent power module. This single-phase full-bridge inverter circuit has four intelligent power modules [hereinafter simply referred to as IPM] for the inverter DC power supply 1.
2 to 5 are connected in a full bridge configuration. Each IPM2
5 to 5, switching elements [IGBT] 6 to 9 in which diodes are connected in parallel, and control circuits 10 to 13 for controlling the switching elements 6 to 9 form a main part. Each of the IPMs 2 to 5 is a commercially available product packaged with various functions such as overcurrent protection, short-circuit current protection, overheat protection and control power supply voltage drop protection.

【0003】尚、図4において、14〜17は各IPM
2〜5の制御回路10〜13の前段に接続された駆動ゲ
ート回路、18〜21は各駆動ゲート回路14〜17の
前段に並列接続された電解コンデンサ、22〜25は各
電解コンデンサ18〜21の前段に設けられた整流回
路、26〜29は各整流回路22〜25の前段に接続さ
れた制御回路用電源トランス、30はIPM制御用の交
流電源、31と32は負荷Aに交流出力を印加する出力
端子である。
Incidentally, in FIG. 4, 14 to 17 are respective IPMs.
2 to 5 drive circuits connected to the front stages of the control circuits 10 to 13, 18 to 21 are electrolytic capacitors connected in parallel to the front stages of the drive gate circuits 14 to 17, and 22 to 25 are electrolytic capacitors 18 to 21. , A control circuit power transformer connected to the front stage of each of the rectifying circuits 22 to 25, an AC power source for IPM control, and 31 and 32 output AC to the load A. This is the output terminal to apply.

【0004】図4の単相フルブリッジインバータ回路で
は、各IPM2〜5のスイッチング素子6〜9をオン・
オフ制御する制御回路10〜13への電力供給が交流電
源30により行なわれ、その交流電源30で降圧された
電源電圧を整流回路22〜25により整流した上で駆動
ゲート回路14〜17を介してIPM2〜5の制御回路
10〜13に印加するようにしている。各制御回路10
〜13が外部からのオン・オフ指令信号で対応するスイ
ッチング素子6〜9をオン・オフ制御することで、直流
電源電圧が交流変換されて負荷Aに印加される。尚、各
IPM2〜5の相互間での絶縁性を確保するため、前述
のように電源トランス26〜29を介して交流電源30
からの電源電圧を各IPM2〜5の制御回路10〜13
に供給するようにしている。
In the single-phase full-bridge inverter circuit of FIG. 4, the switching elements 6 to 9 of the IPMs 2 to 5 are turned on.
Power is supplied to the control circuits 10 to 13 for off control by the AC power supply 30, and the power supply voltage stepped down by the AC power supply 30 is rectified by the rectification circuits 22 to 25 and then via the drive gate circuits 14 to 17. The voltage is applied to the control circuits 10 to 13 of the IPMs 2 to 5. Each control circuit 10
13 to 13 turn on / off the corresponding switching elements 6 to 9 with an on / off command signal from the outside, the DC power supply voltage is AC-converted and applied to the load A. In order to ensure the insulation between the IPMs 2 to 5, the AC power supply 30 is provided via the power supply transformers 26 to 29 as described above.
The power supply voltage from the control circuit 10-13 of each IPM2-5
I am trying to supply it to.

【0005】ところで、図4のようなIPM2〜5の電
源回路では、単相フルブリッジインバータ回路とは別に
IPM制御回路電源として特別な交流電源30を必要と
する。また、このような電源回路の信頼性を向上させよ
うとすると、交流電源30に図示しない高価なUPS
〔無停電電源〕等を設置し、瞬低、停電対策を行う必要
性が生じるために、単相フルブリッジインバータ回路の
製品コストが高くなる。
By the way, the power supply circuits of IPMs 2 to 5 as shown in FIG. 4 require a special AC power supply 30 as an IPM control circuit power supply in addition to the single-phase full-bridge inverter circuit. Further, in order to improve the reliability of such a power supply circuit, an expensive UPS (not shown) for the AC power supply 30 is used.
The cost of the single-phase full-bridge inverter circuit increases because it is necessary to install an [uninterruptible power supply] and take measures against momentary voltage drops and blackouts.

【0006】そこで、本発明者は、IPM制御回路電源
として特別な交流電源を必要とせず、また、インバータ
側の直流電圧が確立している限り、電源回路側に瞬低、
停電対策の必要性が無い低コストなインバータ装置の開
発を試み、本発明の前に例えば図5に示すインバータ装
置を開発した。図5のインバータ装置は、本出願人の特
願平6−264729号に基づくもので、以下、説明す
る。尚、図5は図4の単相フルブリッジインバータ回路
に適用した場合を示し、図4と同一部分には同一参照符
号を付して重複説明は省略する。
Therefore, the present inventor does not need a special AC power source as the IPM control circuit power source, and as long as the DC voltage on the inverter side is established, the power source circuit side has a voltage drop.
Prior to the present invention, an inverter device shown in FIG. 5, for example, was developed prior to the present invention by attempting to develop a low-cost inverter device that does not require a power failure countermeasure. The inverter device of FIG. 5 is based on Japanese Patent Application No. 6-264729 of the present applicant, and will be described below. Note that FIG. 5 shows a case where it is applied to the single-phase full-bridge inverter circuit of FIG. 4, and the same parts as those of FIG.

【0007】図5のインバータ装置は、単相フルブリッ
ジインバータ回路〔以下、単にインバータ回路を称す〕
Bと直流電源1の間にチョッパ回路Cを設けている。チ
ョッパ回路Cは、直流電源1の直流電源電圧V1 を安定
した一定値の制御用電源電圧V2 に降圧してインバータ
回路Bに供給するもので、後述するスイッチング回路6
0とダイオード70、リアクトル71、コンデンサ72
を備える。
The inverter device shown in FIG. 5 is a single-phase full-bridge inverter circuit [hereinafter simply referred to as an inverter circuit].
A chopper circuit C is provided between B and the DC power supply 1. The chopper circuit C steps down the DC power supply voltage V 1 of the DC power supply 1 to a stable and constant value of the control power supply voltage V 2 and supplies the voltage to the inverter circuit B.
0, diode 70, reactor 71, capacitor 72
Is provided.

【0008】インバータ回路Bの図4と相違するところ
は、各IPM2〜5の制御回路10〜13の前段に電源
回路51〜54を設置した点にある。各電源回路51〜
54は、各IPM2〜5の駆動ゲート回路14〜17の
前段に設けた電流制限及び分圧用抵抗33〜36〔以
下、単に抵抗と称す〕と電源電圧確立用ツェナーダイオ
ード37〜40〔以下、単にツェナーダイオードと称
す〕と、各抵抗33〜36とツェナーダイオード37〜
40の接続点と電解コンデンサ18〜21との間に接続
したコンデンサ放電防止用ダイオード41〜44〔以
下、単にダイオードと称す〕で構成される。従って、直
流電源1とチョッパ回路Cによる制御用電源電圧Vが抵
抗33〜36及びツェナーダイオード37〜40を介し
て制御回路10〜13に印加される。
The inverter circuit B differs from that shown in FIG. 4 in that the power supply circuits 51 to 54 are installed in front of the control circuits 10 to 13 of the IPMs 2 to 5, respectively. Each power supply circuit 51-
Reference numeral 54 denotes current limiting and voltage dividing resistors 33 to 36 [hereinafter, simply referred to as resistors] provided in front of the drive gate circuits 14 to 17 of the IPMs 2 to 5 and power source voltage establishing Zener diodes 37 to 40 [hereinafter, simply Zener diode], each resistor 33 to 36 and Zener diode 37 to
The capacitor discharge prevention diodes 41 to 44 (hereinafter, simply referred to as diodes) are connected between the connection point of 40 and the electrolytic capacitors 18 to 21. Therefore, the control power supply voltage V from the DC power supply 1 and the chopper circuit C is applied to the control circuits 10 to 13 via the resistors 33 to 36 and the Zener diodes 37 to 40.

【0009】前記IPM2〜5の電源回路51〜54
は、次の要領に基づいて動作する。まず初期充電時、図
6に示すように、インバータ回路Bの起動前にチョッパ
回路Cからの直流電圧V2 の印加でもって抵抗33〜3
6を通してダイオード41〜44及びツェナーダイオー
ド37〜40にそれぞれ電流ID 、IZDが流れる。ツェ
ナーダイオード37〜40に流れる電流IZDにより、ツ
ェナーダイオード37〜40に印加される電圧VZDが一
定のツェナー電圧〔≒制御用電源電圧〕に保持され、一
方、ダイオード41〜44に流れる電流ID により、電
解コンデンサ18〜21の充電及び制御電流の供給が行
なわれる。
Power supply circuits 51 to 54 of the IPMs 2 to 5
Operates according to the following points. First, at the time of initial charging, as shown in FIG. 6, the resistors 33 to 3 are applied by applying the DC voltage V 2 from the chopper circuit C before starting the inverter circuit B.
Currents I D and I ZD flow through the diodes 41 to 44 and the zener diodes 37 to 40, respectively. The current I ZD flowing through the Zener diodes 37 to 40 keeps the voltage V ZD applied to the Zener diodes 37 to 40 at a constant Zener voltage [≈power supply voltage for control], while the current I ZD flowing through the diodes 41 to 44. D charges the electrolytic capacitors 18 to 21 and supplies a control current.

【0010】次にインバータ回路Bの動作時、例えば図
7(a)に示すように上側に位置するIPM2(4)の
スイッチング素子6(8)がオフ、下側に位置するIP
M3(5)のスイッチング素子7(9)がオンした時に
は、電流が図中破線矢印の方向に流れ、電解コンデンサ
18(20)が充電されると共に、上側に位置するIP
M2(4)の制御回路10(12)に直流電源電圧V2
による電力供給が行われる。
Next, during operation of the inverter circuit B, for example, as shown in FIG. 7A, the switching element 6 (8) of the upper IPM 2 (4) is turned off and the lower IP is positioned.
When the switching element 7 (9) of M3 (5) is turned on, a current flows in the direction of the broken line arrow in the figure, the electrolytic capacitor 18 (20) is charged, and the IP located on the upper side.
The DC power supply voltage V 2 is applied to the control circuit 10 (12) of the M2 (4).
The power is supplied by.

【0011】逆に、上側に位置するIPM2(4)のス
イッチング素子6(8)がオン、下側に位置するIPM
3(5)のスイッチング素子7(9)がオフした時に
は、図7(a)のP1 点とP2 点とがほぼ同電位で、上
側に位置するスイッチング素子2(4)のオン電圧分の
差しかなくて直流電源電圧V2 による電力供給はほとん
ど行われず、このときは下側に位置するIPM3(5)
の制御回路10(13)に直流電源電圧V2 による電力
供給が行われる。
On the contrary, the switching element 6 (8) of the upper IPM 2 (4) is turned on and the lower IPM 2 is turned on.
When the switching element 7 (9) of 3 (5) is turned off, the points P 1 and P 2 of FIG. 7 (a) have substantially the same potential, and the switching element 2 (4) located on the upper side has the ON voltage. As a result, the power supply by the DC power supply voltage V 2 is hardly performed, and at this time, the IPM3 (5) located on the lower side
Power is supplied to the control circuit 10 (13) by the DC power supply voltage V 2 .

【0012】以上の電力供給動作を可能にする抵抗33
〜36の値Rは、 R=〔V2 −VZD〕/〔ID /(オフ DUTY(%)/
100)〕 により選定される。従って、、各制御回路10〜13へ
の電力供給は、対応するスイッチング素子6〜9のオン
・オフ1サイクルにおいて、そのオフ期間に行われる。
A resistor 33 which enables the above power supply operation.
The value R of to 36 is, R = [V 2 -V ZD] / [I D / (OFF DUTY (%) /
100)]. Therefore, power is supplied to each of the control circuits 10 to 13 during the on / off cycle of the corresponding switching elements 6 to 9 during the off period.

【0013】図5のチョッパ回路Cは、直流電源1の電
圧変動に対応させて設置される。例えば直流電源1が商
用交流電源をコンバータで直流変換したものの場合、商
用交流電圧変動で直流電源1の電源電圧V1 が変動して
インバータ回路Bの出力に安定した出力を得ることがで
きないことがある。また、直流電源1が電力消費で電圧
降下するバッテリーのような場合に、これの電圧降下で
インバータ回路Bの出力に所定の能力を得ることができ
ないことがある。これらを防止するためにインバータ回
路Bの前段に設置されるチョッパ回路Cは、スイッチン
グ回路60のオン・オフ制御で直流電源電圧V1 を安定
した一定の直流電圧V2 に降圧する。
The chopper circuit C of FIG. 5 is installed corresponding to the voltage fluctuation of the DC power supply 1. For example, when the DC power source 1 is a commercial AC power source converted to DC by a converter, the power source voltage V 1 of the DC power source 1 fluctuates due to fluctuations in the commercial AC voltage, and a stable output cannot be obtained at the output of the inverter circuit B. is there. Further, in the case where the DC power supply 1 is a battery whose voltage drops due to power consumption, the output of the inverter circuit B may not be able to obtain a predetermined capability due to the voltage drop. In order to prevent these, the chopper circuit C installed in the preceding stage of the inverter circuit B lowers the DC power supply voltage V 1 to a stable and constant DC voltage V 2 by the on / off control of the switching circuit 60.

【0014】チョッパ回路Cのスイッチング回路60
は、インバータ回路BのIPM2〜5とその電源回路5
1〜54と同一のIPM61と電源回路62で構成され
る。IPM61は、ダイオードを並列接続したスイッチ
ング素子63とその制御回路64で主要部を構成し、過
電流保護や短絡電流保護、過熱保護及び制御電源電圧低
下保護等の諸機能を内蔵してパッケージ化された市販品
である。尚、IPM61の制御電源電圧低下保護機能と
は、印加制御電源電圧が基準値以下に低下するとエラー
信号を出力してスイッチング回路全体のスイッチ機能を
停止させる機能である。
Switching circuit 60 of chopper circuit C
Are the IPMs 2 to 5 of the inverter circuit B and the power supply circuit 5 thereof.
It is composed of the same IPM 61 and power supply circuit 62 as 1 to 54. The IPM 61 comprises a switching element 63 in which diodes are connected in parallel and a control circuit 64 for the main portion, and is packaged with built-in functions such as overcurrent protection, short-circuit current protection, overheat protection, and control power supply voltage drop protection. It is a commercial product. The control power supply voltage drop protection function of the IPM 61 is a function of outputting an error signal and stopping the switch function of the entire switching circuit when the applied control power supply voltage drops below a reference value.

【0015】また、IPM63の制御回路64の前段に
駆動ゲート回路65が接続され、駆動ゲート回路65の
前段に電解コンデンサ66が並列接続される。更に、駆
動ゲート回路65の前段に電源回路62の電流制限及び
分圧用抵抗67と電源電圧確立用ツェナーダイオード6
8とコンデンサ放電防止用ダイオード69が接続され
る。而して、直流電源1の電源電圧Vが抵抗67及びツ
ェナーダイオード68を介して制御回路64に印加され
て、電力供給が行われる。この電力供給もIPM61に
おけるスイッチング素子63のオフ期間で行われる。
A drive gate circuit 65 is connected to the front stage of the control circuit 64 of the IPM 63, and an electrolytic capacitor 66 is connected in parallel to the front stage of the drive gate circuit 65. Further, in front of the drive gate circuit 65, a current limiting and voltage dividing resistor 67 of the power supply circuit 62 and a power supply voltage establishing zener diode 6 are provided.
8 and the capacitor discharge prevention diode 69 are connected. Then, the power supply voltage V of the DC power supply 1 is applied to the control circuit 64 via the resistor 67 and the Zener diode 68 to supply power. This power supply is also performed during the off period of the switching element 63 in the IPM 61.

【0016】チョッパ回路Cの基本動作を図8の等価回
路図と図9の波形図に基づき説明する。図8(a)は、
IPM61のスイッチング素子63がオンしたときの等
価回路が示され、図8(b)は、IPM61のスイッチ
ング素子63がオフしたときの等価回路が示される。図
9(a)に示すように、スイッチング素子63がオンし
たときのオン期間をTON、オフしたときのオフ期間をT
OFF 、オン・オフのスイッチング周期をTとすると、チ
ョッパ回路Cの出力電源電圧V2 は入力電源電圧V1
周期Tでの平均値〔図9(b)参照〕となり、V2
(TON/T)V1となる。従って、オン期間TONを0〜
Tまで変化させることにより、電源電圧V 2 は0からV
1 の間で連続的に調整される。チョッパ回路Cにおいて
は、入力電源電圧V1 が変動しても、出力電源電圧V2
が一定となるように〔TON/T〕の値、つまり、スイッ
チング素子63のオン期間TONの値が逐一制御される。
尚、図9(c)は、スイッチング素子63のオン・オフ
時にチョッパ回路Cに流れる電流Ir 、ID が示され、
スイッチング素子63がオンのときはリアクトル52で
制限されて電流Ir が上昇し、オフのときはダイオード
70により電流ID が流れる。
The basic operation of the chopper circuit C is shown in the equivalent circuit of FIG.
A description will be given based on the road map and the waveform diagram of FIG. FIG. 8A shows
When the switching element 63 of the IPM 61 is turned on, etc.
FIG. 8B shows a switch of the IPM 61.
An equivalent circuit when the switching element 63 is turned off is shown. Figure
As shown in FIG. 9 (a), the switching element 63 is turned on.
T is the on period whenON, The off period when turned off is T
OFF, And the on / off switching cycle is T
Output power supply voltage V of the chopper circuit C2Is the input power supply voltage V1of
It becomes the average value in the cycle T [see FIG. 9 (b)], and V2=
(TON/ T) V1Becomes Therefore, the ON period TON0 to
By changing to T, the power supply voltage V 2Is from 0 to V
1Is continuously adjusted between. In chopper circuit C
Is the input power supply voltage V1Output power supply voltage V2
So that it becomes constant [TON/ T] value, that is, the switch
ON period T of the ching element 63ONThe value of is controlled step by step.
9 (c) shows that the switching element 63 is turned on / off.
Sometimes the current I flowing in the chopper circuit Cr, IDIs shown,
When the switching element 63 is on, the reactor 52
Limited current IrRises and turns off the diode
70 due to current IDFlows.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】図5のインバータ装置
のように、チョッパ回路Cとインバータ回路Bの各IP
Mへの電力供給を直流電源1を利用して行うことで、回
路相互間での絶縁性を考慮した個別の交流電源が使用し
なくて済み、而も、直流電源1の電圧が確立している限
り、瞬低、停電の心配が不要となり、個別の交流電源を
使用した時の瞬低、停電対策も不要となって、製品コス
トの低減化が可能となる。しかし、図5のチョッパ回路
Cは、直流電源1の電源電圧降下変動率が高くなって、
この電源電圧V1 がインバータ回路Bの制御電源電圧V
2 程度まで降下してくると、スイッチング回路60のI
PM63がエラー信号を出してインバータ装置全体の動
作が停止する不具合があった。
As in the inverter device shown in FIG. 5, each IP of the chopper circuit C and the inverter circuit B is used.
By supplying the power to M using the DC power supply 1, it is not necessary to use an individual AC power supply in consideration of insulation between the circuits, and the voltage of the DC power supply 1 is established. As long as there is no need to worry about momentary voltage drops or power outages, there is no need to take measures against voltage drops or power outages when using individual AC power supplies, and product costs can be reduced. However, in the chopper circuit C of FIG. 5, the fluctuation rate of the power supply voltage drop of the DC power supply 1 becomes high,
This power supply voltage V 1 is the control power supply voltage V of the inverter circuit B.
When it drops to about 2 , I of switching circuit 60
There is a problem that the PM 63 outputs an error signal and the operation of the entire inverter device is stopped.

【0018】即ち、直流電源1の電源電圧V1 が電力消
費等の原因で変動して降下すると、その電圧降下分に応
じてスイッチング回路60のスイッチング素子63のオ
ン期間TONを長くする必要がある。例えば直流電源1の
定格電圧Vが200v、インバータ回路Bの定格電圧V
が100vとして、直流電源電圧Vが150vまで降下
したとき、インバータ回路Bに100vの定格電圧を供
給するためには、V2=(TON/T)V1 の計算式でス
イッチング素子63のオン期間TONを定格時より25%
長くする必要が出てくる。
[0018] That is, when the power supply voltage V 1 of the DC power supply 1 drops vary due to such power, is necessary to lengthen the ON period T ON of the switching element 63 of the switching circuit 60 in response to the voltage drop is there. For example, the rated voltage V of the DC power supply 1 is 200v, and the rated voltage V of the inverter circuit B is
When the DC power supply voltage V drops to 150v, the rated voltage of 100v is supplied to the inverter circuit B by the following formula: V 2 = (T ON / T) V 1 25% of the period T ON from the rated time
You need to make it longer.

【0019】直流電源1の電圧降下でスイッチング素子
63のオン期間TONが長くなると、その分、スイッチン
グ素子63のオフ期間TOFF が短くなり、このオフ期間
OF F で行われるIPM61の制御回路64への電力供
給時間が短くなる。その結果、スイッチング素子63の
オフ期間TOFF が制御回路64に内蔵されている電源電
圧低下保護機能がエラー信号を出力する程度まで短くな
ると、IPM61のスイッチング動作が停止し、インバ
ータ装置全体が停止する不具合が生じる。また、この不
具合発生のため、直流電源1の許容電圧変動幅が大きく
設定できない不便さ、不経済さがあって、改善の余地が
残されていた。
When the ON period T ON of the switching element 63 is lengthened due to the voltage drop of the DC power supply 1, the OFF period T OFF of the switching element 63 is shortened accordingly, and the control circuit of the IPM 61 performed in this OFF period T OF F. The power supply time to 64 is shortened. As a result, when the OFF period T OFF of the switching element 63 becomes short to such an extent that the power supply voltage drop protection function built in the control circuit 64 outputs an error signal, the switching operation of the IPM 61 stops and the inverter device as a whole stops. Defect occurs. Further, due to the occurrence of this problem, there is inconvenience and uneconomical that the allowable voltage fluctuation range of the DC power supply 1 cannot be set large, and there is room for improvement.

【0020】尚、チョッパ回路CにおけるIPM61の
制御回路64への電力供給を、図4と同様に別個の交流
電源と整流回路を使用して行うことも考えられるが、こ
のようにすると図4の場合と同様に製品コストが高くな
り、インバータ装置へのチョッパ回路Cの使用価値が低
下する不具合が生じる。
It should be noted that it is conceivable to supply power to the control circuit 64 of the IPM 61 in the chopper circuit C by using a separate AC power source and a rectifier circuit as in the case of FIG. As in the case, the product cost becomes high, and the utility value of the chopper circuit C for the inverter device is reduced.

【0021】それ故に、本発明の目的とするところは、
直流電源電圧が降下してもチョッパ回路のIPMへの電
力供給が安定して継続されて、インバータ動作が継続さ
れるインバータ装置を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide an inverter device in which the power supply to the IPM of the chopper circuit is stably continued even if the DC power supply voltage drops, and the inverter operation is continued.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は、直流電源電圧
をスイッチング回路のスイッチング動作で所定値の直流
電圧に安定化させて交流変換用インバータ回路に出力す
るチョッパ回路を備えたインバータ装置で、チョッパ回
路のスイッチング回路が、スイッチング素子及びそのス
イッチング素子を制御し保護する制御回路を内蔵したI
PMと、このIPMの制御回路の前段に電流制限及び分
圧用抵抗と電源電圧確立用ツェナーダイオードを設け
て、前記直流電源電圧を前記抵抗及びツェナーダイオー
ドを介して制御回路に印加する電源回路を有するものに
おいて、インバータ回路の交流出力電圧をトランスと整
流回路を介して得た直流電圧をチョッパ回路のスイッチ
ング回路に制御用電源電圧として印加する補助電源回路
を付設したことにより、上記目的を達成するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an inverter device having a chopper circuit for stabilizing a DC power supply voltage to a DC voltage of a predetermined value by a switching operation of a switching circuit and outputting the voltage to an AC conversion inverter circuit. The switching circuit of the chopper circuit includes a switching element and a control circuit for controlling and protecting the switching element.
A PM and a power supply circuit for providing a DC power supply voltage to the control circuit via the resistor and the Zener diode by providing a current limiting and voltage dividing resistor and a power supply voltage establishing Zener diode in the preceding stage of the IPM control circuit In order to achieve the above object, an auxiliary power supply circuit for applying a DC voltage obtained from the AC output voltage of the inverter circuit through the transformer and the rectifier circuit to the switching circuit of the chopper circuit as a control power supply voltage is provided. Is.

【0023】[0023]

【作用】直流電源電圧の降下前の初期時においてチョッ
パ回路とインバータ回路が動作した後、直流電源電圧の
降下でチョッパ回路のIPMのスイッチング素子のオン
期間が長くなり、オフ期間が短くなってIPM付随の電
源回路からのIPM制御電源電力供給量が不足又は無く
なっても、インバータ回路の出力側からの電力が補助電
源回路を介してIPMの制御回路に供給されて、IPM
のスイッチング動作が継続して行われ、インバータ装置
の継続運転が可能となる。
After the chopper circuit and the inverter circuit operate in the initial stage before the DC power supply voltage drops, the ON period of the switching element of the IPM of the chopper circuit becomes longer and the OFF period becomes shorter due to the drop of the DC power supply voltage. Even if the IPM control power supply amount from the accompanying power supply circuit is insufficient or gone, the power from the output side of the inverter circuit is supplied to the IPM control circuit via the auxiliary power supply circuit,
The switching operation is continuously performed, and the inverter device can be continuously operated.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の一実施例を図1乃至図3を参照して
説明する。尚、図1乃至図3の図5と同一、又は、相当
部分には同一符号が付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. It should be noted that the same or corresponding portions as those in FIG. 5 of FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0025】図1のインバータ装置は、インバータ回路
Bの出力端子31、32とチョッパ回路Cのスイッチン
グ回路60の間に補助電源回路Dを追加設置したことを
特徴としている。補助電源回路Dは、例えば小型のトラ
ンス80と整流回路81を備える。即ち、インバータ回
路Bの出力端子31、32の交流電圧V3 をトランス8
0で降圧し、整流回路81で直流電圧V4 に変換して、
この直流電圧V4 をスイッチング回路60のゲート回路
65に制御回路64の電源エネルギーとして印加する。
The inverter device of FIG. 1 is characterized in that an auxiliary power supply circuit D is additionally installed between the output terminals 31 and 32 of the inverter circuit B and the switching circuit 60 of the chopper circuit C. The auxiliary power supply circuit D includes, for example, a small transformer 80 and a rectifier circuit 81. That is, the AC voltage V 3 at the output terminals 31 and 32 of the inverter circuit B is applied to the transformer 8
The voltage is stepped down at 0 and converted to DC voltage V 4 by the rectifier circuit 81,
This DC voltage V 4 is applied to the gate circuit 65 of the switching circuit 60 as power source energy of the control circuit 64.

【0026】図1のインバータ装置の初期時の等価回路
を図2に、インバータ動作時の補助電源回路Dとスイッ
チング回路60の等価回路を図3に示し、同図に示され
る電圧・電流記号を参照して回路構成内容の具体例を説
明する。
FIG. 2 shows an equivalent circuit of the inverter device shown in FIG. 1 at the initial stage, and FIG. 3 shows an equivalent circuit of the auxiliary power supply circuit D and the switching circuit 60 at the time of operation of the inverter. The voltage / current symbols shown in FIG. A specific example of the circuit configuration content will be described with reference to FIG.

【0027】直流電源1の定格値の電源電圧V1 が投入
された初期時〔図2〕において、 V1 =VS +VZD+V2 となるように、IPM61の電源回路62の抵抗67を
選定する。この選定で、初期時にIPM61の制御回路
64は、スイッチング素子63のオフ期間TOF F に直流
電源1の直流電圧V1 により電力供給を受けて、スイッ
チング素子63がオン・オフ動作を行い、インバータ回
路Bが定格の直流電圧V2 の印加で動作を開始する。
[0027] In the initial stage where the power supply voltage V 1 of the rated value is turned to the DC power source 1 [2], such that V 1 = V S + V ZD + V 2, selected resistor 67 of the power supply circuit 62 IPM61 To do. With this selection, in the initial stage, the control circuit 64 of the IPM 61 receives power supply from the DC voltage V 1 of the DC power supply 1 during the OFF period T OF F of the switching element 63, the switching element 63 performs ON / OFF operation, and the inverter The circuit B starts its operation when the rated DC voltage V 2 is applied.

【0028】図3の動作時において、インバータ回路B
の出力端子31、32から負荷Aに交流電圧V3 が印加
されると共に、補助電源回路Dのトランス80と整流回
路81を通してIPM61のゲート回路65に電源エネ
ルギーが補助的に供給される。ここでスイッチング素子
63のオフ期間TOFF のときの抵抗67に流れる電流を
R 、インバータ回路Bの動作時に補助電源回路Dから
ゲート回路65に供給される電流をITR とすると、 IR >IZD+IDTR >IZD+ID となるように抵抗67、トランス80、整流回路81を
選定する。このとき、トランス80の巻数比はインバー
タ出力とゲート電圧の比によって選定される。
In operation of FIG. 3, the inverter circuit B
The AC voltage V 3 is applied to the load A from the output terminals 31 and 32 of the power supply circuit and the power supply energy is supplied to the gate circuit 65 of the IPM 61 through the transformer 80 and the rectifier circuit 81 of the auxiliary power supply circuit D. Let I R be the current flowing through the resistor 67 during the off period T OFF of the switching element 63, and I TR be the current supplied from the auxiliary power supply circuit D to the gate circuit 65 during the operation of the inverter circuit B. I R > The resistor 67, the transformer 80, and the rectifier circuit 81 are selected so that I ZD + I D I TR > I ZD + I D. At this time, the turns ratio of the transformer 80 is selected according to the ratio of the inverter output and the gate voltage.

【0029】以上のようにすると、直流電源電圧V1
降下変動率が大きくなると、IPM64の電力供給エネ
ルギーがインバータ回路Bからの出力電源エネルギーに
切り換わってって制御回路64への電力供給が継続して
行われ、チョッパ回路Cとインバータ回路Bの動作が継
続して行われる。また、例えば直流電源1の定格電圧が
200v、インバータ回路Bの定格電圧が100vとし
た場合、初期時には直流電源1の直流電圧V1 が定格電
圧程度必要であるが、インバータ動作開始後は100v
程度まで降下しても動作が継続される。その結果、直流
電源1の許容電圧変動幅が大きく設定できて、直流電源
1に商用交流電源やバッテリー電源等の幅広い種類が選
択できる。
As described above, when the drop fluctuation rate of the DC power supply voltage V 1 becomes large, the power supply energy of the IPM 64 is switched to the output power supply energy from the inverter circuit B to supply power to the control circuit 64. The operation of the chopper circuit C and the inverter circuit B is continuously performed. Further, for example, when the rated voltage of the DC power supply 1 is 200 v and the rated voltage of the inverter circuit B is 100 v, the DC voltage V 1 of the DC power supply 1 needs to be about the rated voltage at the initial stage, but 100 V after the start of the inverter operation.
The operation is continued even if it descends to a certain degree. As a result, the allowable voltage fluctuation range of the DC power supply 1 can be set large, and a wide variety of commercial AC power supplies, battery power supplies, etc. can be selected for the DC power supply 1.

【0030】尚、本発明は、単相フルブリッジインバー
タ構造以外のインバータ回路を備えたインバータ装置に
おいても上記実施例同様に適用可能である。
The present invention can be applied to an inverter device having an inverter circuit other than the single-phase full-bridge inverter structure as in the above embodiment.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、インバータ回路の動作
後に直流電源電圧が降下してチョッパ回路のIPMのス
イッチング素子のオフ期間が短くなって、IPM付随の
電源回路からのIPMへの制御電源電力供給量が不足し
ても、インバータ回路の出力側からの電力が補助電源回
路を介してIPMの制御回路に供給されるので、IPM
のスイッチング動作が継続して行われ、インバータ装置
の継続運転が可能となって、信頼性の高いインバータ装
置が提供できる。また、直流電源の電圧降下によるスイ
ッチング回路の動作停止が回避されるので、直流電源に
電圧降下の可能性のある商用交流電源やバッテリー電源
等の広い範囲での電源の有効利用が可能となり、汎用性
と経済的メリットの高いインバータ装置が提供できる。
According to the present invention, the DC power supply voltage drops after the operation of the inverter circuit, and the OFF period of the switching element of the IPM of the chopper circuit is shortened, so that the power supply circuit associated with the IPM supplies control power to the IPM. Even if the amount of power supply is insufficient, the power from the output side of the inverter circuit is supplied to the control circuit of the IPM via the auxiliary power supply circuit.
The switching operation is continuously performed, the continuous operation of the inverter device becomes possible, and a highly reliable inverter device can be provided. In addition, since the operation stop of the switching circuit due to the voltage drop of the DC power supply is avoided, it is possible to effectively use the power supply in a wide range such as a commercial AC power supply or a battery power supply where the DC power supply may have a voltage drop. It is possible to provide an inverter device with high efficiency and economical advantages.

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

【図1】本発明に係るインバータ装置の実施例を示す回
路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverter device according to the present invention.

【図2】図1のインバータ装置の初期時の等価回路図FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the inverter device of FIG. 1 at an initial stage.

【図3】図1のインバータ装置のインバータ動作後の要
部の等価回路図
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a main part of the inverter device of FIG. 1 after the operation of the inverter.

【図4】従来のインバータ装置の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional inverter device.

【図5】本発明の前提となるインバータ装置の回路図FIG. 5 is a circuit diagram of an inverter device which is a premise of the present invention.

【図6】図5のインバータ装置の初期時の部分回路図6 is a partial circuit diagram of the inverter device of FIG. 5 at an initial stage.

【図7】(a)は図5のインバータ装置の上側に位置す
るIPMのスイッチング素子がオフした動作状態を示す
等価回路図、(b)はそのスイッチング素子がオンした
動作状態を示す等価回路図
7A is an equivalent circuit diagram showing an operating state in which a switching element of the IPM located on the upper side of the inverter device in FIG. 5 is turned off, and FIG. 7B is an equivalent circuit diagram showing an operating state in which the switching element is turned on.

【図8】(a)は図5のインバータ装置におけるチョッ
パ回路のスイッチング素子のオン時の等価回路図、
(b)はスイッチング素子のオフ時の等価回路図
8 (a) is an equivalent circuit diagram when the switching elements of the chopper circuit in the inverter device of FIG. 5 are turned on,
(B) is an equivalent circuit diagram when the switching element is off.

【図9】(a)は図5のインバータ装置におけるチョッ
パ回路のスイッチング素子のオン・オフ波形図、(b)
はスイッチングによる電圧波形図、(c)はスイッチン
グによる電流波形図
9 (a) is an on / off waveform diagram of switching elements of a chopper circuit in the inverter device of FIG. 5, (b).
Is a voltage waveform diagram by switching, (c) is a current waveform diagram by switching

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 A 負荷 B インバータ回路 C チョッパ回路 D 補助電源回路 60 スイッチング回路 61 インテリジェントパワーモジュール〔IPM〕 62 電源回路 63 スイッチング素子 64 制御回路 67 電流制限及び分圧用抵抗 68 電源電圧確立用ツェナーダイオード 80 トランス 81 整流回路1 DC power supply A load B inverter circuit C chopper circuit D auxiliary power supply circuit 60 switching circuit 61 Intelligent power module [IPM] 62 Power supply circuit 63 Switching element 64 Control circuit 67 Current limiting and voltage dividing resistor 68 Power supply voltage establishing Zener diode 80 Transformer 81 Rectifier circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源電圧をスイッチング回路のスイ
ッチング動作で所定値の直流電圧に安定化させて交流変
換用インバータ回路に出力するチョッパ回路を備えたイ
ンバータ装置で、前記チョッパ回路のスイッチング回路
が、スイッチング素子及びそのスイッチング素子を制御
し保護する制御回路を内蔵したインテリジェントパワー
モジュールと、このインテリジェントパワーモジュール
の制御回路の前段に電流制限及び分圧用抵抗と電源電圧
確立用ツェナーダイオードを設けて、前記直流電源電圧
を前記抵抗及びツェナーダイオードを介して制御回路に
印加する電源回路を有するものにおいて、 前記インバータ回路の交流出力電圧をトランスと整流回
路を介して得た直流電圧を前記チョッパ回路のスイッチ
ング回路に制御用電源電圧として印加する補助電源回路
を付設したことを特徴とするインバータ装置。
1. An inverter device comprising a chopper circuit which stabilizes a DC power supply voltage to a DC voltage of a predetermined value by a switching operation of a switching circuit and outputs the DC voltage to an AC converting inverter circuit, wherein the switching circuit of the chopper circuit comprises: An intelligent power module with a built-in switching element and a control circuit for controlling and protecting the switching element, and a resistor for current limiting and voltage dividing and a Zener diode for establishing a power supply voltage are provided in the preceding stage of the control circuit of this intelligent power module. In a power supply circuit that applies a power supply voltage to a control circuit through the resistor and a Zener diode, an AC output voltage of the inverter circuit is obtained through a transformer and a rectifier circuit, and a DC voltage is supplied to a switching circuit of the chopper circuit. As the power supply voltage for control Inverter apparatus characterized by annexed auxiliary power supply circuit applied to.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100412355B1 (en) * 2000-09-30 2003-12-31 주식회사 에이피테크 Portable Multi Power Battery Charger
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