JPH1155851A - Ｄｃ−ａｃインバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直流入力電圧の値が変化しても常に最適な過電
流制限制御を行うことができるＤＣ−ＡＣコンバータを
提供することにある。 【解決手段】電流検出抵抗Ｒｓは、端子間電圧を負荷検
出信号ＳＶｓとしてコンパレータ２１に出力する。抵抗
Ｒ１，Ｒ２を直列に接続してなる直流入力電圧Ｖｘが印
加される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値で決まる両抵抗
Ｒ１，Ｒ２との接続部分の分圧電圧は過電流制限基準信
号ＳＶｘとしてコンパレータ２１に出力される。コンパ
レータ２１は、負荷検出信号ＳＶｓが過電流制限基準信
号ＳＶｘの値以上になった時反転動作して過電流制限制
御のための指令信号ＳＣをスイッチング制御回路２２に
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＣ−ＡＣインバ
ータに係り、詳しくはその時々で値が変化する直流入力
電圧を一定の実効値の交流電圧に変換することのできる
ＤＣ−ＡＣインバータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のＤＣ−ＡＣインバータの
電気回路を示す。４個の第１〜第４半導体スイッチング
素子ＳＷ１〜ＳＷ４を備えたＨブリッジ回路１０は、入
力端子ｃ、ｄに印加される電圧値が一定の直流入力電圧
Ｖｓを平滑用の電解コンデンサＣ１を介して入力する。
そして、第１、第４半導体スイッチング素子ＳＷ１，Ｓ
Ｗ４と、第２、第３半導体スイッチング素子ＳＷ２，Ｓ
Ｗ３をそれぞれ組とし、その組毎に交互にオン・オフ制
御させることにより、前記直流入力電圧Ｖｓは交流変換
されて出力端子ａ，ｂ間に発生する交流電圧が負荷１１
に供給される。

【０００３】第１〜第４半導体スイッチング素子ＳＷ１
〜ＳＷ４は、スイッチング制御回路１２からの駆動信号
ＩＳ１〜ＩＳ４に応答してオン・オフする。そして、第
１、第４半導体スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４の組が
駆動信号ＩＳ１，ＩＳ４に基づいてオンしている時（第
２、第３半導体スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３の組は
オフしている）、プラス入力端子ｃ→第１半導体スイッ
チング素子ＳＷ１→出力端子ａ→負荷１１→出力端子ｂ
→第４半導体スイッチング素子ＳＷ４→マイナス入力端
子ｄの経路を電流が流れる。

【０００４】又、第２、第３半導体スイッチング素子Ｓ
Ｗ２，ＳＷ３の組が駆動信号ＩＳ２，ＩＳ３に基づいて
オンしている時（第１、第４半導体スイッチング素子Ｓ
Ｗ１，ＳＷ４の組はオフしている）、プラス入力端子ｃ
→第３半導体スイッチング素子ＳＷ３→出力端子ｂ→負
荷１１→出力端子ａ→第２半導体スイッチング素子ＳＷ
２→マイナス入力端子ｄの経路を電流が流れる。

【０００５】そして、交流出力電圧を負荷１１に対して
常に一定の電圧で供給する場合には、この各組の駆動信
号ＩＳ１，ＩＳ４と駆動信号ＩＳ２，ＩＳ３のデューテ
ィ比は固定にしている。つまり、直流入力電圧Ｖｓが常
に一定であって交流出力電圧も一定だからである。

【０００６】又、ＤＣ−ＡＣインバータには、ブレーカ
１３（ブレーカ１３のかわりにヒューズの場合もある）
が設けられている。ブレーカ１３は、短絡等によって過
電流が流れた時に該過電流を遮断する。ところで、ユー
ザは、ブレーカ１３が遮断動作したした時、再び復帰使
用するためには該ブレーカ１３を復帰操作させなければ
ならなかった。しかしながら、ブレーカ１３が何処に設
けられているかわからなかったり復帰操作方法がわから
ない場合が多く、ＤＣ−ＡＣインバータを有効に使用す
る上で問題となる。

【０００７】そこで、ブレーカ１３をなくして又はブレ
ーカ１３と併用して電流検出抵抗Ｒｓを設け、その検出
抵抗Ｒｓにて過電流を検出してＤＣ−ＡＣインバータを
停止させるようにしたものがある。電流検出抵抗Ｒｓは
その端子間電圧を検出電圧Ｖｓとして前記スイッチング
制御回路１２に出力するようになっている。そして、ス
イッチング制御回路１２は、検出電圧Ｖｓが過電流に相
当する基準電圧値に到達したとき、第１〜第４半導体ス
イッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせるための駆動
信号ＩＳ１〜ＩＳ４を生成し出力する。従って、ＤＣ−
ＡＣインバータは過電流から保護され、しかも、過電流
が解消されると再びスイッチング制御回路１２が第１〜
第４の半導体スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の制御を
再開することから、ユーザは復帰操作の手間が解消され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人
は、バッテリや車載電源などの直流入力電圧の電圧値が
一定でない、即ち波高値（電圧値）が変化する直流入力
電圧を入力し、その時々の直流電圧値に基づいてスイッ
チング制御回路が各組の駆動信号ＩＳ１〜ＩＳ４のデュ
ーティ比を変化させるＤＣ−ＡＣインバータを提案して
いる。つまり、スイッチング制御回路は、直流入力電圧
の電圧値が変化しても交流出力電圧の実効値が常に一定
となるように、直流入力電圧の電圧値に対するデューテ
ィ比を設定し第１〜第４の半導体スイッチング素子ＳＷ
１〜ＳＷ４を制御するものである。

【０００９】この種のＤＣ−ＡＣインバータにおいて、
電流検出抵抗Ｒｓを用いて過電流に対する保護を図る場
合、過電流と判定するための検出電圧Ｖｓと比較する基
準電圧値をどのように設定したらよいか問題となる。

【００１０】つまり、ＤＣ−ＡＣインバータは、生成す
る交流出力電圧の実効値が一定となるように制御してい
ることから、その時々の負荷電流（即ち検出電圧Ｖｓ）
の大きさは、その時々の直流入力電圧の電圧値に基づい
て変化する。詳述すると、直流入力電圧が高い時、負荷
電流の波高値は高くなり相対的に検出電圧Ｖｓも高くな
り、直流入力電圧が低い時には負荷電流の波高値は低く
なり検出電圧Ｖｓも低くなる。

【００１１】従って、直流入力電圧が低い時の電圧値に
対して基準電圧値を決めた場合、直流入力電圧が高くな
って負荷電流（検出電圧Ｖｓ）の波高値が高くなると、
検出電圧Ｖｓが直ちにその基準電圧値に到達してしまう
頻度が高くなる。即ち、不必要な過電流制限制御が頻繁
になされるおそれがあり、所定の実効値の交流出力電圧
を得ることができない。

【００１２】反対に、直流入力電圧が高い時の電圧値に
対して基準電圧値を決めた場合、直流入力電圧が低くな
って負荷電流（検出電圧Ｖｓ）の波高値が低くなると、
検出電圧Ｖｓがその基準電圧値に到達しなくなって過電
流制限制御がなされなくなり、スイッチング素子ＳＷ１
〜ＳＷ４の破壊や交流出力電圧の過剰供給となる。

【００１３】本発明の目的は、上記問題点を解消するた
めになされたものであって、直流入力電圧の値が変化し
ても、その時々の値に応じて最適な過電流制限制御を行
うことができるＤＣ−ＡＣインバータを提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、その時々で値が変化する直流入力電圧を一定の
実効値の交流電圧に変換し、その交流電圧を負荷に供給
するＤＣ−ＡＣインバータにおいて、前記負荷の負荷電
流を検出しその時の負荷電流を負荷検出信号として出力
する過電流検出回路と、前記直流入力電圧の値に応じて
変化する値を過電流制限基準信号として出力する基準値
設定回路と、前記負荷検出信号及び基準信号を入力し、
両信号を比較して負荷検出信号値が基準信号の値以上に
なった時、過電流制限制御のための指令信号を出力する
判定回路とを備えた。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のＤＣ−ＡＣインバータの基準値設定回路が複数の抵抗
を直列に接続した分圧回路で構成され、一端はＤＣ−Ａ
Ｃインバータのプラス入力端子に接続され他端は接地さ
れたものであり、前記直流入力電圧を分圧した分圧電圧
を過電流制限基準信号とした。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のＤＣ−ＡＣインバータの過電流検出回路がＤＣ−ＡＣ
インバータのマイナス入力端子にされた抵抗で構成さ
れ、その端子間電圧を負荷検出信号とした。

【００１７】請求項１の発明によれば、基準値設定回路
はその時々で変化する直流入力電圧の値に応じて変化す
る値となる過電流制限基準信号を出力する。従って、判
定回路は、その時々で変化する直流入力電圧の値に応じ
て変化する過電流制限信号を使用して負荷検出信号と比
較する。そして、判定回路は負荷検出信号値が過電流制
限基準信号の値以上になった時、過電流制限制御のため
の指令信号を出力する。

【００１８】従って、直流入力電圧の値が変化に基づい
て負荷電流が変化しても、その変化に対応して常に最適
な過電流制限制御を行うことができる。請求項２の発明
によれば、基準値設定回路を複数の抵抗を直列に接続し
た分圧回路で構成したので、非常に簡単な構成で過電流
制限基準信号を生成することができる。

【００１９】請求項３の発明によれば過電流検出回路を
マイナス入力端子にされた抵抗で構成したので、非常に
簡単な構成で負荷検出信号を生成することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明を具体化した一実施形
態を図１及び図２に従って説明する。尚、説明の便宜
上、図３に示したＤＣ−ＡＣインバータと共通の部分に
ついては符号を同じにして詳細な説明は省略し、相違部
分について説明する。

【００２１】図１において、ＤＣ−ＡＣインバータは、
そのプラス入力端子ｃとマイナス入力端子ｄとの間にそ
の時々で値が変化する直流入力電圧Ｖｘを入力する。過
電流検出回路を構成する電流検出抵抗Ｒｓは、マイナス
入力端子ｄに接続されていて、その抵抗Ｒｓの端子間電
圧を負荷検出信号ＳＶｓとして判定回路を構成するコン
パレータ２１に出力する。

【００２２】基準信号設定回路を構成する分圧回路は、
２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２を有している。抵抗Ｒ１，Ｒ２は
直列に接続され、その直列回路は一端が前記プラス入力
端子ｃに接続され、他端が接地されている。従って、抵
抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなる分圧回路は、その時々
で値が変化する直流入力電圧Ｖｘが印加される。そし
て、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値で決まる両抵抗Ｒ１，
Ｒ２との接続部分の分圧電圧は直流入力電圧Ｖｘの値が
変化するとそれに比例して変化する。この分圧電圧は過
電流制限基準信号ＳＶｘとしてコンパレータ２１に出力
される。

【００２３】判定回路を構成するコンパレータ２１は、
反転入力端子に前記負荷検出信号ＳＶｓを入力し、非反
転入力端子に過電流制限基準信号ＳＶｘを入力する。コ
ンパレータ２１は、両信号を比較して負荷検出信号ＳＶ
ｓが過電流制限基準信号ＳＶｘの値以上になった時反転
動作して過電流制限制御のためのＬレベルの指令信号Ｓ
Ｃをスイッチング制御回路２２に出力する。

【００２４】スイッチング制御回路２２はＬレベルの指
令信号ＳＣに応答して第１〜第４半導体スイッチング素
子ＳＷ１〜ＳＷ４をオフさせるための駆動信号ＩＳ１〜
ＩＳ４を生成し対応する第１〜第４半導体スイッチング
素子ＳＷ１〜ＳＷ４に出力する。

【００２５】又、スイッチング制御回路２２は、Ｌレベ
ルの指令信号ＳＣを入力していないとき、前記直流入力
電圧Ｖｘの値に基づいて第１〜第４半導体スイッチング
素子ＳＷ１〜ＳＷ４をデューティ制御するための駆動信
号ＩＳ１〜ＩＳ４を出力する。スイッチング制御回路２
２は交流出力電圧の実効値が一定となるようにその時々
の直流入力電圧Ｖｘの値に対する各組の駆動信号ＩＳ１
〜ＩＳ４のデューティ比を設定し出力する。因みに、直
流入力電圧Ｖｘの値が小さい時、駆動信号ＩＳ１〜ＩＳ
４のデューティ比は大きな値となり、直流入力電圧Ｖｘ
の値が大きい時、駆動信号ＩＳ１〜ＩＳ４のデューティ
比は小さな値となる。

【００２６】次に、上記のように構成されたＤＣ−ＡＣ
インバータの作用について説明する。今、直流入力電圧
Ｖｘが低いと、それに比例して駆動信号ＩＳ１〜ＩＳ４
のデューティ比は大きな値となる。その時、図２の領域
Ｄ１に示すように負荷１１に流れる負荷電流Ｉｄは波高
値は小さくデューティ比が大きい波形となる。この時、
過電流制限基準信号ＳＶｘの値も直流入力電圧Ｖｘが低
いことから小さい。

【００２７】一方、直流入力電圧Ｖｘが高いと、それに
比例して駆動信号ＩＳ１〜ＩＳ４のデューティ比は小さ
な値となる。その時、図２の領域Ｄ２に示すように負荷
１１に流れる負荷電流Ｉｄは波高値は高くデューティが
小さい波形となる。この時、過電流制限基準信号ＳＶｘ
の値も直流入力電圧Ｖｘが高いことから大きくなる。

【００２８】このように本実施形態によれば、直流入力
電圧Ｖｘが変化して、その負荷電流Ｉｄの波高値が、即
ち負荷検出信号ＳＶｓの値が変化しても、直流入力電圧
Ｖｘの変化に対応して過電流制限基準信号ＳＶｘの値も
変化するようにした。従って。不必要な過電流制限制御
が頻繁に行われたり、必要な時に過電流制限制御がされ
なかったりするといったことはなくなり、常に最適な過
電流制限制御を行うことができる。

【００２９】又、本実施形態では、両抵抗Ｒ１，Ｒ２の
直列回路にて過電流制限基準信号ＳＶｘを生成した。従
って、過電流制限基準信号ＳＶｘは非常に簡単な回路構
成にて生成することができる。同様に、マイナス入力端
子ｄに接続した電流検出抵抗Ｒｓにて負荷検出信号ＳＶ
ｓを生成した、従って、負荷検出信号ＳＶｓは非常に簡
単な回路構成で生成することができる。

【００３０】発明の実施の形態は、上記のものに限定さ
れるものではなく、以下のように実施していもよい。 ○上記実施形態では、第１〜第４半導体スイッチング素
子ＳＷ１〜ＳＷ４について特に限定しなかったが、駆動
信号ＩＳ１〜ＩＳ４にてオン・オフ制御されるものであ
れば例えばＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジス
タ等で具体化してもよい。

【００３１】○上記実施形態では、ＤＣ−ＡＣインバー
タは単相交流のインバータであったが、３相交流のイン
バータに応用してもよい。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、直流入
力電圧の値が変化に基づいて負荷電流が変化してもその
直流入力電圧の変化に対応して常に最適な過電流制限制
御を行うことができる優れた効果を有する。

【００３３】請求項２の発明によれば、請求１の発明の
効果に加えて、非常に簡単な構成で過電流制限基準信号
を生成することができる優れた効果を有する。請求項３
の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、簡単
な構成で負荷検出信号を生成することができる優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化したＤＣ−ＡＣインバータの電
気回路図。

【図２】負荷電流の波高値と過電流制限基準信号との関
係を示す図。

【図３】従来のＤＣ−ＡＣインバータの電気回路図。

【符号の説明】

１１…負荷、２１…判定回路を構成するコンパレータ、
２２…スイッチング制御回路、Ｒｓ…過電流検出回路を
構成する電流検出抵抗、Ｒ１，Ｒ２…基準信号設定回路
を構成する分圧回路、ＳＶｓ…負荷検出信号、Ｖｘ…直
流入力電圧、ＳＶｘ…過電流制限基準信号、ＳＣ…指令
信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その時々で値が変化する直流入力電圧
   を一定の実効値の交流電圧に変換し、その交流電圧を負
   荷に供給するＤＣ−ＡＣインバータにおいて、 前記負荷の負荷電流を検出しその時の負荷電流を負荷検
   出信号として出力する過電流検出回路と前記直流入力電
   圧の値に応じて変化する値を過電流制限基準信号として
   出力する基準値設定回路と、 前記負荷検出信号及び基準信号を入力し、両信号を比較
   して負荷検出信号値が基準信号の値以上になった時、過
   電流制限制御のための指令信号を出力する判定回路とを
   備えたＤＣ−ＡＣインバータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＤＣ−ＡＣインバー
   タにおいて、 前記基準値設定回路は、複数の抵抗を直列に接続した分
   圧回路であって、一端はＤＣ−ＡＣインバータのプラス
   入力端子に接続され、他端は接地されたものであり、前
   記直流入力電圧を分圧した分圧電圧を過電流制限基準信
   号としたものである。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＤＣ−ＡＣインバー
   タにおいて、 前記過電流検出回路はＤＣ−ＡＣインバータのマイナス
   入力端子に接続された抵抗であって、その端子間電圧を
   負荷検出信号としたものである。