JPH10290574A - インバータの並列運転方法及びこれに用いるインバータ電源ユニット、放電灯点灯用インバータ電源ユニット - Google Patents

インバータの並列運転方法及びこれに用いるインバータ電源ユニット、放電灯点灯用インバータ電源ユニット

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JPH10290574A
JPH10290574A JP9179869A JP17986997A JPH10290574A JP H10290574 A JPH10290574 A JP H10290574A JP 9179869 A JP9179869 A JP 9179869A JP 17986997 A JP17986997 A JP 17986997A JP H10290574 A JPH10290574 A JP H10290574A
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誠 野田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータにより商用周波数より高い周波数
の交流電力を発生させて負荷を動作させるインバータ電
源ユニットにおいて、インバータに電力を供給する電力
源側にインバータで発生する高い周波数の電流が流れる
ことを阻止する。 【解決手段】 M・N基(Mは2以上の正の整数、Nは
1以上の正の整数)のインバータを並列運転させる場合
は、インバータ群をM群に分け、各群のインバータを3
60°/M又は180°/Mの位相差を持たせて動作さ
せ、電力源側に流れる電流の瞬時値を平均化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば集魚灯のよ
うに多数の放電灯を点灯させる場合等に用いて好適なイ
ンバータの並列運転方法及びこれに用いるインバータ電
源ユニット及び放電灯点灯用インバータ電源ユニットに
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、漁場では白熱ランプ式の集魚灯に
対して、高輝度で発光効率が高いメタルハライドランプ
(放電灯)が多く用いられている。この放電灯を点灯さ
せる電源ユニットUNは図15に示すように交流電力受
電端子TINACと、昇圧トランスTと、フィルタFと、起
動回路STと、負荷となる放電灯Lを接続する送電端子
OUT とによって構成され、昇圧トランスTに交流電力
受電端子TINACを通じて例えば発電機Gから商用周波数
の一つである60Hzの交流電力を供給し、昇圧された交
流電力を、送電端子TOUT に接続したメタルハライドラ
ンプから成る放電灯Lに印加して点灯させている。
【0003】この電源ユニットUNは昇圧トランスT及
びフィルタFが60Hz用として作られるため、磁気コア
が大形で重量が非常に重くなる欠点がある。例えばイカ
釣り船では100灯近いランプを設置しており、このよ
うな小型漁船では集魚灯に使用する電源ユニットUNの
小型化と軽量化が強く望まれている。この問題を解決す
るための一つの方法として図16に示すようにインバー
タINVを用いた電源ユニットUNVが考えられてい
る。この電源ユニットUNVは交流電力受電端子TINAC
と、この交流電力受電端子TINACから受電した商用周波
数を持つ交流電力を整流する整流回路RECと、この整
流回路RECで整流した整流電力を平滑する平滑回路W
と、この平滑回路Wの平滑出力電力を商用周波数より高
い周波数の交流電力に変換するインバータINVと、こ
のインバータINVが出力する交流電力の電圧を昇圧す
る昇圧トランスTと、この昇圧された電力の波形を正弦
波形に近づけるフィルタFと、負荷となる放電灯Lを起
動させるための起動回路STと、負荷となる放電灯Lに
インバータINVで発生した交流電力を供給するための
送電端子TOUT と、インバータINVに駆動信号を与え
る駆動信号発生手段OSとによって構成される。
【0004】インバータINVは周知のように、例えば
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下IGBTと
称す)Q1,Q2,Q3,Q4を2本ずつ直列接続した
直列回路を並列接続し、その直列接続したIGBT Q
1とQ2及びQ3とQ4の各接続点間に昇圧トランスT
の一次コイルを接続し、IGBT Q1とQ4を導通さ
せる状態と、Q2とQ3を導通させる状態を交互に繰り
返して昇圧トランスTに交流電力を印加するように動作
する。
【0005】IGBTは、例えば正極性のパルスをゲー
ト電極に印加している間だけオンの状態となる。従っ
て、インバータINVを構成する各IGBT Q1〜Q
4の各ゲート電極G1〜G4に図17に示す駆動信号S
G1〜SG4を供給する。つまり、駆動信号SG1とSG4を同
位相でIGBT Q1とQ4のゲート電極G1とG4に
与え、駆動信号SG2とSG3をIGBT Q2とQ3のゲ
ート電極G2とG3に与える。駆動信号SG1,SG4とS
G2,SG3の発生時間T1とT2によって負荷となる放電
灯Lに印加される交流電力の周波数f0 が決定される。
この例では交流電力源(この例では発電機G)が発生す
る交流電力の周波数を60Hzとし、その6倍の周波数3
60Hzを負荷に供給される交流電力の周波数f0 とした
場合を説明する。各駆動信号SG1〜SG4は時間T1とT
2の間にパルス幅変調された複数のパルスを発生して構
成される。パルス幅変調は出力電流が正弦波に近づくよ
うに時間T1とT2の各中央部分で最大パルス幅となる
ように正弦波形に従ってパルス幅変調する。
【0006】図19に駆動信号発生手段OSの一例を示
す。駆動信号発生手段OSは交流電力源となる発電機G
が発生する交流電力の周波数のN倍の周波数(この例で
は60×6=360Hz)を持つクロックパルスを発生さ
せるために設けた例えば発振器OSCと、この発振器O
SCが発生するクロックパルスの数を計数して波形記憶
器WFMをアクセスするアドレスカウンタADRCとに
よって構成される。
【0007】波形記憶器WFMは、例えばリードオンリ
ーメモリ(ROM)によって構成することができ、この
波形記憶器WFMに図17Aに示した駆動信号SG1〜S
G4が1周期分(T1+T2)だけアドレス順に記憶され
る。アドレスカウンタADRCは、例えばリングカウン
タによって構成することができ、発振器OSCから供給
されるパルスの数に対応して波形記憶器WFMの先頭ア
ドレスから最終アドレスまでのアドレスを繰り返し発生
する。
【0008】ここで、波形記憶器WFMから読み出す駆
動信号SG1〜SG4の読出分解能をT1+T2の時間内
を、例えば10等分の分解能で読み出すものとすると、
電圧制御発振器VCOの発振周波数は360×10=3.
6KHz,分周器DVの分周数1/Jは3.6KHz/J=6
0HzによりJ=60となる。インバータINVに図17
Aに示した駆動信号SG1〜SG4が供給され、IGBTQ
1,Q4とQ2,Q3が交互にオン、オフ動作すること
により、昇圧トランスTの一次コイルに図17Bに示す
パルス電圧VPが印加される。このパルス電圧VPがフ
ィルタFと放電灯Lから成る直列回路に印加されること
により、放電灯Lには図17Cに示す正弦波状の出力電
流IO が流れる。この電流IO の周波数f0 は駆動信号
G1〜SG4の同期T1+T2で決まるf0 =360Hzと
なる。
【0009】インバータINVの出力電流としてIO
流れることにより、インバータINVの入力側には図1
7Dに示すように出力電流IO を両波整流した脈流電流
DCが流れ、整流回路RECの入力側、つまり発電機G
には発電機Gが発電する交流電力AC(図18A)の正
の半サイクルと負の半サイクルの双方で2f0 の周波数
を持つ電流IAC(図18B)が流れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】発電機Gに図18Bに
示すような高い周波数の電流IACが流れることにより、
発電機Gでは力率が低下し、実効出力容量が下がる不都
合が生じる。更にロータコイル等に局部的な発熱を招く
ため大幅に負荷率を低減させる必要がある。つまり、み
かけの負荷容量より電力容量の大きい発電機を用いなく
てはならなくなる欠点がある。
【0011】また、電力源として電池を用いる場合で
も、電池から高い周波数の電流を取り出すと発熱を伴
い、電池の寿命を短くしてしまう不都合が生じる。この
欠点を解消するには、図20に示すように能動素子を備
えたアクティブフィルタAFを用いることも考えられ
る。このアクティブフィルタAFによれば、入力電流を
正弦波とするような帰還回路を備え、高調波を抑制する
機能を発揮する。
【0012】しかしながら、このアクティブフィルタA
Fを装備するにはコストが掛り、また装置の大型化、重
量の増大が避けられない。この発明の目的はコストを掛
けることなく、簡単な方法により電力源側に流れる高い
周波数の電流を抑制することができるインバータの並列
運転方法と、これに用いるインバータ電源ユニット及び
放電灯点灯用インバータ電源ユニットを提供しようとす
るものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明によるインバー
タの並列運転方法によれば、インバータ電源ユニットを
複数用意し、この複数のインバータ電源ユニットを位相
を異ならせて駆動させ、位相の違いによって電力源側に
流れる電流の瞬時値を平均化するように複数のインバー
タを運転させようとするものである。
【0014】電力源側に流れる電流の瞬時値を平均化す
ることにより、高調波成分を大幅に低減することができ
る。この結果、例えば発電機を用いる場合には、力率を
大きく改善することができることから、発電機の電力容
量を小さくできる利点が得られる。また電池を用いる場
合でも、電池に流れる電流に含まれる高調波成分を大幅
に低減できるから、電池の発熱を抑えることができ、寿
命の短縮を抑制できる利点が得られる。
【0015】偶数基のインバータを並列運転する場合
は、この偶数基のインバータを2分割して一方の群のイ
ンバータと、他方の群のインバータとを約90°の位相
差を持たせて並列運転させる。この並列運転の状況では
発電機に流れる2fo の周波数の電流は、一方の群が最
大値を採るとき、他方の群は最小値となる逆相関係とな
るため、電流の瞬時値は平均化される。つまり、脈動
(リップル)が少ない電流波形となり、高調波成分の含
有率を低減することができる。
【0016】3の整数倍基のインバータを並列運転する
場合は、その基数のインバータを3群に分割し、各群の
インバータを約120°ずつ位相をずらして並列運転さ
せる。この並列運転の状況では、発電機に流れる2fo
の周波数の電流は互いに120°ずつ位相差を持つた
め、発電機を流れる電流のリップルは更に低減し、高調
波成分の含有率を更に低減できる利点が得られる。
【0017】インバータの基数を一般化するならばM・
N基とすることができる。Mはインバータの並列運転数
と定義することができ、2以上の正の整数、Nは並列運
転されるインバータの各群に割当られるインバータの数
と定義することができ、1以上の正の整数とすることが
できる。M・N基のインバータをM群に分離し、M群の
インバータは360°/M又は180°/Mの位相差を
持たせて動作させればよいことになる。
【0018】但し、M=2の場合は2群に分けたインバ
ータ相互の位相差は90°のみとなるが、M=3の場合
は上述したように120°の場合と、60°の場合が考
えられる。つまり、整流回路RECが全波整流回路であ
る場合は、3群に分けたインバータを120ずつ位相を
ずらして動作させても60°ずつずらして動作させても
どちらでも全波整流した結果流れる脈流の位相差は60
°となる。
【0019】このことからM=4の場合にもインバータ
に与える位相差は360°/4でも180°/4でも何
れでもよい。またインバータの並列運転数Mは4以上の
数に設定することができ、Mの数を大きく採る程、電力
源側に流れる電流のリップルを小さくすることができ
る。この発明による第1の構成を持つインバータ電源ユ
ニット(請求項3と5に対応)は、各ユニットごとに1
基のインバータと、このインバータに駆動信号を与える
駆動信号発生手段と、この駆動信号発生手段が発生する
駆動信号の位相を基準位相(0相)かその他の位相に設
定する位相設定手段とを具備した構成を特徴とするもの
である。
【0020】この第1の構成を持つインバータ電源ユニ
ットによれば、電力源に接続したインバータ電源ユニッ
トの数に対応して位相設定手段でインバータの駆動位相
を設定することができるから、偶数並列運転、奇数並列
運転のいずれにも対応して実用することができる利点が
得られる。この発明の第2の構成を持つインバータ電源
ユニット(請求項4と6に対応)は、ユニット内にM基
のインバータを設け、このM基のインバータを互いに3
60°/M又は180°/Mの位相差を持たせて駆動す
る構成とした点を特徴とするものである。
【0021】この第2の構成を持つインバータ電源ユニ
ットによれば、各インバータ電源ユニットごとにM基の
インバータが互いに360°/M又は180°/Mの位
相差を持たせて動作するように組み込まれているから、
各インバータ電源ユニットを電力源に接続し、負荷を接
続するだけの作業で、最適な並列運転の状況を構築する
ことができる。よって取扱いが簡単なインバータ電源ユ
ニットとして実用することができる利点が得られる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1にこの出願の請求項1で提案
したインバータの並列運転方法を説明するためのブロッ
ク図を示す。この図1では電力源として交流発電機Gと
した場合を示す。また、この実施例では偶数のインバー
タを並列運転させる場合の実施例を示す。つまり、具体
的な例として請求項2で提案するインバータ並列運転方
法においてインバータの並列運転数MをM=2とした場
合を説明するための実施例を示す。この例ではM=2,
N=1とし、2台のインバータ電源ユニット10を用い
た場合を示す。これら2台のインバータ電源ユニット1
0はそれぞれ負荷として放電灯Lを点灯させる場合を示
す。このため、放電灯Lを点灯させるに必要な電圧を発
生させる昇圧トランスTと、放電灯Lを起動させる起動
回路STを送電端子TOUT 側に装備した例を示す。
【0023】この発明の並列運転方法では2台のインバ
ータ電源ユニット10が互いに約180°/M=90°
の位相差を持たせて動作するように並列運転させるもの
である。このための構成としては、一方のインバータ電
源ユニット10では波形整形回路WFOで波形整形して
得られた同期信号を直接駆動信号発生手段OSに入力
し、発電機Gが発電する交流電圧信号に同期した基準位
相でインバータINVを駆動させるのに対し、他方のイ
ンバータ電源ユニット10では波形整形して得られた同
期信号を約90°(または270°)の位相分だけ遅延
させる遅延回路DY1を通じて駆動信号発生手段OSに
入力する構成とした点を特徴とするものである。この遅
延回路DY1を設けた構成により、2台のインバータ電
源ユニット10を約90°の位相差を持たせて動作させ
ることができる。
【0024】2台のインバータINVが約90°の位相
差を持って駆動されることにより、負荷となる放電灯L
には図2Aに示すように、互いに90°位相が異なる電
流I 01とI02が流れる。この電流I01とI02は図17で
説明したのと同じように、駆動信号発生手段OSで発生
する駆動信号SG1〜SG4の周期T1+T2で決まる例え
は360Hzとすることができる。
【0025】負荷に90°位相が異なる交流電流I01
02が流れたことにより、整流回路RECの出力側、つ
まり平滑回路Wには図2Bに示す整流電流IB1とIB2
流れる。この整流電流IB1とIB2は一方が最大値のと
き、他方は最小値となる逆位相の関係にある。従って共
通の発電機Gに流れる合成電流は相互に谷の部分が埋め
られて平滑化され、リップル分が小さい電流となる。図
3に発電機Gから取り出される交流電流IACの波形を示
す。リップルRPは図2Bに示した整流電流IB1とIB2
を合成したリップル分となる。
【0026】図3に示した交流電流IACの波形によれ
ば、図18に示した交流電流IACの場合と比較して高調
波成分が大幅に低減されている。つまり、基本波の60
Hzの成分が最大で、高調波成分は基本波より小さいレベ
ルとなる。従って、高調波による発電機Gへの悪影響は
低減される。上述ではM=2、N=1とした場合を説明
したが、N>1とした場合に偶数のインバータを2群に
分割すれば、その台数は発電機Gの容量の範囲内で制限
がないことは容易に理解できよう。
【0027】図4はこの発明の請求項2で提案するイン
バータの並列運転方法においてインバータINVの並列
運転数MをM=3、N=1とした場合を説明するための
ブロック図を示す。従って、図4に示す実施例では3台
のインバータ電源ユニット10を設け、これら3台のイ
ンバータ電源ユニット10を約120°ずつ位相をずら
して動作させる場合を示す。
【0028】このため、1台目のインバータ電源ユニッ
ト10は波形整形回路WFOから直接同期信号を駆動信
号源OSに入力し、交流発電機Gが発電する交流電圧に
同期した基準位相で動作させ、2台目のインバータ電源
ユニット10では波形整形回路WFOから出力される同
期信号を120°分遅延させる遅延回路DY2を通じて
駆動信号発生手段OSに与え、3台目のインバータ電源
ユニット10では波形整形回路WFOから出力される矩
形波を240°分遅延させる遅延回路DY3を通じて駆
動信号発生手段OSに与えるように構成する。120°
遅相させるための遅延時間τ2 はインバータINVの出
力電流の周波数が360Hzの場合にはτ 2 =(1/36
0Hz)(120°/360°)≒0.926ms,240°
遅延させる遅延回路DY3の遅延時間τ3 はτ3 =(1
/360Hz)(240°/360°)≒1.00msとな
る。
【0029】このように3台のインバータを120°ず
つ位相をずらして動作させることにより、各放電灯Lに
は図5Aに示す電流I01,I02,I03が流れる。この電
流I 01〜I03はそれぞれ120°の位相差を持つ3相交
流電流となる。各電流I01,I02,I03は各平滑回路W
の入力側では図5Bに示す整流電流IDC1 ,IDC2 ,I
DC3 として流れる。この整流電流IDC1 とIDC2 及びI
DC3 が交流発電機Gに合成されて流れるから、交流発電
機Gからは図6に示す電流IACが取り出される。この電
流IACは3相の整流電流IDC1 〜IDC3 を合成した電流
であるから、図3に示した交流電流IACよりリップルR
Pは小さくなる。よって基本波以外に含まれる高調波成
分は図3の場合より更に少なくすることができ、発電機
Gへの悪影響を軽減できる利点が得られる。なお、上述
では電力源として交流発電機Gを用いた場合を説明した
が、この発明によるインバータ並列運転方法は電力源が
直流の場合も同様に適用することができる。電源が直流
の場合(電池の場合)も同様に電池から取り出される電
流に含まれる高調波成分の量が低減されるから、電池へ
の悪影響を小さくできる利点が得られる。尚、ここで図
5Bから明らかなように全波整流された電流IDC1 ,I
DC2 ,IDC3 の位相差は60°となる。よって3基のイ
ンバータINVを60°の位相差で動作させても、12
0°の位相差の場合と同じ結果が得られる。
【0030】図7はこの出願の請求項3で提案するイン
バータ電源ユニットの実施例を示す。この例では電力源
が交流発電機Gの場合を示す。従って、インバータ電源
ユニット10は交流受電端子TINACと、全波整流回路R
ECを具備し、交流電力を整流して一旦直流電力に変換
し、その直流電力を平滑回路Wを通じてインバータIN
Vに印加する構成とされる。
【0031】この請求項3で提案するインバータ電源ユ
ニット10はインバータINVが偶数基の並列運転及び
奇数基の並列運転のいずれにも対応できる構成としたも
のである。つまり、波形整形回路WFOの他に90°相
当量の遅延量を持つ第1遅延回路DY1と、120°相
当量の遅延量を持つ第2遅延回路DY2と、240°相
当量の遅延量を持つ第3遅延回路DY3と、これらの各
遅延出力か波形整形回路WFOの出力を選択してインバ
ータINVの駆動位相を設定する位相設定手段11とを
具備している構成を特徴とするものである。
【0032】このように、各遅延量を持つ同期信号を駆
動信号発生手段OSに選択して供給できる構成とするこ
とにより、発電機Gに接続されるインバータ電源ユニッ
ト10の数に対応して、各インバータ電源ユニットをい
ずれの位相で動作するインバータ電源ユニットとして自
由に設定することができる。つまり、インバータ電源ユ
ニット10を偶数台で動作させる場合は、その偶数台の
インバータ電源ユニット10を2群に分割し、一方の群
のインバータ電源ユニットの位相設定手段11を切替位
置1に設定し、他方の群のインバータ電源ユニットの位
相設定手段11を切替位置2に設すればよい。
【0033】また3の整数倍の数で動作させる場合は、
その数のインバータ電源ユニット10を3群に分割し、
その一つの群のインバータ電源ユニット10の位相設定
手段11を切替位置1に設定し、他の一つの群のインバ
ータ電源ユニット10の位相設定手段11を切替位置3
に設定し、更に他の一つの群のインバータ電源ユニット
10の位相設定手段11を切替位置4に設定すれば、各
群のインバータは互いに120°ずつの位相差を持って
動作し、最適な並列運転状況を構築することができる。
【0034】尚、図7では設定できる位相差を90°,
120°,240°とした場合を示したが、インバータ
INVの並列運転数MがM=3の場合に360°/3,
180°/3と、M=4の場合に360°/4,180
°/4と、M=5の場合に360°/5,180°/5
と、M=6の場合に360°/6,180°/6・・・
のように各並列運転の数Mの値に対応した遅延量を持つ
遅延回路を設けるように構成することもできる。
【0035】図8はこの出願の請求項4で提案するイン
バータ電源ユニットにおいてインバータの並列運転数M
をM=2とした場合の実施例を示す。この請求項4で提
案するインバータ電源ユニット10は図7の実施例と同
様に交流電力受電端子TINACと、全波整流回路RECと
を具備する他にM=2としたから共通の筐体内(ユニッ
ト内)に2基のインバータINVを装備し、この2基の
インバータINVを互いに90°の位相差を持たせて動
作させるように構成した場合を示す。
【0036】2基のインバータINVはこの例では共通
の発振器OSCから出力される同期信号によって駆動す
るように構成した場合を示す。つまり、一方のインバー
タINVは発振器OSCから出力される同期信号を直接
アドレスカウンタADRCで受け、基準位相を持つアド
レス信号を発生させ、このアドレス信号を波形記憶器W
FMに与えて基準位相を持つ駆動信号を発生させ駆動さ
れる。
【0037】他方のインバータは発振器OSCで発生し
た同期信号を90°の位相差を与える遅延回路DY1で
遅延させてアドレスカウンタADRCに与え、このアド
レスカウンタADRCで発生したアドレス信号を波形記
憶器WFMに与えて駆動信号を発生させ、この駆動信号
によって駆動する。このためには2基のインバータIN
Vを駆動する駆動信号発生手段OSの一方には波形整形
回路WFOから基準位相となる同期信号を与え、他方の
駆動信号発生手段OSには、波形整形回路WFOから出
力される同期信号を90°相当量の遅延時間を持つ遅延
回路DY1を通じて同期信号を与える構成とされる。
【0038】このように、各インバータ電源ユニット1
0の内部で2基のインバータINVを90°の位相差を
持って動作させることにより,発電機Gに流れる電流は
平均化され、高調波の含有量が少ない電流とされる。従
って、この請求項4で提案するインバータ電源ユニット
10によれば発電機Gに接続するインバータ電源ユニッ
トの数に関係なく、単にインバータ電源ユニット10を
発電機Gに接続するだけで最適な並列運転状態を構築す
ることができる。
【0039】図9はこの出願の請求項4で提案するイン
バータ電源ユニットにおいてM=3とした場合の実施例
を示す。この実施例ではインバータ電源ユニット10は
図7及び図8に示した実施例と同様に交流電力受電端子
INACと、全波整流回路RECとを具備する他にM=3
としたから共通の筐体内に3基のインバータINVを装
備し、この3基のインバータINVをそれぞれを120
°ずつ位相をずらして動作させるように構成した場合を
示す。
【0040】このために1基目のインバータINVに駆
動信号を与える波形記憶器WFMのアドレスカウンタA
DRCには発振器OSCから基準位相を持つ同期信号を
与え、2基目のインバータINVには発振器OSCから
出力される同期信号を120°相当量の遅延時間を持つ
遅延回路DY2を通じて供給し、3基目のインバータI
NVには240°相当量の遅延時間を持つ遅延回路DY
3を通じて同期信号を与えるように構成する。
【0041】このように構成することにより、発電機G
からこのインバータ電源ユニット10に流れる電流波形
は図5及び図6で説明したように、瞬時値が平均化され
高調波の少ない波形となり、単に発電機Gの容量の範囲
内で接続可能な台数のインバータ電源ユニット10を発
電機Gに接続するだけで最適並列運転状況を構築するこ
とができる。
【0042】図10以下は直流受電型のインバータ電源
ユニットの実施例を示す。図10に示す実施例はこの出
願の請求項5で提案するインバータ電源ユニットの実施
例を示す。直流受電型のインバータ電源ユニットでは直
流受電端子TINDCを具備し、この直流受電端子TINDC
直接平滑回路Wが接続され整流回路RECは省略され
る。
【0043】図10に示す直流受電型のインバータ電源
ユニット10は図7に示した交流受電型のインバータ電
源ユニットに対応し、図7の実施例と大きく異なる点は
同期信号源として同期信号発生器PGと、この同期信号
発生器PGから出力される同期信号を外部に送出する同
期信号出力端子TSYとを設けた点である。図10ではユ
ニット相互の関係を説明する都合上、2台のインバータ
電源ユニットの構成を示している。位相設定手段として
は2連の切替えスイッチ11Aと11Bが用いられ、自
身を基準位相で動作させる場合は切替えスイッチ11A
と11Bを切替位置1に設定する。図10では上側に示
したインバータ電源ユニット10を基準位相で動作する
ユニットとして設定し、下側に示したインバータ電源ユ
ニットを90°遅相で動作するユニットに設定した状態
を示している。各インバータ電源ユニット10にはそれ
ぞれに同期信号発生器PGを設けているが、ペアで動作
させる場合は一方のインバータ電源ユニット10は他方
のインバータ電源ユニット10から同期信号の供給を受
けて動作するように設定する。この設定は切替スイッチ
11Bで設定する。切替スイッチ11Bを切替位置1に
設定すると、他のインバータ電源ユニットに同期信号を
送り出すモードに設定される。切替位置2では他のユニ
ットから送られてきた同期信号を90°の遅延量を持つ
遅延回路DY1を通じて駆動信号発生手段OSに供給す
るモードに設定され、切替位置3では他のユニットから
送られて来る同期信号を120°の遅延量を持つ遅延回
路DY2を通じて自己の駆動信号発生手段OSに与える
モード、切替位置4では他のユニットから送られて来る
同期信号を240°の遅延量を持つ遅延回路DY3を通
じて自己の駆動信号発生手段OSに与えるモードにそれ
ぞれ設定される。なお、図10に示すBFは同期信号発
生器PGから他のユニットに同期信号を送り出すために
設けたバッファ増幅器を示す。
【0044】図示の例のように、一方のインバータ電源
ユニット10を基準位相に、他方のインバータ電源ユニ
ット10を90°遅相動作させるユニットとして動作さ
せるように設定した場合には、一方のユニットの入力側
には図11Aに示す脈流IDC 1 が流れ、他方のユニット
の入力側には図11Bに示す脈流IDC2 が流れ、その和
の電流が直流電力源Eに流れるから、その和の電流は図
11Cに示すように各瞬時値が平均化された波形とな
り、高調波の含有量が少ない電流波形となる。
【0045】この図10に示した直流受電型のインバー
タ電源ユニットによれば、各ユニットに同期信号源PG
と、その他に90°遅延回路DY1と、120°遅延回
路DY2と、240°遅延回路DY3のそれぞれを設け
たから、偶数の並列運転でも、奇数の並列運転でもいず
れにも対応させて設定することができる。よって汎用性
の高いインバータ電源ユニットを提供できる利点が得ら
れる。尚、この実施例でも遅延回路の遅延時間を並列運
転の基数Mに対応させて、M=3の場合に360°/
3,180°/3と、M=4の場合に360°/4,1
80°/4、M=5の場合に360°/5,180°/
5、M=6の場合に360°/6,180°/6・・・
のように多数の遅延時間を持つ遅延回路を設けるように
構成することもできる。
【0046】図12はこの出願の請求項6で提案するイ
ンバータ電源ユニットにおいてM=2とした場合の実施
例を示す。この請求項6で提案するインバータ電源ユニ
ット10は直流電力受電端子TINDCを持つ直流受電型の
インバータ電源ユニットにおいて、M=2としたから同
一筐体内に2基のインバータINVを搭載し、この2基
のインバータINVを互いに90°位相差を持たせて動
作させるように構成した場合を示す。
【0047】つまり、同一筐体内において、一方のイン
バータINVに駆動信号を与える駆動信号発生手段OS
に同期信号源PGから基準位相を持つ同期信号を与え、
また他方のインバータINV用駆動信号発生手段OSに
は90°遅延量を持つ遅延回路DY1を通じて同期信号
を与える。従って、この請求項6で提案するインバータ
電源ユニットによれば、このユニットを直流電力源Eに
接続するだけで搭載した2基のインバータは互いに90
°位相差を持って動作するから、直流電力源Eにはリッ
プル分の少ない電流(高調波の含有量が少ない)が流れ
る。よって直流電力源Eとなる電池等を劣化させること
がなく、最適な並列運転状況を構築することができる。
【0048】図13はこの出願の請求項6で提案するイ
ンバータ電源ユニットにおいてM=3とした場合の実施
例を示す。この実施例に示すインバータ電源ユニットは
M=3としたから共通の筐体内に3基のインバータを搭
載し、この各インバータを120°ずつ位相をずらして
動作させるインバータ電源ユニットを構成した場合を示
す。
【0049】従って、例えば1番目のインバータINV
の駆動信号発生手段OSには同期信号発生器PGから出
力される同期信号をそのまま与え、他の一つの駆動信号
発生手段OSには120°遅相量を持つ遅延回路DY2
を通じて同期信号を与、他の一つの駆動信号発生手段O
Sには240°の遅相量を持つ遅延回路DY3を通じて
同期信号を与える。
【0050】従って、この実施例でも3基のインバータ
INVは同一筐体内で120°ずつ異なる位相で動作す
る。よって、この3基のインバータINVに流れる電流
を加算した直流電流は3相電流を平均したものとなるか
ら、図11に示した電流IDC 3 よりリップル分の少ない
電流となり、直流電力源Eとなる例えば電池に高調波あ
るいは高い周波数の信号が流れることを軽減できるか
ら、直流電力源を劣化させるような不都合を回避するこ
とができる利点が得られる。
【0051】尚、図9に示した交流受電型のインバータ
電源ユニット及び図13に示した直流受電型のインバー
タ電源ユニットは内部にインバータINVを3基搭載し
た例を説明したが、この発明では共通の筐体内に3基に
限らず更に多くのインバータを搭載し、これらのインバ
ータをそれぞれ位相をずらして動作させる構成も請求範
囲に含むものとする。
【0052】図14に駆動信号発生手段OSと位相設定
手段11の変形実施例を示す。この実施例では波形記憶
手段WFMに基準位相を持つ波形の記憶領域Aと、90
°の遅相位相を持つ波形の記憶領域Bと、120°の遅
相位相を持つ波形の記憶領域Cと、240°の遅相位相
を持つ波形の記憶領域Dを設け、これら各記憶領域A〜
Dを位相設定手段11となるバンク切替スイッチSW1
〜SW4によって切替え、どの記憶領域を読み出すかを
設定してインバータに供給する駆動信号の位相を設定す
るように構成した場合を示す。
【0053】この構成を採る場合、各駆動信号発生手段
OSを構成するフェイズロックループPLLには交流受
電型インバータの場合は交流発電機の交流電圧波形から
波形整形した同一位相の同期信号を与えればよく、また
直流受電型の場合は共通の同期信号発生器から同一位相
の同期信号を与えればよい。また、駆動信号発生手段の
他の構成としてはマイクロコンピュータを用いて各位相
を持つ駆動信号を発生させる構成も考えられる。
【0054】また、上述の実施例では全てに昇圧トラン
スTと、フィルタFと、起動回路STを備えた放電灯点
灯用インバータ電源ユニットを示したが、請求項3乃至
6で請求するインバータ電源ユニットはインバータIN
Vの出力をそのまま送電端子TOUT に出力する形式のイ
ンバータ電源ユニットを考慮しており、放電灯点灯用イ
ンバータ電源ユニットは請求項7で請求するものとす
る。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
多数のインバータを同時に動作させる電源装置におい
て、電力源にインバータで発生する高い周波数の電流が
流れることを簡単な構成(位相が異なるインバータを組
み合わせるだけ)により阻止することができるから、コ
ストを掛けることなくインバータ電源ユニットの欠点を
解消することができる。
【0056】また電力源が交流発電機の場合、発電機に
流れる電流の力率を従来のインバータ電源ユニットの場
合と比較して改善することができるから、発電機の実効
容量を低減させ、小容量の発電機でも充分に負荷を駆動
できるようになり、発電機を軽量化することができる。
よって、特に小型船舶用或いはその他の移動体に搭載す
る電源装置に用いてその効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の請求項1及び2で提案するインバー
タの並列運転方法において、並列運転数MがM=2の場
合を説明するためのブロック図。
【図2】図1に示した実施例の動作を説明するための波
形図。
【図3】図2と同様の波形図。
【図4】この出願の請求項1及び2で提案したインバー
タの並列運転方法において、並列運転数がM=3の場合
を説明するためのブロック図。
【図5】図4に示した並列運転方法の動作を説明するた
めの波形図。
【図6】図5と同様の波形図。
【図7】この出願の請求項3で提案したインバータ電源
ユニットの実施例を説明するためのブロック図。
【図8】この出願の請求項4で提案したインバータ電源
ユニットにおいて並列運転数MをM=2とした場合の実
施例を説明するためのブロック図。
【図9】この出願の請求項4で提案したインバータ電源
ユニットにおいて並列運転数MをM=3とした場合の実
施例を説明するためのブロック図。
【図10】この出願の請求項5で提案したインバータ電
源ユニットの実施例を説明するためのブロック図。
【図11】図10に示した実施例の動作を説明するため
の波形図。
【図12】この出願の請求項6で提案したインバータ電
源ユニットにおいて並列運転数MをM=2とした場合の
実施例を説明するためのブロック図。
【図13】この出願の請求項6で提案したインバータ電
源ユニットにおいて並列運転数MをM=3とした場合の
実施例を説明するためのブロック図。
【図14】従来の技術を説明するための接続図。
【図15】この発明によるインバータ電源ユニットに用
いる駆動信号発生手段の変形実施例を説明するためのブ
ロック図。
【図16】従来のインバータ電源ユニットの構成を説明
するためのブロック図。
【図17】図16に示したインバータ電源ユニットの動
作を説明するための波形図。
【図18】図16に示した従来のインバータ電源ユニッ
トの動作を説明するための各部の波形図。
【図19】図16に示した従来のインバータ電源ユニッ
トに用いる駆動信号発生手段の一例を説明するためのブ
ロック図。
【図20】従来のインバータ電源ユニットの不都合を解
消する一つの方法を説明するためのブロック図。
【符号の説明】
10 インバータ電源ユニット G 交流発電機 E 直流電力源 TINAC 交流受電端子 TOUT 送電端子 REC 整流回路 W 平滑回路 INV インバータ T 昇圧トランス F フィルタ ST 起動回路 OS 駆動信号発生手段 DY1 90°遅相量を持つ遅延回路 DY2 120°遅相量を持つ遅延回路 DY3 240°遅相量を持つ遅延回路 11 位相設定手段 11A,11B 切替スイッチ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通の電力源から複数のインバータに電
    力を供給し、各インバータのそれぞれにより商用周波数
    より高い周波数の交流電力を発生させ、この交流電力を
    それぞれ負荷に供給し、各負荷を動作させるインバータ
    を用いた電源装置において、 各インバータの駆動位相をずらし、上記電力源に流れる
    電流の瞬時値を平均化することを特徴とするインバータ
    の並列運転方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のインバータの並列運転方
    法において、 上記インバータの数をM・N(Mは2以上の正の整数、
    Nは1以上の正の整数)基とされ、これらMN基のイン
    バータをM群に分割し、各群のインバータをそれぞれ3
    60°/M又は180°/Mずつ位相差を持たせて動作
    させることを特徴とするインバータの並列運転方法。
  3. 【請求項3】 A.商用周波数を持つ交流電力を受電す
    る交流電力受電端子と、 B.この交流電力受電端子に受電した交流電力を整流す
    る全波整流回路と、 C.この全波整流回路で整流した整流電力を平滑する平
    滑回路と、 D.この平滑回路で平滑した直流電力を上記交流電力受
    電端子に受電した交流電力より高い周波数の交流電力に
    変換するインバータと、 E.このインバータの変換出力を負荷に供給するための
    送電端子と、 F.上記インバータに駆動信号を供給する駆動信号発生
    手段と、 G.この駆動信号発生手段の駆動位相を基準位相又はそ
    の他の位相に設定する位相設定手段と、 を具備して構成したことを特徴とするインバータ電源ユ
    ニット。
  4. 【請求項4】 A.商用周波数を持つ交流電力を受電す
    る交流電力受電端子と、 B.この交流電力受電端子に受電した交流電力を整流す
    る全波整流回路と、 C.この全波整流回路で整流した整流電力を平滑する平
    滑回路と、 D.この平滑回路で平滑した直流電力を上記交流電力受
    電端子に受電した交流電力より高い周波数の交流電力に
    変換するM基のインバータと、 E.このM基のインバータの各変換出力を負荷に供給す
    るためのM組の送電端子と、 F.上記M基のインバータのそれぞれに、360°/M
    又は180°/Mの位相差を持つ駆動信号を供給するM
    組の駆動信号発生手段と、 によって構成したことを特徴とするインバータ電源ユニ
    ット。
  5. 【請求項5】 A.直流電力を受電する直流電力受電端
    子と、 B.この直流電力受電端子に受電される直流電力を商用
    周波数より高い周波数の交流電力に変換するインバータ
    と、 C.このインバータで変換した交流電力を負荷に供給す
    るための送電端子と、 D.上記直流電力受電端子と上記インバータとの間に挿
    入され、上記負荷に供給される負荷電流を平滑する平滑
    回路と、 E.上記インバータに駆動信号を供給する駆動信号発生
    手段と、 F.この駆動信号発生手段の駆動位相を基準位相又はそ
    の他の位相設定する位相設定手段と、 によって構成したことを特徴とするインバータ電源ユニ
    ット。
  6. 【請求項6】 A.直流電力を受電する直流電力受電端
    子と、 B.この直流電力受電端子に受電される直流電力を商用
    周波数より高い周波数の交流電力に変換するM基のイン
    バータと、 C.このM基のインバータで変換した交流電力を負荷に
    供給するためのM組の送電端子と、 D.上記M基のインバータと上記直流電力受電端子との
    間に挿入され、上記負荷のそれぞれに供給される負荷電
    流を平滑する平滑回路と、 E.上記M基のインバータのそれぞれに360°/M又
    は180°/Mの位相差を持つ駆動信号を供給するM組
    の駆動信号発生手段と、 によって構成したことを特徴とするインバータ電源ユニ
    ット。
  7. 【請求項7】 請求項3乃至6記載のインバータ電源ユ
    ニットの何れかにおいて、上記インバータと送電端子と
    の間に放電灯点灯用の昇圧トランスとフィルタ及び放電
    灯起動回路とを付加して構成したことを特徴とする放電
    灯点灯用インバータ電源ユニット。
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