JPS6333386B2 - - Google Patents

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JPS6333386B2
JPS6333386B2 JP55102819A JP10281980A JPS6333386B2 JP S6333386 B2 JPS6333386 B2 JP S6333386B2 JP 55102819 A JP55102819 A JP 55102819A JP 10281980 A JP10281980 A JP 10281980A JP S6333386 B2 JPS6333386 B2 JP S6333386B2
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JP
Japan
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chopper
transistor
output
transistors
voltage
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JP55102819A
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JPS5728575A (en
Inventor
Shinichi Ishikawa
Kazuo Hirose
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5728575A publication Critical patent/JPS5728575A/ja
Publication of JPS6333386B2 publication Critical patent/JPS6333386B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルス幅変調(PWM)方式のイン
バータの制御方式に関するものである。
高調波成分を低減するために、インバータの出
力パルス幅を実質的に固定し、この出力パルス幅
中に多数の高周波パルスを含ませ、出力電圧の調
整をインバータの出力パルス幅を変化させずに、
インバータの出力パルス幅の中に含ませた多数の
高周波パルスの幅を変化させることによつて行う
方式を、本願発明者等は特願昭55−53312号(特
開昭56−150973号)で提案した。この方式によれ
ばインバータの出力パルス幅が固定されるので、
高調波成分の変動を抑えることが出来る。そこ
で、第1図に示す電流帰還制御を行う形式のイン
バータを作つた。このように構成すれば、自己帰
還駆動となるので、効率が高くなる。ところが誘
導性負荷の場合、チヨツパ出力ライン間で短絡が
生じるという問題が生じた。
このインバータを説明すると、直流電源1に
は、チヨツパ回路2が接続され、このチヨツパ出
力ライン3,4間にブリツジインバータ5が接続
されている。チヨツパ回路2は、直流電源1の一
方の出力ライン1aに直列接続されたトランジス
タ6と、これに並列接続されたダイオード7と、
トランジスタ6を断続駆動するための比較回路8
と、鋸歯状波発生回路9と、電圧制御信号を入力
させる制御信号回路10とから成り、鋸歯状波と
制御信号とを比較回路8で比較し、この出力でチ
ヨツパトランジスタ6を駆動するように構成され
ている。
インバータ5は、第1及び第2のチヨツパ出力
ライン3,4と第1及び第2の交流出力端子1
1,12との間にブリツジ型に接続された第1、
第2、第3、及び第4のトランジスタ13,1
4,15,16を有し、また各トランジスタ13
〜16に逆並列になるように接続された第1、第
2、第3、及び第4のダイオード17,18,1
9,20を有する。またこのインバータ5は一般
にCTドライブと呼ばれている電流帰還によるベ
ース駆動を行うために、各トランジスタ13〜1
6に直列に接続された第1、第2、第3、及び第
4の帰還巻線21,22,23,24を有する。
尚第1及び第2の帰還巻線21,22は、第1の
トランス25の磁心に共通に巻装され、また第3
及び第4の帰還巻線23,24は、第2のトラン
ス26の磁心に共通に巻装されている。第1〜第
4のトランジスタ13〜16のベース・エミツタ
間には、第1、第2、第3、及び第4のベース駆
動巻線27,28,29,30が夫々接続され、
この内、第1及び第2のベース駆動巻線27,2
8は第1のトランス25の磁心に共通に巻装さ
れ、第3及び第4のベース駆動巻線29,30は
第2のトランス26の磁心に共通に巻装されてい
る。更に、第1のトランス25には第1のベース
制御巻線31が設けられ、第2のトランス26に
は第2のベース制御巻線32が設けられている。
そして、この実施例ではセンタタツプ形式でベー
ス制御を行うために、第1のベース制御巻線31
のセンタタツプに抵抗33を介して直流電源34
が接続され、この直流電源34と抵抗33と巻線
31の上半分31aと第1のスイツチ素子35と
によつて選択的に第1の閉回路が形成され、また
直流電源34と抵抗33と巻線31の下半分31
bと第2のスイツチ素子36とで選択的に第2の
閉回路が形成されるように構成されている。また
第2のベース制御巻線32のセンタタツプにも抵
抗39を介して直流電源40が接続され、この直
流電源40と抵抗39と巻線32の上半分32a
と第3のスイツチ素子37とによつて選択的に第
3の閉回路が形成され、また直流電流40と抵抗
39と巻線32の下半分32bと第4のスイツチ
素子38とによつて選択的に第4の閉回路が形成
されるように構成されている。尚、トランジスタ
から成る第1〜第4のスイツチ素子35〜38に
はダイオード41,42,43,44が夫々並列
接続されている。また交流出力端子11,12間
には交流モータから成る誘電性負荷45が接続さ
れている。
上述の如く構成された回路では、チヨツパ回路
2の出力ライン3,4に得られる第2図Aに説明
的に示す例えば4kHzの繰返し周波数のチヨツパ
出力電圧を平滑せずにそのままインバータ回路に
供給する。この結果、インバータ5の交流出力端
子11,12間には、第2図Fに説明的に示すよ
うな断続した出力電圧が例えば60Hzで得られる。
第2図Fではt1〜t4期間に3個のパルスが示され
ているのみであるが、実際には、例えば4kHzの
周波数の断続パルスが含まれる。インバータ5の
出力パルス幅は高調波成分が出来るだけ少なくな
るような幅に予め設定され、この幅は一定に保た
れる。このため、第1〜第4のスイツチ素子35
〜38のオン・オフ期間は、第2図B〜Eに示す
如く固定されている。
今、t1時点で、第1及び第4のスイツチ素子3
5,38をオン、第2及び第3のスイツチ素子3
6,37をオフにすると、第1のトランス25に
於いては電源34と抵抗33と巻線31の上半分
31aと第1のスイツチ素子35とから成る第1
の閉回路が形成され、第1のベース駆動巻線27
に第1のトランジスタ13をオンにする電圧が誘
起し、第2のベース駆動巻線28に第2のトラン
ジスタ14をオフにする電圧が誘起する。また第
2のトランス26に於いては、電源40と抵抗3
9と巻線32の下半分32bと第4のスイツチ素
子38とによる第4の閉回路が形成され、第4の
ベース駆動巻線30に第4のトランジスタ16を
オンにする電圧が誘起し、第3のベース駆動巻線
29に第3のトランジスタ15をオフにする電圧
が誘起する。この結果、第1及び第4のトランジ
スタ13,16がオンになり、コレクタ電流即ち
負荷電流が流れる。この結果、第1及び第4の帰
還巻線21,24にも負荷電流が流れ、第1及び
第4のベース駆動巻線27,30に負荷電流に応
じた電圧が誘起し、自己帰還によるベース電流の
供給が開始する。
t4時点で第2及び第3のスイツチ素子36,3
7もオンにすれば、第1のトランス25に於いて
は、第1のベース制御巻線31と第2のスイツチ
素子36とダイオード41とから成る閉回路が形
成され、第1の帰還巻線21で帰還されていた電
流は上記閉回路を流れるようになり、第1のベー
ス駆動巻線27に対する正帰還が消滅し、トラン
ジスタ13がオフになる。また第2のトランス2
6に於いては、第2のベース制御巻線32と第3
のスイツチ素子37とダイオード44とから成る
閉回路が形成され、第4の帰還巻線24で帰還さ
れていた電流は上記閉回路を流れるようになり、
第4のベース駆動巻線30に対する正帰還が消滅
し、トランジスタ16がオフになる。
t5〜t6期間に於いては、第2及び第3のトラン
ジスタ14,15が、t1〜t4期間に於ける第1及
び第4のトランジスタ13,16と同様に制御さ
れる。このため、出力端子11,12間には第2
図Fに示す出力電圧が得られる。
ところで、出力端子11,12に抵抗負荷を接
続した場合には、原理的に、第1及び第4のトラ
ンジスタ13,16が蓄積効果でオンしている期
間に第2及び第3のトランジスタ14,15がオ
ンになることはない。また第2及び第3のトラン
ジスタ14,15の蓄積効果でオンしている期間
に於いて、第1及び第4のトランジスタ13,1
6がオンすることはない。ところが、負荷45が
モータのように誘導性負荷となると、誘導分に蓄
積されたエネルギーの放出動作に基づいて、この
期間のみオンすることがある。今、第2図のt1
t2期間に於いて、第1及び第4のトランジスタ1
3,16がオンしており、t2〜t3期間でチヨツパ
回路2からの供給電圧が消滅すれば、負荷45に
蓄えられたエネルギーが、負荷45とダイオード
19と第1のトランジスタ13と第1の帰還巻線
21とから成る閉回路と、負荷45と第4のトラ
ンジスタ16と第4の帰還巻線24とダイオード
18とから成る閉回路とで放出される。このた
め、第1及び第4のトランジスタ13,16に流
れていた負荷電流がt2時点で1/2に減少し、第1
の帰還巻線21の電流も当然1/2となり、この巻
線21に生じるLdi/dt(但しiは電流、Lは巻線 21のインダクタンス、tは時間)による電圧
で、第2のベース駆動巻線28に第2のトランジ
スタ14をオンにする向きの電圧が誘起し、第2
図Gのt2〜t3に示す如くトランジスタ14がオン
になる。上記巻線21の電圧は、第1のベース駆
動巻線27に第1のトランジスタ13をオフにす
る向きの電圧を誘起するが、第1のトランジスタ
13は蓄積効果を有するために、直ちにオフにな
らない。従つて、第1のトランジスタ13と第2
のトランジスタ14との両方が同時にオンしてい
る間にチヨツパ用トランジスタ6がオンして直流
電源1が接続されると、トランジスタ13,14
で短絡回路が形成され、トランジスタ13,14
が破壊する。このような現象は勿論第3及び第4
のトランジスタ15,16でも起る。
上述の如き欠点は、第1図のチヨツパ出力ライ
ン3,4間にダイオードを接続し、更にこのダイ
オードとインバータ5との間にリアクトルを接続
することによつて解決することが可能である。こ
のように構成すると、リアクトルの誘導作用によ
り電流を持続させることが可能となり、負荷4
5、トランジスタ16、巻線24、新しく設けた
上記ダイオード、新しく設けたリアクトル、トラ
ンジスタ13、及び巻線21から成る回路に於い
て電流が流れ、巻線21,24の電流が連続し、
巻線21,24でLdi/dt=0となつてトランジス タ14,15をオンさせる電圧が発生しない。し
かし、リアクトルを使用するので、高価格とな
る。
そこで、本発明の目的は、リアクトルを使用し
ないで短絡を防止することが可能なインバータの
制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明は、直流電圧
を断続すると共に、断続されたパルスのデユテイ
比の制御で出力電圧を調整するように構成された
チヨツパ回路と、前記チヨツパ回路の一方のチヨ
ツパ出力ラインと一方の交流出力端子との間に接
続された第1のトランジスタと、前記チヨツパ回
路の他方のチヨツパ出力ラインと一方の交流出力
端子との間に接続された第2のトランジスタと、
前記一方のチヨツパ出力ラインと他方の交流出力
端子との間に接続された第3のトランジスタと、
前記他方のチヨツパ出力ラインと前記他方の交流
出力端子との間に接続された第4のトランジスタ
と、前記第1、第2、第3、及び第4のトランジ
スタに夫々直列に接続された第1、第2、第3、
及び第4の帰還巻線と、前記第1及び第2の帰還
巻線に共通の第1のトランスで結合され且つ前記
第1及び第2のトランジスタのベース・エミツタ
間に夫々接続された第1及び第2のベース駆動巻
線と、前記第3及び第4の帰還巻線に共通の第2
のトランスで結合され且つ前記第3及び第4のト
ランジスタのベース・エミツタ間に夫々接続され
た第3及び第4のベース駆動巻線と、前記第1及
び第2のベース駆動巻線に前記第1のトランスで
結合された第1のベース制御巻線と、前記第3及
び第4のベース駆動巻線に前記第2のトランスで
結合され第2のベース制御巻線と、前記一方のチ
ヨツパ出力ラインと前記一方の交流出力端子との
間に前記第1のトランジスタと逆の極性で接続さ
れた第1のダイオードと、前記他方のチヨツパ出
力ラインと前記一方の交流出力端子との間に前記
第2のトランジスタと逆の極性で接続された第2
のダイオードと、前記一方のチヨツパ出力ライン
と前記他方の交流出力端子との間に前記第3のト
ランジスタと逆の極性で接続された第3のダイオ
ードと、前記他方のチヨツパ出力ラインと前記他
方の交流出力端子との間に前記第4のトランジス
タと逆の極性で接続された第4のダイオードと、
を具備して前記第1、第2、第3、及び第4のト
ランジスタを高調波成分が低減されるようにパル
ス幅制御した交流電圧を一対の前記交流出力端子
に供給するように構成したインバータ回路で、前
記交流電圧を調整する際に、前記チヨツパ回路か
ら得られる断続した直流出力電圧の休止期間の幅
が前記第1、第2、第3、及び第4のトランジス
タの蓄積時間以下にならないよう制御することを
特徴とするインバータの制御方法に係わるもので
ある。
上記本発明によれば、断続直流出力電圧の休止
期間がトランジスタの蓄積時間以下にならないよ
うに制御するので、次の断続直流出力電圧が印加
された時に一対のトランジスタによる短絡回路が
形成されることを阻止することが出来る。また電
流帰還形式にインバータ5を形成したので効率の
向上が可能になる。
以下、第3図及び第4図を参照して本発明の実
施例に係わるインバータについて述べる。但し、
第3図で符号1〜45で示すものは、第1図で同
一符号で示すものと実質的に同一であるので、そ
の説明を省略する。
第3図に於いては、電圧制御に基づいてチヨツ
パ出力電圧の休止期間がトランジスタ13〜16
の蓄積時間(数μs)以下になることを制限するた
めに、禁止パルス発生回路46が設けられ、この
出力と鋸歯状波発生回路9の出力とが抵抗47と
48とを介して結合されている。
鋸歯状波発生回路9からは第4図Aの鋸歯状波
電圧がチヨツパの周期に対応して例えば4kHzの
繰返し周波数で発生し、また禁止パルス発生回路
46からは第4図Bに示す如く鋸歯状波電圧に同
期して所定パルス幅Tの禁止パルスが発生する。
尚禁止パルスの幅Tはトランジスタ13〜16の
蓄積時間より少し長い時間に設定され、またパル
スの高さ(振幅)は鋸歯状電圧の振幅よりも大き
く設定され、またパルス発生位置は鋸歯状電圧の
終端に設定されている。第4図Aの鋸歯状波電圧
と第4図Bの禁止パルスとを合成すれば第4図C
に示すように突出部分49を有する基準電圧50
が得られる。この基準電圧50は比較回路8に入
力し、制御信号回路10から付与されている制御
電圧51と比較され、第4図Dに示す如く比較回
路8の出力は制御電圧51が基準電圧50よりも
高くなつた期間に対応して低レベルとなる。第4
図C,Dから明らかなように、例えば出力電圧が
低いことに応答して出力電圧を上昇させるため
に、制御電圧51のレベルが高くなれば、休止期
間t1〜t3,t4〜t5,t6〜t7の幅は小さくなり、デユ
テイ・フアクタ即ちデユテイ比は大きくなる。し
かし、制御電圧51のレベルがE1〜E2の間は、
休止期間が禁止パルスの幅Tに固定される。そし
て、制御電圧51のレベルがE2以上になると、t8
〜t9期間に示す如く休止期間は消滅し、デユテイ
比が100%となる。
上述の如く、本方式では、休止期間が蓄積時間
よりも少し長く設定された一定時間Tよりも短か
くなることがないので、第1及び第2のトランジ
スタ13,14が共に導通している間にチヨツパ
出力電圧が発生することが制限され、トランジス
タ13,14による短絡回路が形成されなくな
る。同様にトランジスタ15,16による短絡回
路も形成されなくなる。従つて、トランジスタ1
3〜16の破壊を容易且つ確実に防止することが
出来る。また電流帰還でインバータ5をドライブ
しているので、効率が高くなる。
以上、本発明の実施例について述べたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、更に変形可
能なものである。例えば、禁止期間Tを設けるた
めに、第4図Cに示す如く突出部分49を設けず
に、例えばレベルE1で基準電圧50をスライス
した状態としてもよい。要するに、禁止期間Tに
対応した時間幅の平坦部分を鋸歯状波電圧の各三
角波の終端に設ければよい。また実施例ではt8
t9期間に示すように、制御電圧51が基準電圧5
0よりも高くなるようにしたが、突出部分49の
高さを高くしてこのような状態が生じないように
してもよい。また3相ブリツジインバータ、更に
多相のインバータにも勿論適用可能である。また
ベース制御巻線31,32をセンタタツプ形成と
したが、ブリツジインバータの出力巻線とし、2
つのスイツチ素子35,36の代りにブリツジ接
続した4個のスイツチ素子を使用し、4個のスイ
ツチ素子のオン・オフによつてベース制御信号を
形成してもよい。またインバータ5の出力パルス
幅を第4図Fに示すようにt1〜t4とせずに、第5
図に示す如くπ期間に複数のパルス群P1〜P5
発生させ例えば5次、7次高調波を除去するよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するためにインバータの
基本的構成を示す回路図、第2図は第1図のイン
バータの各部の状態を示す波形図、第3図は本発
明の実施例に係わるインバータの回路図、第4図
は第1図のA〜D点の状態を示す波形図である。
第5図は変形例の交流出力電圧を示す波形図であ
る。 尚図面に用いられている符号に於いて、1は直
流電源、2はチヨツパ回路、3,4は出力ライ
ン、5はインバータ、8は比較回路、9は鋸歯状
波発生回路、10は制御信号回路、13は第1の
トランジスタ、14は第2のトランジスタ、15
は第3のトランジスタ、16は第4のトランジス
タ、17,18,19,20はダイオード、2
1,22,23,24は帰還巻線、25は第1の
トランス、26は第2のトランス、27は第1の
ベース駆動巻線、28は第2のベース駆動巻線、
29は第3のベース駆動巻線、30は第4のベー
ス駆動巻線、31に第1のベース制御巻線、32
は第2のベース制御巻線、46は禁止パルス発生
回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電圧を断続すると共に、断続されたパル
    スのデユテイ比の制御で出力電圧を調整するよう
    に構成されたチヨツパ回路と、 前記チヨツパ回路の一方のチヨツパ出力ライン
    と一方の交流出力端子との間に接続された第1の
    トランジスタと、 前記チヨツパ回路の他方のチヨツパ出力ライン
    と一方の交流出力端子との間に接続された第2の
    トランジスタと、 前記一方のチヨツパ出力ラインと他方の交流出
    力端子との間に接続された第3のトランジスタ
    と、 前記他方のチヨツパ出力ラインと前記他方の交
    流出力端子との間に接続された第4のトランジス
    タと、 前記第1、第2、第3、及び第4のトランジス
    タに夫々直列に接続された第1、第2、第3、及
    び第4の帰還巻線と、 前記第1及び第2の帰還巻線に共通の第1のト
    ランスで結合され且つ前記第1及び第2のトラン
    ジスタのベース・エミツタ間に夫々接続された第
    1及び第2のベース駆動巻線と、 前記第3及び第4の帰還巻線に共通の第2のト
    ランスで結合され且つ前記第3及び第4のトラン
    ジスタのベース・エミツタ間に夫々接続された第
    3及び第4のベース駆動巻線と、 前記第1及び第2のベース駆動巻線に前記第1
    のトランスで結合された第1のベース制御巻線
    と、 前記第3及び第4のベース駆動巻線に前記第2
    のトランスで結合された第2のベース制御巻線
    と、 前記一方のチヨツパ出力ラインと前記一方の交
    流出力端子との間に前記第1のトランジスタと逆
    の極性で接続された第1のダイオードと、 前記他方のチヨツパ出力ラインと前記一方の交
    流出力端子との間に前記第2のトランジスタと逆
    の極性で接続された第2のダイオードと、 前記一方のチヨツパ出力ラインと前記他方の交
    流出力端子との間に前記第3のトランジスタと逆
    の極性で接続された第3のダイオードと、 前記他方のチヨツパ出力ラインと前記他方の交
    流出力端子との間に前記第4のトランジスタと逆
    の極性で接続された第4のダイオードと、 を少なくとも具備して前記第1、第2、第3、及
    び第4のトランジスタを高調波成分が低減される
    ようにパルス幅制御した交流電圧を前記交流出力
    端子に供給するように構成した単相又は多相イン
    バータ回路で、前記交流電圧を調整する際に、前
    記チヨツパ回路から得られる断続した直流出力電
    圧の休止期間の幅が前記第1、第2、第3、及び
    第4のトランジスタの蓄積時間以下にならないよ
    うに制御することを特徴とする単相又は多相イン
    バータの制御方法。
JP10281980A 1980-07-26 1980-07-26 Control system of inverter Granted JPS5728575A (en)

Priority Applications (1)

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JP10281980A JPS5728575A (en) 1980-07-26 1980-07-26 Control system of inverter

Applications Claiming Priority (1)

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JP10281980A JPS5728575A (en) 1980-07-26 1980-07-26 Control system of inverter

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