JPH0956172A - バッテリー電源を共用化したハーフブリッジ型インバータの±直流2電源の昇圧チョッパ回路 - Google Patents

バッテリー電源を共用化したハーフブリッジ型インバータの±直流2電源の昇圧チョッパ回路

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JPH0956172A
JPH0956172A JP7227053A JP22705395A JPH0956172A JP H0956172 A JPH0956172 A JP H0956172A JP 7227053 A JP7227053 A JP 7227053A JP 22705395 A JP22705395 A JP 22705395A JP H0956172 A JPH0956172 A JP H0956172A
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inverter
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Yoshiaki Takahashi
良昭 高橋
Akihiko Takiguchi
明彦 滝口
Toshiji Kurosaki
利治 黒崎
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 単一のバッテリー電源から±直流2電源を供
給することにより、安価で小型で軽量なハーフブリッジ
型インバータの昇圧チョッパ回路を実現させる。 【解決手段】 第2の半導体スイッチ2がオン、第1の
半導体スイッチ1がオフの場合には、バッテリー5のプ
ラス端子は昇圧チョッパ回路のプラス電源端子に接続さ
れ、バッテリー5のマイナス端子は第2の半導体スイッ
チ2を介して中性線に接続される。従って、第3のスイ
ッチング素子3が高周波スイッチングするとインバータ
10へ+の直流電源が供給され、インバータ10から正
の電圧波形が出力される。第1の半導体スイッチ1がオ
ン、第2の半導体スイッチ2がオフの場合には、第4の
スイッチング素子4が高周波スイッチングするとインバ
ータ10へ−の直流電源が供給され、インバータ10か
ら負の電圧波形が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、UPSを構成す
るハーフブリッジ型インバータの±直流2電源の昇圧チ
ョッパ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ハーフブリッジ型インバータの昇圧チョ
ッパ回路にバッテリーから±直流2電源を供給する手段
としては、図3,図4,図5に示す方法が使用されてい
る。図3は極性反転チョッパ回路を使用した例であっ
て、単一のバッテリー101をハーフブリッジ型インバ
ータの昇圧チョッパ回路のプラス電源に配置させてお
き、極性反転チョッパ回路100を作動させることによ
ってバッテリー101の極性を反転させた電圧をマイナ
ス電源に供給する。即ち、スイッチング素子104がオ
ンの時にリアクタ105に蓄積されたエネルギーは、ス
イッチング素子104がオフとなるとリアクタ105〜
コンデンサ107〜ダイオード106を通して放出され
るので、バッテリー101からの出力電圧は反転したこ
とになる。この時、スイッチング素子113を高周波ス
イッチングするとコンデンサ107とリアクタ111に
蓄積されたエネルギーはマイナス電源に供給される。ま
た、スイッチング素子112は常時バッテリー101の
プラス電源に接続されているので、高周波スイッチング
することによってプラス電源にバッテリー101とリア
クタ110の蓄積エネルギーを供給することができる。
【0003】図4は昇降圧チョッパ回路を使用した例で
あって、スイッチング素子125をオンさせることによ
ってバッテリー120からのエネルギーはリアクタ12
3と124に蓄積される。スイッチング素子125がオ
フとなると、リアクタ123の蓄積エネルギーはダイオ
ード127〜コンデンサ129を介して放出されてイン
バータにプラス電源を供給し、一方、リアクタ124の
蓄積エネルギーはコンデンサ130〜ダイオード128
を介して放出されてインバータにマイナス電源を供給す
る。
【0004】図5はバッテリーを分割してプラス電源用
とマイナス電源用に専用のバッテリーをそれぞれ配置し
た例であって、過放電防止スイッチおよびヒューズを夫
々備えた2組のバッテリーを設置してある。スイッチン
グ素子158を高周波スイッチングすることによってバ
ッテリー150からプラス電源を供給し、スイッチング
素子159を高周波スイッチングしてバッテリー151
からマイナス電源を供給する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
る±直流2電源をバッテリーから供給する方法では、次
に述べる欠点がある。図3に示す方法においては極性反
転チョッパ回路を設置する必要があり、図4に示す方法
においては昇降圧チョッパ回路における昇圧度の限界が
低いので、バッテリーの直列接続数を増やしてバッテリ
ー電圧を上げる必要があり、また、高耐圧のスイッチン
グ素子を使用しなくてはならない。また、図5に示す方
法では、バッテリーの過放電防止スイッチと保護ヒュー
ズを夫々のバッテリーごとに設ける必要があり、また、
バッテリーを2分割するために昇圧チョッパ回路におけ
る昇圧度を高くする必要がある。この発明は、上述した
従来技術の欠点を解消するためになされたものであっ
て、小型軽量であって安価なスイッチング素子が使用可
能な単一バッテリーによる±直流2電源の昇圧チョッパ
回路を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によるバッテリ
ー電源を共用化したハーフブリッジ型インバータ用の±
直流2電源の昇圧チョッパ回路は、第1の半導体スイッ
チと第2の半導体スイッチより成る直列回路を単一のバ
ッテリー電源の両極端子間に並列接続すると共に、前記
第1の半導体スイッチと第2の半導体スイッチとの直列
接続点を前記昇圧チョッパ回路の中性線と接続し、さら
に、前記単一のバッテリー電源の両極端子を前記昇圧チ
ョッパ回路における同一極性の電源線にそれぞれ接続す
ることによってハーフブリッジ型インバータの±直流2
電源の昇圧チョッパ回路を構成し、前記第1と第2の半
導体スイッチを半周期ごとに交互にオン・オフ制御して
単一バッテリー電源を±直流2電源の昇圧チョッパ回路
に交互に供給させ、前記インバータから出力される交流
電圧波形の極性の変化に対応させるようにした。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図1は、バッテリー電源を
共用化したハーフブリッジ型インバータの±直流2電源
の昇圧チョッパ回路の回路構成を示すブロック図であ
る。図1において、単一のバッテリー5のプラス極側に
は過放電防止スイッチ6と保護ヒューズ7が接続してあ
り、ダイオード13と保護ヒューズの接続点とバッテリ
ー5のマイナス極とダイオード14の接続点の間には第
1の半導体スイッチ1と第2の半導体スイッチ2の直列
回路が並列接続してある。第1の半導体スイッチ1と第
2の半導体スイッチ2は共にダイオードのバイパス回路
を備えたFETで構成してあり、上述した2つの半導体
スイッチ1と2の直列接続点はインバータ10における
中性線に接続してある。
【0008】リアクタ8とダイオード15の直列回路は
ダイオード13とインバータ10におけるプラス電源端
子の間に接続してあり、リアクタ9とダイオード16の
直列回路はダイオード14とインバータ10におけるマ
イナス電源端子の間に接続してある。また、リアクタ8
とダイオード15の接続点と中性線の間には第3のスイ
ッチング素子3が並列接続してあり、リアクタ9とダイ
オード16の接続点と中性線との間には第4のスイッチ
ング素子4が並列接続してある。さらに、インバータ1
0におけるプラス電源端子と中性線の間にはコンデンサ
11が、中性線とマイナス電源端子の間にはコンデンサ
12がそれぞれ並列接続してあってハーフブリッジ型イ
ンバータの昇圧チョッパ回路を構成している。
【0009】インバータ10から出力される交流電圧波
形が正の半波の時には昇圧チョッパ回路からプラス電源
をインバータ10に供給し、また、負の半波の時にはマ
イナス電源を供給する必要がある。そこで、第2の半導
体スイッチ2をオンとし第1の半導体スイッチ1をオフ
とすると、バッテリー5のプラス極は過放電防止スイッ
チ6,保護ヒューズ7,ダイオード13,リアクタ8,
ダイオード15を介してインバータ10のプラス電源端
子に接続され、バッテリー5のマイナス極は第2の半導
体スイッチ2を介してインバータ10の中性線に接続さ
れる。また、第1の半導体スイッチ1をオンとし第2の
半導体スイッチ2をオフとすると、バッテリー5のマイ
ナス極はダイオード14,リアクタ9,ダイオード16
を介してインバータ10のマイナス電源端子に接続さ
れ、バッテリー5のプラス極は過放電スイッチ6,保護
ヒューズ,第1の半導体スイッチ1を介してインバータ
10の中性線に接続される。
【0010】図2は上述した昇圧チョッパ回路を構成す
るスイッチング素子の動作特性を示す波形図である。図
2(a)はインバータ10の出力電圧波形を示し、図2
(b)と図2(c)は第2の半導体スイッチ2と第1の
半導体スイッチ1の動作特性を、また、図2(d)と図
2(e)は第3のスイッチング素子3と第4のスイッチ
ング素子4の動作特性を示す。インバータの出力電圧波
形が正の半波の期間においては第2の半導体スイッチ2
はオン、第1の半導体スイッチ1はオフであり、インバ
ータの出力電圧波形が負の半波の期間においては第1の
半導体スイッチ1と第2の半導体スイッチ2のオンとオ
フは反対になる。従って、第2の半導体スイッチ2がオ
ンの期間に第3のスイッチング素子3を高周波スイッチ
ングさせるとインバータ10へ+の直流電源が供給さ
れ、インバータ10から正の電圧波形が出力される。第
1の半導体スイッチ1がオンの期間に第4のスイッチン
グ素子4を高周波スイッチングさせるとインバータ10
へ−の直流電源が供給され、インバータ10から負の電
圧波形が出力される。即ち、インバータ10の出力電圧
波形に合わせて第1の半導体スイッチ1と第2の半導体
スイッチ2を半波ずつ交互にオン・オフ制御して、単一
のバッテリー5の電源を2つの±直流電源に切り換えて
昇圧チョッパ回路に供給できる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるバ
ッテリー電源を共用化したハーフブリッジ型インバータ
の±直流2電源の昇圧チョッパ回路は、昇圧チョッパ回
路におけるプラス電源端子とマイナス電源端子にそれぞ
れ同一極性の端子を接続した単一のバッテリー電源に第
1と第2の半導体スイッチより成る直列回路を並列接続
すると共に、前記昇圧チョッパ回路の中性線に前記第1
と第2の半導体スイッチとの直列接続点を接続して構成
したものである。上述した第1と第2の半導体スイッチ
を交互にオン・オフ制御することによって単一のバッテ
リー電源からハーフブリッジ型インバータの昇圧チョッ
パ回路に±直流2電源を供給できるので、簡単な回路構
成を備えた安価な昇圧チョッパ回路を実現できる。ま
た、昇圧チョッパ回路に使用されるスイッチング素子
は、いずれも半波の期間だけ動作させるものであるか
ら、出力電力の半分の電力の安価なスイッチング素子で
よい。即ち、この発明による±直流2電源の昇圧チョッ
パ回路は構成要素部品点数が少なく、かつ、安価なスイ
ッチング素子を適用できるので安価で小型・軽量な経済
性に優れた昇圧スイッチング回路を実現できる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による±直流2電源の昇圧チョッパ回
路の構成を示すブロック図。
【図2】波形図。
【図3】従来技術による±直流2電源の昇圧チョッパ回
路の構成を示すブロック図。
【図4】従来技術による±直流2電源の昇圧チョッパ回
路の構成を示すブロック図。
【図5】従来技術による±直流2電源の昇圧チョッパ回
路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1 第1の半導体スイッチ(FET) 2 第2の半導体スイッチ(FET) 3 第3のスイッチング素子 4 第4のスイッチング素子 5 バッテリー 6 過放電防止スイッチ 7 保護ヒューズ 8,9 リアクタ 10 インバータ 11,12 コンデンサ 13,14,15,16 ダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハーフブリッジ型インバータの入力電源
    回路を構成する±直流2電源の昇圧チョッパ回路におい
    て、 第1の半導体スイッチと第2の半導体スイッチより成る
    直列回路を単一のバッテリー電源の両極端子間に並列接
    続すると共に、前記第1の半導体スイッチと第2の半導
    体スイッチとの直列接続点を前記昇圧チョッパ回路にお
    ける中性線と接続し、さらに、前記単一のバッテリー電
    源の両極端子を前記昇圧チョッパ回路における同一極性
    の電源線にそれぞれ接続することによってハーフブリッ
    ジ型インバータの±直流2電源の昇圧チョッパ回路を構
    成し、 前記第1の半導体スイッチと第2の半導体スイッチをイ
    ンバータの出力電圧波形の半周期ごとに交互にオン・オ
    フ制御して前記単一のバッテリー電源を±直流2電源の
    昇圧チョッパ回路に供給させ、前記インバータの出力電
    圧波形の変化に対応させるようにしたことを特徴とする
    バッテリー電源を共用化したハーフブリッジ型インバー
    タの±直流2電源の昇圧チョッパ回路。
  2. 【請求項2】 昇圧チョッパ回路におけるプラス電源線
    と中性線との間に並列接続した第3のスイッチング素子
    を第2の半導体スイッチのオン期間に同期させて高周波
    スイッチングさせると共に、前記昇圧チョッパ回路にお
    ける中性線とマイナス電源線との間に並列接続した第4
    のスイッチング素子を第1の半導体スイッチのオン期間
    に同期させて高周波スイッチングさせるようにしたこと
    を特徴とする請求項1に記載のバッテリー電源を共用化
    したハーフブリッジ型インバータの±直流2電源の昇圧
    チョッパ回路。
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