JPH09312979A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JPH09312979A
JPH09312979A JP8166568A JP16656896A JPH09312979A JP H09312979 A JPH09312979 A JP H09312979A JP 8166568 A JP8166568 A JP 8166568A JP 16656896 A JP16656896 A JP 16656896A JP H09312979 A JPH09312979 A JP H09312979A
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JP
Japan
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power supply
switching elements
pair
side switching
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP8166568A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Nakazawa
育男 中澤
Seiji Sakuma
清二 佐久間
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Hitachi Lighting Ltd
Original Assignee
Hitachi Lighting Ltd
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Publication date
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to raise the power factor of a rectifier type DC power supply or AC power supply. SOLUTION: A pair of power-supply side switching elements 21, 22 is connected in forward series between the output terminals of a rectifier type DC power supply circuit 10. A smoothing capacitor 40 is connected via auxiliary diodes 51, 52 connected in forward series between the output terminals. A pair of non-power-supply side switching elements 31, 32 are connected in forward series parallel to the smoothing capacitor 40. Flywheel diodes 23, 24, 33, 34 are connected inversely in parallel to each of the four switching elements 21, 22, 31, 32. An inductive inverter load 90 is connected between the connection point P1 of the power supply side switching elements 21, 22 and the connection point P2 of the non-power-supply side switching elements 31, 32. An auxiliary capacitor 53 is connected between the connection point P3 of the auxiliary diodes 51, 52 and the connection point P1 of the power supply side switching elements 21, 22.

Description

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

【発明の属する技術分野】本発明は、高力率に動作する
整流形直流電源回路のともなう、フルブリッジ形回路の
インバータ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a full-bridge type inverter device with a rectifying type DC power supply circuit operating at a high power factor.

【従来の技術】特開昭５９−７８４９６号公報の第１５
図に整流形直流電源回路と平滑用コンデンサの間を仕切
る補助ダイオードの着想が開示されている。同１５図は
直列一対のスイッチング素子と直列一対のアーム用コン
デンサとをブリッジ形に結線するハーフブリッジ形回路
であるが、本発明との比較の便宜上、以下においてはそ
れを直列一対のスイッチング素子を２組用いてブリッジ
形とする図２のごときフルブリッジ形回路に修正して説
明する。図２装置は整流形直流電源回路１０と平滑用コ
ンデンサ４０の間を仕切る補助ダイオード５１を含むフ
ルブリッジ形のインバータ装置である。これは交流電源
１１をダイオード１２〜１５によって整流する整流形直
流電源回路１０を備える。整流形直流電源回路１０の出
力端子間に順直列に接続された一対の電源側スイッチン
グ素子２１・２２を備える。前記出力端子間に順直列に
接続された補助ダイオード５１を介して接続された平滑
用コンデンサ４０を備える。平滑用コンデンサ４０と並
列に順直列に接続された別の一対の非電源側スイッチン
グ素子３１・３２を備える。以上の４個の各スイッチン
グ素子２１・２２・３１・３２と逆並列に接続されたフ
ライホイールダイオード２３・２４・３３・３４を備え
る。一対の電源側スイッチング素子２１・２２の接続点
Ｐ１と一対の非電源側スイッチング素子３１・３２の接
続点Ｐ２との間に接続された誘導性インバータ負荷９０
を備える。図２回路は対角のスイッチング素子２１・３
２がオンで別の対角のスイッチング素子２２・３１がオ
フとなる期間と、逆に前者がオフで後者がオンとなる期
間を交互の繰り返し、周知のフルブリッジ形のインバー
タ動作を営み、これによって誘導性インバータ負荷９０
に高周波電力を供給する。図２の補助ダイオード５１の
役割は相対的に「平滑用コンデンサ４０電圧が大・整流
形直流電源回路１０電圧が小」となる時期に整流形直流
電源回路１０を活性化し、その力率を高めることであ
る。「平滑用コンデンサ４０電圧が大・整流形直流電源
回路１０電圧が小」となる時期であっても、対角のスイ
ッチング素子２１・３２がオンとなる期間においては、
補助ダイオード５１によって平滑用コンデンサ４０から
の出力を抑え、代わって整流形直流電源回路１０からの
出力を促すので、力率が高まる。2. Description of the Related Art No. 15 of JP-A-59-78496
The figure discloses the idea of an auxiliary diode that partitions between a rectifying DC power supply circuit and a smoothing capacitor. FIG. 15 shows a half-bridge type circuit in which a pair of switching elements in series and a pair of capacitors for arms are connected in a bridge shape. For convenience of comparison with the present invention, the circuit will be referred to as a pair of switching elements in series below. A full bridge type circuit as shown in FIG. 2 in which two sets are used to form a bridge type will be modified and described. The apparatus of FIG. 2 is a full-bridge type inverter apparatus including an auxiliary diode 51 that partitions between the rectifying DC power supply circuit 10 and the smoothing capacitor 40. This comprises a rectification type DC power supply circuit 10 which rectifies an AC power supply 11 by diodes 12 to 15. The rectifying type DC power supply circuit 10 includes a pair of power supply side switching elements 21 and 22 connected in series between output terminals. A smoothing capacitor 40 is connected between the output terminals via an auxiliary diode 51 connected in series. The smoothing capacitor 40 is provided with another pair of non-power supply side switching elements 31 and 32 connected in series in parallel. The flywheel diodes 23, 24, 33, and 34 connected in antiparallel with the above four switching elements 21, 22, 31, and 32 are provided. An inductive inverter load 90 connected between a connection point P1 of the pair of power source side switching elements 21 and 22 and a connection point P2 of the pair of non-power source side switching elements 31 and 32.
Is provided. Figure 2 circuit is a diagonal switching element 21.3
The period in which 2 is on and the switching elements 22 and 31 on the other diagonal are off, and the period in which the former is off and the latter is on, on the contrary, are alternately repeated to perform the well-known full-bridge type inverter operation. By inductive inverter load 90
Supply high frequency power to The role of the auxiliary diode 51 shown in FIG. 2 is to activate the rectification type DC power supply circuit 10 at a time when the voltage of the smoothing capacitor 40 is relatively large and the voltage of the rectification type DC power supply circuit 10 is relatively small, thereby increasing the power factor thereof. That is. Even when the voltage of the smoothing capacitor 40 is large and the voltage of the rectifying type DC power supply circuit 10 is small, in the period when the diagonal switching elements 21 and 32 are turned on,
Since the output from the smoothing capacitor 40 is suppressed by the auxiliary diode 51 and the output from the rectifying type DC power supply circuit 10 is promoted instead, the power factor is increased.

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記従
来の補助ダイオード方式を踏襲し、その力率をさらに高
めることである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to follow the above-mentioned conventional auxiliary diode system and further increase its power factor.

【課題を解決するための手段】本発明装置は交流電源
（１１）を整流する整流形直流電源回路（１０）を備え
る。前記整流形直流電源回路（１０）の出力端子間に順
直列に接続された一対の電源側スイッチング素子（２１
・２２）を備える。前記出力端子間に順直列に接続され
た一対の補助ダイオード（５１・５２）を介して接続さ
れた平滑用コンデンサ（４０）を備える。前記平滑用コ
ンデンサ（４０）と並列に順直列に接続された別の一対
の非電源側スイッチング素子（３１・３２）を備える。
以上の４個の各スイッチング素子（２１・２２・３１・
３２）と逆並列に接続されたフライホイールダイオード
（２３・２４・３３・３４）を備える。一対の前記電源
側スイッチング素子（２１・２２）の接続点（Ｐ１）と
一対の前記非電源側スイッチング素子（３１・３２）の
接続点（Ｐ２）との間に接続された誘導性インバータ負
荷（９０）を備える。前記一対の補助ダイオード（５１
・５２）の接続点（Ｐ３）と一対の前記電源側スイッチ
ング素子（２１・２２）の前記接続点（Ｐ１）との間に
接続された補助コンデンサ（５３）を備える。The device of the present invention comprises a rectifying type DC power supply circuit (10) for rectifying an AC power supply (11). A pair of power supply side switching elements (21) connected in series in series between the output terminals of the rectification type DC power supply circuit (10).
・ 22) is provided. A smoothing capacitor (40) is connected between the output terminals via a pair of auxiliary diodes (51, 52) connected in series. Another pair of non-power supply side switching elements (31, 32) connected in parallel and in series with the smoothing capacitor (40) is provided.
Each of the above four switching elements (21, 22, 31 ,.
32) and a flywheel diode (23, 24, 33, 34) connected in antiparallel. An inductive inverter load (P1) connected between a connection point (P1) of the pair of power source side switching elements (21, 22) and a connection point (P2) of the pair of non-power source side switching elements (31, 32). 90). The pair of auxiliary diodes (51
An auxiliary capacitor (53) connected between the connection point (P3) of (52) and the connection point (P1) of the pair of power source side switching elements (21, 22).

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１を使って
説明する。この図１に前記図２の部品符号をなるべくそ
のまま転用し、重複する説明の一部を適宜に割愛する。
図１の１６は平滑用インダクタ１６であり、交流電源１
１電流を滑らかにする。平滑用インダクタ１６は整流用
ダイオード１２〜１５の出力端子に対して直列である
が、交流電源１１に対して直列としても同効である。平
滑用インダクタ１６は不可欠のものではなく、これがな
い場合であっても本発明による高力率化は可能である。
スイッチング素子２１・２２・３１・３２はトランジス
タである。トランジスタ制御回路の図示は省略する。ト
ランジスタ２１・２２・３１・３２に寄生ダイオードが
ともなう場合は、寄生ダイオードでフライホイルーダイ
オード２３・２４・３３・３４を賄える。誘導性負荷９
０の主体は放電灯（蛍光ランプ）９１であり、放電灯９
１と直列のバラストインダクタ９１ならびに放電灯９１
と並列の予熱用コンデンサ９３を含む。さらに放電灯９
１と直列の直流遮断用コンデンサ９４を含む。負荷９０
全体の特性は誘導性である。換言すると、誘導性となる
ようなスイッチング素子２１・２２・３１・３２のため
の高めのスイッチング周波数（インバータ周波数）が選
択される。図１回路においては整流形直流電源回路１０
の出力端子に順直列一対の補助ダイオード５１・５２を
接続し、それ等を介して平滑用コンデンサ４０を接続す
る。また、一対の補助ダイオード５１・５２の接続点Ｐ
３と一対の電源側スイッチング素子２１・２２の接続点
Ｐ１との間に接続された補助コンデンサ５３を備える。
平滑用コンデンサ４０の役割は整流形直流電源回路１０
の電圧谷間期の給電を補うことである。低力率が問題と
なるのは、相対的に「平滑用コンデンサ４０電圧が大・
整流形直流電源回路１０電圧が小」となる時期の動作で
ある。以下、この時期の動作について検討する。対角の
スイッチング素子２１・３２がオンになると、整流形直
流電源回路１０からスイッチング素子２１・３２を介し
て誘導性負荷９０に給電される。平滑用コンデンサ４０
の出力は補助ダイオード５１・５２によって阻止され、
スイッチング阻止２１のコレクタ電位が下がるため、整
流形直流電源回路１０よる給電が可能となり、誘導性負
荷９０に右向き負荷電流を形成する。対角のスイッチン
グ素子２１・３２がオンとなるこの期間の補助コンデン
サ５３電圧はゼロである。対角のスイッチング素子２１
・３２がターンオフしても、誘導性負荷９０中の誘導要
素（本実施形態においてはバラスト用インダクタ９２）
の影響でなおしばらくは右向き負荷電流を保持する。こ
の保持される右向き負荷電流の経路は９２−９１（９
３）−９４−３３−４０−１０−５２−５３−９２とな
る。この保持される右向き負荷電流は整流形直流電源回
路１０についてのさらなる給電をもたらす。この給電エ
ネルギの一部とバラスト用インダクタ９２から放出放出
されるエネルギの一部を受けて、それまで未充電であっ
た補助コンデンサ５３が充電される。非電源側スイッチ
ング素子３１・３２寄りの補助ダイオード５１の役割は
バラスト用インダクタ９２の右向き負荷電流が整流形直
流電源回路１０を介さず５１の配線を介して流れる事態
を阻止することである。負荷電流はやがて左向きに反転
する。反転後の経路は４０−３１−９４−９１（９３）
−９２−２２−４０であり、対角のスイッチング素子２
２・３１がオンとなる期間に属する。この期間には整流
形直流電源回路１０の給電が停止し、平滑用コンデンサ
４０の静電エネルギが使われる。やがて、スイッチング
素子２２・３１がターンオフする。その後のバラスト用
インダクタ９２の左向き負荷電流は９２−５３−５１−
４０−３４−９４−９１（９３）−９２を経由し、しば
らくの間は保持される。この回路動作によって、補助コ
ンデンサ５３の電荷は放出され、ゼロとなる。電源側ス
イッチング素子２１・２２寄りの補助ダイオード５２
は、以上の回路動作に先立って補助コンデンサ５３の電
荷が電源側スイッチング素子２１を介して瞬時に放出し
てしまい、電源側スイッチング素子２１を損傷する不所
望な事態を回避する。負荷電流が再び右向きに反転する
と、前記動作を繰り返す。図１回路の整流形直流電源１
０なしは交流電源１１の力率の面から改めて検討する。
補助ダイオード５１・５２は対角のスイッチング素子２
１・３２がオンの期間に、平滑用コンデンサ４０からの
エネルギ放出を抑え、整流形直流電源１０による給電を
促す。この点は従来同様である。以上の給電はスイッチ
ング素子２１・３２を介してなされる。整流形直流電源
１０からの給電は補助コンデンサ５３を介してもなされ
る。このため、さらに力率がよくなる。補助ダイオード
５１はバラスト用インダクタ９２の右向き負荷電流によ
る電磁エネルギが整流形直流電源１０を介しかつ補助コ
ンデンサ５３を介してなされることを強要する。補助ダ
イオード５２は補助コンデンサ５３の静電エネルギがス
イッチング素子２１を介して瞬時に放電するのを阻止
し、バラスト用インダクタ９２の左向き負荷電流による
電磁エネルギの放出の際に緩やかに放電することを強制
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The part numbers in FIG. 2 are diverted to FIG. 1 as they are, and a part of the overlapping description is omitted as appropriate.
Reference numeral 16 in FIG. 1 denotes a smoothing inductor 16, which is an AC power supply 1
1 Make the current smooth. Although the smoothing inductor 16 is in series with the output terminals of the rectifying diodes 12 to 15, the smoothing inductor 16 is also effective in series with the AC power supply 11. The smoothing inductor 16 is not indispensable, and even if it is not provided, the power factor can be increased by the present invention.
The switching elements 21, 22, 31, 32 are transistors. Illustration of the transistor control circuit is omitted. If the transistors 21, 22, 31, 32 are accompanied by parasitic diodes, the parasitic diodes can cover the flywheel diodes 23, 24, 33, 34. Inductive load 9
0 is mainly the discharge lamp (fluorescent lamp) 91, and the discharge lamp 9
1 in series with ballast inductor 91 and discharge lamp 91
And a preheating capacitor 93 in parallel with. Further discharge lamp 9
1 includes a DC blocking capacitor 94 in series. Load 90
The overall property is inductive. In other words, a higher switching frequency (inverter frequency) for the switching elements 21, 22, 31, 32 that is inductive is selected. In the circuit of FIG. 1, a rectifying type DC power supply circuit 10
A pair of forward-series auxiliary diodes 51 and 52 are connected to the output terminal of the above, and the smoothing capacitor 40 is connected through them. In addition, the connection point P of the pair of auxiliary diodes 51 and 52
3 and an auxiliary capacitor 53 connected between the connection point P1 of the pair of power source side switching elements 21 and 22.
The role of the smoothing capacitor 40 is the rectification type DC power supply circuit 10.
It is to supplement the power supply in the voltage valley period. The problem with the low power factor is that the voltage of the smoothing capacitor 40 is relatively large.
This is the operation at the time when the voltage of the rectification type DC power supply circuit 10 is low. The operation at this time will be examined below. When the diagonal switching elements 21 and 32 are turned on, power is supplied from the rectification type DC power supply circuit 10 to the inductive load 90 via the switching elements 21 and 32. Smoothing capacitor 40
Output is blocked by auxiliary diodes 51 and 52,
Since the collector potential of the switching block 21 decreases, power can be supplied from the rectifying type DC power supply circuit 10 and a rightward load current is formed in the inductive load 90. The voltage of the auxiliary capacitor 53 is zero during this period when the diagonal switching elements 21 and 32 are turned on. Diagonal switching element 21
The inductive element in the inductive load 90 (the ballast inductor 92 in this embodiment) even when 32 is turned off.
Due to the influence of, the load current to the right is maintained for a while. The path of the held rightward load current is 92-91 (9
3) -94-33-40-10-52-53-92. This retained rightward load current provides additional power to the rectified DC power supply circuit 10. Upon receiving a part of the power supply energy and a part of the energy released from the ballast inductor 92, the auxiliary capacitor 53 which has not been charged up to that point is charged. The role of the auxiliary diode 51 near the non-power supply side switching elements 31 and 32 is to prevent the rightward load current of the ballast inductor 92 from flowing through the wiring of 51 without passing through the rectifying type DC power supply circuit 10. The load current eventually reverses to the left. The route after inversion is 40-31-94-91 (93)
-92-22-40, which is a diagonal switching element 2
This belongs to the period when 2.31 is turned on. During this period, the power supply to the rectification type DC power supply circuit 10 is stopped and the electrostatic energy of the smoothing capacitor 40 is used. Eventually, the switching elements 22 and 31 are turned off. After that, the leftward load current of the ballast inductor 92 is 92-53-51-
40-34-94-91 (93) -92 and held for a while. By this circuit operation, the electric charge of the auxiliary capacitor 53 is discharged and becomes zero. Auxiliary diode 52 near the power supply side switching elements 21 and 22
Avoids an undesired situation in which the electric charge of the auxiliary capacitor 53 is instantaneously released through the power source side switching element 21 prior to the above circuit operation and damages the power source side switching element 21. When the load current reverses to the right again, the above operation is repeated. Figure 1 Circuit rectified DC power supply 1
If 0 is not set, the power factor of the AC power supply 11 will be considered again.
The auxiliary diodes 51 and 52 are diagonal switching elements 2
During the period when 1 · 32 is on, the energy discharge from the smoothing capacitor 40 is suppressed and the power supply from the rectification type DC power supply 10 is promoted. This is the same as the conventional case. The above power supply is performed via the switching elements 21 and 32. The power supply from the rectification type DC power supply 10 is also performed through the auxiliary capacitor 53. Therefore, the power factor is further improved. The auxiliary diode 51 compels the electromagnetic energy generated by the rightward load current of the ballast inductor 92 to be supplied through the rectifying DC power supply 10 and the auxiliary capacitor 53. The auxiliary diode 52 prevents the electrostatic energy of the auxiliary capacitor 53 from being instantaneously discharged through the switching element 21, and forces the ballast inductor 92 to gently discharge when the electromagnetic energy is discharged by the leftward load current. To do.

【発明の効果】本発明は一対の補助ダイオードの接続点
と一対の前記電源側スイッチング素子の接続点との間に
補助コンデンサを配置するものである。これによれば、
整流形直流電源ないしは交流電源の力率を高めることが
可能である。また、電源側スイッチング素子の近傍に補
助コンデンサを配置するが、補助コンデンサの充放電が
緩慢になされるように配慮したので、無理なく実施する
ことができる。According to the present invention, an auxiliary capacitor is arranged between the connection point of a pair of auxiliary diodes and the connection point of a pair of power source side switching elements. According to this,
It is possible to increase the power factor of the rectification type DC power supply or the AC power supply. Further, although the auxiliary capacitor is arranged in the vicinity of the switching element on the power source side, the auxiliary capacitor is carefully charged and discharged so that the auxiliary capacitor can be implemented without difficulty.

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

【図１】 本発明装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a device of the present invention.

【図２】 従来装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１：交流電源、１０：整流形直流電源回路、２１・２
２：電源側スイッチング素子、５１・５２：補助ダイオ
ード、４０：平滑用コンデンサ、３１・３２：非電源側
スイッチング素子、２３・２４・３３・３４：フライホ
イールダイオード、Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３：接続点、９０：
誘導性インバータ負荷、５３：補助コンデンサ11: AC power supply, 10: rectification type DC power supply circuit, 21.2
2: Power supply side switching element, 51/52: Auxiliary diode, 40: Smoothing capacitor, 31/32: Non-power supply side switching element, 23/24/33/34: Flywheel diode, P1 / P2 / P3: Connection point , 90:
Inductive inverter load, 53: Auxiliary capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】交流電源（１１）を整流する整流形直流電
源回路（１０）を備え、前記整流形直流電源回路（１
０）の出力端子間に順直列に接続された一対の電源側ス
イッチング素子（２１・２２）を備え、前記出力端子間
に順直列に接続された一対の補助ダイオード（５１・５
２）を介して接続された平滑用コンデンサ（４０）を備
え、前記平滑用コンデンサ（４０）と並列に順直列に接
続された別の一対の非電源側スイッチング素子（３１・
３２）を備え、以上の４個の各スイッチング素子（２１
・２２・３１・３２）と逆並列に接続されたフライホイ
ールダイオード（２３・２４・３３・３４）を備え、一
対の前記電源側スイッチング素子（２１・２２）の接続
点（Ｐ１）と一対の前記非電源側スイッチング素子（３
１・３２）の接続点（Ｐ２）との間に接続された誘導性
インバータ負荷（９０）を備え、前記一対の補助ダイオ
ード（５１・５２）の接続点（Ｐ３）と一対の前記電源
側スイッチング素子（２１・２２）の前記接続点（Ｐ
１）との間に接続された補助コンデンサ（５３）を備え
たことを特徴とするインバータ装置。1. A rectifying DC power supply circuit (10) for rectifying an AC power supply (11), comprising the rectifying DC power supply circuit (1).
0) is provided with a pair of power source side switching elements (21, 22) connected in series between the output terminals, and a pair of auxiliary diodes (51.5) connected in series between the output terminals.
2) a smoothing capacitor (40) connected through the smoothing capacitor (40), and another pair of non-power supply side switching elements (31.
32), and each of the above four switching elements (21
.22.31.32) and a flywheel diode (23.24.33.34) connected in anti-parallel to each other, and a pair of connecting points (P1) of the pair of power source side switching elements (21.22) and a pair of The non-power source side switching element (3
1.32) and an inductive inverter load (90) connected between the connection point (P2) and the connection point (P3) between the pair of auxiliary diodes (51 and 52) and the pair of power source side switchings. The connection point (P
An inverter device comprising an auxiliary capacitor (53) connected between 1).
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