JPS63178768A - インバ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、出力電圧の制御により、負荷変動率の低減化
を図ったインバータに関する。

（従来技術） 従来から一般のインバータにおける出力電圧は、インバ
ータの出力端に接続された負荷の大きさに関係なく、一
定になるように制御されている。

ところが、現実には、負荷が大きくなると、入力電源電
圧の平滑回路部の平滑能力には限界があることから、入
力電源の供給不足の区間が発生し、この供給不足区間で
は、インバータ出力が定格通り得られず、出力不足とな
る傾向にある。この現象に関し、第８図に負荷の大きさ
と出力電圧の関係を示す。同図において、従来のインバ
ータの出力特性は破線で示すごとく、負荷が重くなるに
従つて出力電圧は低下する。

（発明の目的） 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、インバー
タ回路の出力電圧を負荷の大きさに応じて変動させるこ
とにより、負荷が重くなった場合に発生するインバータ
入力電力の供給不足による出力電圧の低下を補償し、出
力電圧の負荷変動率の低減を図ったインバータを提供す
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、インバータ回路に流れる電流を検出するカレ
ントトランスと、このカレントトランスの出力を整流平
滑した出力と所定のレベルの基準値とを比較する過負荷
制御用比較回路と、この比較回路の出力を受けてインバ
ータ回路の出力電流が所定のレベル以上のとき、インバ
ータ回路の動作を停止させるように制御するスイッチン
グパルス発振回路を備えてなるインバータにおいて、イ
ンバータ回路の出力電圧レベルを検出し、出力電圧が所
定レベル以上のとき、この出力電圧がそれ以上に上昇し
ないように前記スイッチングパルス発振回路に作用する
レベル検出回路と、前記カレントトランスの出力信号に
基き、前記レベル検出回路の検出レベルを前記出力信号
の大きさに比例して変更するレベル変更手段を設けたイ
ンバータにある。

この構成により、負荷が重くなった場合、インバータ回
路の出力電圧を検出するレベル検出回路の検出レベルが
上がり、したがってインバータ回路の出力電圧が、本来
、制御されるべき出力レベル以上に上り、入力電力の供
給不足区間における出力レベルの低下を補うことができ
る。

（実施例） 第１図に本発明の実施例にかかるインバータのブロック
構成、第２図に具体的回路構成をそれぞれ示している。

以下、両図を対照しながら説明する。

交流入力（例えばＡＣｌｏｏＶ）は、雑音防止回路Ａを
経て整流回路（第２図のダイオードブリッジ）Ｂで全波
整流され、かつ突入電流防止回路Ｃを介して平滑回路Ｄ
（第２図の電解コンデンサＤ）に加えられ、ここで平滑
化される。この平滑回路りにはスイッチング回路Ｅが接
続され、このスイッチング回路Ｅによるスイッチング動
作により、前記平滑回路りで平滑化された直流電力がパ
ルス化されて、後述のインバータ回路の主トランス（高
周波トランス）Ｆに一次入力として加えられる。

スイッチング回路Ｅは、第２図における二個のパワース
イッチング素子１，２から成り、このスイッチング回路
Ｅの入力側がスイッチング制御パルス増幅回路Ｇを介し
てスイッチングパルス発振回路Ｈに接続されている。こ
のスイッチングパルス発振回路Ｈは、第２図の制御部３
に含まれる増幅回路（図示せず）と、抵抗４，５．６と
コンデンサ７とによって構成され、スイッチングパルス
信号を発生する。スイッチング制御パルス増幅回路Ｇは
、このスイッチングパルス信号をスイッチング回路Ｅに
制御信号として入力するもので、第２図における二個の
反転器８，９と、四個のトランジスタ１０，１１，１２
．１３とによって構成される。なお、第１図において破
線で囲まれた部分は、第２図の制御部３とその周辺回路
を示す。

前記主トランスＦの出力は、出力整流回路Ｉで整流され
、かつ出力平滑回路Ｊで平滑化されて直流出力として負
荷（図示せず）に加えられる。主トランスＦは、第２図
において、センタータップ状に形成された二つの一次巻
線１４．１５と、二つつの二次（出力）巻線１６．１７
、それに補助出力巻線１８とから成っている。また、出
力整流回路Ｉは一対の整流器１９．２０から成り、出力
平滑回路Ｊはチョークコイル２１と電解コンデンサ２２
とから成っている。

これら主トランスＦ１出力整流回路１１出力平滑回路Ｊ
によってインバータ回路Ｋが構成され、このインバータ
回路Ｋに流れる電流が電流検出器としてのカレントトラ
ンスＬによって検出される。

このカレントトランスＬは、スイッチング回路Ｅの出力
側に接続された二つの一次巻線２，３．２４と、一つの
二次（出力）巻線２５とを有し、スイッチング回路出力
、すなわちインバータ回路にの入力電流がこのカレント
トランスＬの二次巻線２５に取出される。さらに、この
カレントトランスＬの出力側（二次巻線２５）に、第２
図の抵抗２６とコンデンサ２７とから成る高周波減衰回
路（低周波通過形ＣＲフィルタ回路）Ｍが接続され、カ
レントトランスＬの出力にあられれる高周波成分がこの
高周波減衰回路Ｍで除去された後、平滑回路Ｎで平滑化
され、かつレベル調整調整回路０によりレベル調整され
て過負荷制御用比較回路Ｐに入力されるようになってい
る。

かくしてカレントトランス出力がら高周波成分が取除か
れることにより、インバータ動作モードの違いや回路定
数のバラツキ等によるカレントトランス出力のバラツキ
が小さくおさえられることとなる。

また、前記平滑回路Ｎは、第２図における整流器２８と
コンデンサ２９とから成り、レベル調整回路０は二つの
分圧抵抗３０．３１から成り、過負荷制御用比較回路Ｐ
は、第２図において、制御部３内の演算増幅器３２と、
この増幅器３２に所定レベルの基準入力を与える分圧抵
抗３３．３４と、同増幅器３２のフィードバックループ
に設けられた抵抗３５．３６およびコンデンサ３７から
成っている。

この過負荷制御用比較回路Ｐにより、前記カレントトラ
ンスＬによって検出されたインバータ回路にの電流が基
準値と比較され、その比較結果がスイッチングパルス発
振回路Ｈに入力される。これにより、インバータ回路Ｋ
が過電流状態となった場合に、スイッチングパルス発振
回路Ｈの作動が停止して、インバータの過負荷が防止さ
れる。

なお、スイッチングパルス発振回路Ｈには、過負荷制御
用比較回路Ｐからの出力のほか、電圧制御回路Ｑ１過熱
防止回路Ｒ１ソフトスタート回路Ｓの各出力が入力され
る。すなわち、電圧制御回路Ｑからは、出力平滑回路Ｊ
に接続されたレベル検出回路Ｔの出力に基づくインバー
タ出力（過電圧）信号が、過熱防止回路Ｒからは加熱信
号が、ソフトスタート回路Ｓからは交流電源投入時（過
渡時）のスタート信号がそれぞれ入力され、これら各信
号により、スイッチングパルス発振回路Ｈが作動制御さ
れて、インバータが保護される。

レベル検出回路Ｔは、第２図の抵抗３８．．３９および
フォトカプラの投光器４０とその直列抵抗４１とトラン
ジスタ４２とツェナーダイオード４３とによって構成さ
れ、出力電圧が所定の大きさを越えると投光器４０が発
光するようになっている。また、電圧制御回路Ｑは、フ
ォトカプラの受光器４４と抵抗４５とから成り、前記投
光器４０の発光に伴ない受光器４４が導電することによ
り抵抗４５の端子間電圧が上昇し、スイッチングパルス
発振回路Ｈのデユーティが下がってインバータ出力が低
下する。一方、前記電圧が所定のレベル以下になると、
スイッチングパルス発振回路Ｈが、インバータ出力が増
加する方向に制御される。

こうして、インバータ出力が所定のレベルに保たれる。

過熱防止回路Ｒは、第２図において、温度センサとして
働くダイオード４６．４７と、このダイオード４６．４
７にバイアスを与える抵抗４８と、ダイオード４６．４
７の順方向電圧と比較すべき基準電圧をつくるための抵
抗４９，５０．５１と、過熱防止動作にヒステリシスを
もたせるための基準電圧微小シフト用の抵抗５２、それ
に抵抗５３゜５４およびコンデンサ５５、前記基準電圧
とダイオード端子間電圧とを比較するための制御部３内
の演算増幅器５６によって構成され、この増幅器５６が
過熱信号を出力したときにスイッチングパルス発振回路
Ｈの作動が停止する。

ソフトスタート回路Ｓは、第２図の制御部３に含まれる
演算増幅器（図示せず）と、整流器５７゜５８と、コン
デンサ５９．６０と、前記電圧制御回路Ｑに含まれる抵
抗４５とによって構成される。

このソフトスタート回路Ｓは、交流電源投入の過渡時、
およびスイッチングパルス発振回路Ｈの電　・源の立上
がり時に、制御部３の出力が一時的に７１イレベルにな
るため、このときにインバータ入力パワーが急激に大き
な値となるのを防止し、スイッチング回路Ｅを過負荷か
ら守る。

また、第１図におけるドロッパー形電源回路Ｕは、第２
図において、抵抗６１．６２と、トランジスタ６３と、
整流器６４と、ツェナーダイオード６５と、電解コンデ
ンサ８５とによって構成され、交流電源投入の過渡時に
、一時的にスイッチングパルス発振回路Ｈの電源として
働く。

スパイク電圧吸収回路Ｖは、第２図の抵抗６６゜６７、
コンデンサ６８，６９、整流器７０，７１、それに抵抗
７２．７３およびコンデンサ７４，７５から成り、主ト
ランスＦの一次巻線１４．１５でのスイッチング動作に
伴なうスパイク状高電圧がこのスパイク電圧吸収回路Ｖ
で吸収される。これによって、スイッチング回路Ｅが過
電圧から保護される。

整流平滑クリップ回路Ｗは、主トランスＦの出力側に接
続され、第２図における整流器７６と抵抗７７とツェナ
ーダイオード７８とによって構成され、この回路Ｗの出
力がスイッチング制御パルス増幅回路Ｇおよびスイッチ
ング回路Ｅに電源として加えられる。

突入電流防止回路Ｃは、第２図において、サイリスタ７
９と、これに並列に接続された抵抗８０、それに第１図
中のサイリスタゲート回路Ｙを構成する抵抗８１、コン
デンサ８２、主トランスＦの補助出力巻線１８、整流器
８３、抵抗８４によって構成されている。

そして、本発明ではインバータの出力端に接続された負
荷１００が重くなった場合の出力低下を防止するために
、前記レベル検出回路Ｔに、その検出レベルをカレント
トランスＬの出力信号の大きさに比例して変更するレベ
ル変更手段Ｘを付設している。すなわち、このレベル変
更手段Ｘはレベル検出回路Ｔのトランジスタ４２に直列
に挿入された抵抗１０１と、この抵抗１０１と直列であ
って、抵抗４１と投光器４０とトランジスタ４２とツェ
ナーダイオード４３の直列回路と並列に接＝　１２− 続された抵抗１０２とフォトカプラの受光器１０３の直
列枝路と、平滑回路Ｎのコンデンサ２９と並列に接続さ
れ、前記フォトカプラの受光器１０３に対する投光器１
０４と抵抗１０５の直列枝路とからなる。

ここで、負荷が軽い場合と重い場合の平滑回路りの出力
（コンデンサＤの端子間電圧）とインバータ回路にの出
力電圧の特性について第５図、第６図を用いて説明する
。同図から判るように、負荷が重くなり、インバータの
入力電流も出力負荷電流も大きくなると、入力の平滑回
路りのコンデンサの端子間電圧は平滑不十分となり、入
力交流電源の周期と同期して脈動し、同様に出力電圧も
脈動する。なお。第６図において、破線ρ０は第２図の
抵抗１０１の抵抗値が零のとき、実線ρ１は本発明によ
る第２図の抵抗１０１の抵抗値が零でないときであり、
これについては後述する。

レベル検出回路Ｔは、前述した通り、出力（負荷）電圧
が所定レベル以上になるとトランジスタ４２が導通して
、フォトカプラの発光器４２．受光器４４を介して、ス
イッチングパルス発振回路Ｈに働きかけ、そのスイッチ
ング動作を停止させ、負荷電圧が所定レベル以上に上昇
しないように作用する。そこで、本発明は、トランジス
タ４２に直列に挿入された抵抗１０１に流れる電流の大
きさが変わることにより、トランジスタ４２のバイアス
を可変、し得ることに着目し、抵抗１０２．フォトカプ
ラの受光器１０３を経て抵抗１０１に流れる電流を変え
て、負荷電圧の制御レベルを変えることができるように
したものである。

一方、カレントトランスＬの出力を整流平滑化した信号
は、平滑回路Ｎのコンデンサ２９に現れ、このコンデン
サ２９の端子間電圧は、第７図に示すように負荷電流に
比例している。ゆえに、このコンデンサ２９に並列に接
続したフォトカプラの発光器１０４の電流、したがって
、受光器１０３に流れる電流も負荷電流に比例する。

このようにして、フォトカプラの受光器１０３を経由し
て、抵抗１０１に流れる電流が負荷電流に比例すること
により、負荷電圧の制御レベルは＝　１４− 負荷電流の大きさに比例して上昇する要素をもっことに
なる。すなわち、負荷電圧の制御レベルが負荷電流に比
例的に変わる変化分を含むこと、つまり、抵抗１０１に
よるトランジスタ４２のバイアスの変化分をもたせるこ
とにより、負荷電圧は、第６図の実線ρ１で示すごとく
、一部の区間で負荷が軽い場合の値を越えることになる
。この負荷電圧が高くなる部分は、負荷電圧が低い部分
を埋め合わす作用をする。したがって、負荷が重くなる
に伴なって、入力電力の平滑不足が原因で生じる負荷電
圧の低下現象を緩和することができる。

すなわち、第８図の実線で示すごとく、前述した破線で
示す従来のインバータの出力特性に比し、負荷が重くな
っても出力電圧の低下傾向は解消される。

ところで、上記実施例ではカレントトランスＬを主トラ
ンスＦの入力側に接続した場合を例にとって説明したが
、本発明は、第３図および第４図に示すように、カレン
トトランスＬを主トランスＦの出力側に接続した場合に
も上記同様に実施す＝　１５− ることかできる。第３図および第４図はともに、第１図
および第２図との比較において接続替えすべき部分のみ
を示し、第３図のａ　−ｆ点は第１図のａ　−ｆ点と対
応し、第４図の４〜７点は第２図の４〜７点と対応する
。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、インバータ回路の出力電
圧レベルを検出するレベル検出回路が、インバータ回路
動作を司るスイッチングパルス発振回路に、出力電圧が
所定レベル以上に上昇しないように作用し、かつ、イン
バータ回路に流れる電流を検出するカレントトランスの
出力信号に応じて前記レベル検出回路の検出レベルを変
更するようにしているので、過負荷保護の効果をもっと
同時に、負荷が重くなったときに、レベル検出回路の検
出レベルが上り、したがってインバータの入力電力の供
給不足区間において生じる出力電圧の低下を補償するこ
とができ、出力電圧の負荷変動率を低減することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるインバータのブロック
構成図、第２図は同インバータの回路図、第３図は本発
明の他の実施例による部分ブロック構成図、第４図は同
部分の回路図、第５図は同上インバータにおける負荷の
大きさによる平滑回路出力の特性図、第６図は同様の出
力電圧の特性図、第７図は負荷電流と第２図のコンデン
サ２９の端子間電圧の特性図、第８図は本発明と従来の
インバータの負荷の大きさと出力電圧の特性図である。 Ｆ・・・主トランス、Ｋ・・・インバータ回路、Ｌ・・
・カレントトランス、Ｐ・・・過負荷制御用比較回路、
Ｈ・・・スイッチングパルス発振回路、Ｔ・・・レベル
検出回路、Ｘ・・・レベル変更手段、１００・・・負荷
、１０１．１０２，１０５・・・抵抗、１０３，１０４
・・・フォトカプラの受光器２発光器。 特許出願人　　　　　　　松下電工株式会社代　理　人
　　　　　　　弁理士　小谷悦司同　　　　　　　　　
弁理士　長１）正向　　　　　　　　　弁理士　板谷康
夫−１７＝ 第　　３　　図 第　　４　　図 じ′　　　　リ　　／−６６ ・　ｎ　ｉｚ　１１６Ｍ〒償ｙ 第　　６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータ回路に流れる電流を検出するカレントト
   ランスと、このカレントトランスの出力を整流平滑した
   出力と所定のレベルの基準値とを比較する過負荷制御用
   比較回路と、この比較回路の出力を受けてインバータ回
   路の出力電流が所定のレベル以上のとき、インバータ回
   路の動作を停止させるように制御するスイッチングパル
   ス発振回路を備えてなるインバータにおいて、インバー
   タ回路の出力電圧レベルを検出し、出力電圧が所定レベ
   ル以上のとき、この出力電圧がそれ以上に上昇しないよ
   うに前記スイッチングパルス発振回路に作用するレベル
   検出回路と、前記カレントトランスの出力信号に基き、
   前記レベル検出回路の検出レベルを前記出力信号の大き
   さに比例して変更するレベル変更手段を設けたことを特
   徴とするインバータ。 ２、カレントトランスは、インバータ回路の主トランス
   の一次電流を検出するよう設けられたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のインバータ。 ３、カレントトランスは、インバータ回路の主トランス
   の二次電流を検出するよう設けられたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のインバータ。