JPS6347072B2 - - Google Patents

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JPS6347072B2
JPS6347072B2 JP56041716A JP4171681A JPS6347072B2 JP S6347072 B2 JPS6347072 B2 JP S6347072B2 JP 56041716 A JP56041716 A JP 56041716A JP 4171681 A JP4171681 A JP 4171681A JP S6347072 B2 JPS6347072 B2 JP S6347072B2
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JP
Japan
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inverter
voltage
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current
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JP56041716A
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English (en)
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JPS57156681A (en
Inventor
Katsuji Iida
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6347072B2 publication Critical patent/JPS6347072B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H02M7/505Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電力を交流電力に変換するインバ
ータに係り、特に電流形インバータと電圧形イン
バータとを組合せ用いブリツジ接続した電圧制御
可能なブリツジインバータの改良に関する。
一般にインバータを大別する場合電圧形インバ
ータと電流形インバータに分類する方法が用いら
れる。これら電圧形インバータ、電流形インバー
タの基本回路構成は第1図a,bのように示され
る。図中E1,E2は被変換直流電源、ZLは負荷、
CR1,CR2は制御整流素子(以下単に素子とい
う)、D1,D2は帰還整流器、C1,C2は平滑用コン
デンサ、Lは平滑用リアクトルを示している。ま
たかかる電圧形インバータおよび電流形インバー
タそのものには電圧制御能力をもたないが、これ
を第2図に示す如く第1図aのものを組合せ用い
てブリツジ接続することにより、インバータ自体
に電圧制御能力をもたせることが知られている。
かくの如き点に着目し本出願は前記ブリツジイ
ンバータの改良に関する出願、例えば特開昭51−
81935号「インバータ装置」を提案している。す
なわち第3図例に示す如く、電流形インバータと
電圧形インバータとの交流出力を負荷ZLに対して
並列に接続構成してなるものである。ここで素子
CR1,CR2,CR3,CR4は外部制御信号によりオ
ンオフを行うことのできる素子であり、トランジ
スタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTOサイ
リスタ)、強制転流手段をもつサイリスタ等が相
当する。
本発明は上述したような点に鑑みて、電流形イ
ンバータと電圧形インバータのそれぞれの直流端
子を直列接続しかつ交流端子を結合用変圧器を介
して接続せしめ、各インバータおよび変圧器の容
量を大巾に低減し得る格別なインバータ装置およ
び制御方法を提供することにある。以下本発明を
図面に基づいて説明する。
第4図は本発明が適用された一例の単相インバ
ータ構成を示すものであり、平滑リアクトルLお
よぎ素子CR1,CR2,CR1′,CR2′からなる回路よ
り単相の電流形インバータを構成するとともに、
素子CR3,CR4,CR3′,CR4′とこれらの素子にそ
れぞれ逆並列接続される帰還整流器D3,D4
D3′,D4′と平滑コンデンサCから単相の電圧形イ
ンバータを構成する。なお前記電流形インバータ
は負荷側の交流電圧により転流する他励式インバ
ータあるいは強制転流回路(図示せず)を具備す
る自励式インバータのいずれであつてもよい。さ
らにこれら電流形インバータの負極端子NIと電
圧形インバータの正極端子PVが接続され、電流
形インバータの正極端子PIと電圧形インバータの
負極端子NV間に被変換直流電源Eを接続し、電
流形インバータと電圧形インバータとを直列に接
続してなる。さらにまた電流形インバータおよび
電圧形インバータの交流端子からそれぞれ結合用
変圧器(以下単に変圧器という)Tの電流形イン
バータ巻線および電圧形インバータ巻線に接続
し、この変圧器Tの負荷巻線から交流出力端に導
出されて負荷ZLが接続される構成となつている。
第5図は第4図に示す回路構成において電流形
インバータの素子を電圧形インバータの素子に対
して電気角γだけ進ませ制御する方式(進み制御
方式)の場合における素子制御信号と各部の電圧
電流の波形を示したものである。
つぎにかかる実施例のインバータ動作および特
性につき、変圧器Tの巻線比を(負荷巻線:電圧
形インバータ巻線:電流形インバータ巻線)=
(1:1:n)として具体的に説明する。
さて電圧形インバータの直流電圧VDと出力電
圧eINVは、出力電圧eINVが素子CR3,CR3′,CR4
CR4′により一義的に決められて波高値のVDであ
る矩形波となり第5図ホのようになる。また交流
出力端の出力電圧eLも変圧器Tの巻線比より出力
電圧eINVと全く同じになる。
さらに電流形インバータの交流端子には波高値
nVDの矩形波が供給されることとなり、期間に
てCR1,CR1′の導通から電流形インバータの直流
電圧vDは(−nVD)になり、期間において交流
電圧が極性反転してvDは(+nVD)となる。また
期間になるにCR2,CR2′が導通するためvD
(−nVD)となり、期間になると交流電圧が再
び極性反転するのでvDは(+nVD)となる。この
ように期間から期間までで動作周期の1サイ
クルを終了し、その直流電圧vDは第5図チのよう
に示されるものになる。このvDの平均電圧と前記
直流電圧VDを加算したものが被変換直流電源E
により与えられる入力電圧E0と等しい状態のと
きにインバータ動作が平衡している場合であつ
て、(1)式のように示される。
したがつてVDつまり波高値VDの矩形波交流と
してのeLはγの値によつて決定され、インバー
タ自体で電圧制御が可能となるものであることが
わかる。またかくの如き電圧制御によれば、その
出力波形を変化させることをせず、パルス幅制御
方式による電圧制御の如き高調波成分の変動があ
るという不具合を解消することができる。さらに
(1)式よりVDしたがつてeLの制御がγを固定し入
力電圧E0を変化させることによつても可能であ
ることがわかる。
つぎに素子CR1,CR1′の電圧を考えるに、期間
,において導通してその両端電圧が零であ
り、期間でCR2,CR2′の導通より(−nVD)の
逆電圧が印加されることになり、期間では交流
電圧の極性反転により(+nVD)の順電圧が印加
されて第5図ヘのようになる。また素子CR2
CR2′についてもその対称性から波形が第5図ヘ
と全く同一となつて位相がπだけ遅れたものにな
り、第5図トのように示される。このようにして
進み制御方式では素子CR1,CR1′,CR2,CR2′に
サイリスタを採用しても期間,における逆電
圧が保証されるため、強制転流回路がなくても転
流可能となる。そして素子CR1,CR1′,CR2
CR2′にターンオフ時間が短かい高速サイリスタ
を使用する必要がなくなるものとすることができ
る。
つぎにまた入力と出力との電力関係をみるに、
いま電流形インバータの出力電流iDの波形を第5
図ヌしたがつて波高値ID、負荷ZLを純抵抗負荷と
して第5図リしたがつて波高値ILにより、電圧形
インバータの直流電流iCの波形を求めるに第5図
ヲとなる。ここで平滑コンデンサCのVDは平衡
状態において一定であるのでその流入・流出する
電流の平均が零でなければならない。つまりつぎ
に示す(2)式となる。
0=(IL+nID)γ+(IL−nID)(π
−γ)−ID・π/π……(2) (1)、(2)式より E0ID=VDIL ……(3) となり、負荷電力PL(PL=VDIL)は入力電力PD
(PD=E0ID)と等しくなることがわかる。そして
この負荷電力PLは、電流形インバータの交流出
力から{1+n−(2γn/π)}・(VDID)と、電流
形インバータの直流電流iDが電圧形インバータに
加えられることによつて発生する電力(VDID)と
により供給されることになる。
このことを交流出力電圧のeLに対する各部電流
の関係をベクトル図で示すと、基本波成分につき
第6図のようになる。すなわち第6図は負荷有効
電力を電流形インバータと電圧形インバータの双
方にて分担することを示すものであり、各インバ
ータ容量がそれだけ軽減し得るものとなることを
示している。なおこれまで進み制御方式に基づき
説明したが、遅れ制御方式についても全く同一特
性となる。ただし素子CR1,CR1′,CR2,CR2′の
転流の際逆電圧が印加されない点が異なり、サイ
リスタ使用において強制転流手段を必要とするも
のになる。
かくの如き実施例のものは、簡単な回路構成か
らなる電流形インバータと、電源として多大な公
知の利点をもつ電圧形インバータとを組合せ用い
て電圧制御可能なインバータを実現するものであ
る。特に電流形インバータと電圧形インバータを
結合する変圧器部分の巻線比のnを適当に選ぶこ
とにより、直流電圧VDを素子等使用部品の定格
を考慮して最適な電圧レベルに設定でき、車両用
インバータの如き被変換直流電源部分の電圧が外
的条件から一義的に決められるような適用におい
ても経済的なインバータを提供できるものであ
る。
第7図は本発明による他の例の三相インバータ
構成を示すものである。すなわち第7図に示すも
のは、三相構成の電流形インバータと電圧形イン
バータのそれぞれをスターデルタ接続の結合用変
圧器T′によつて結合した実施例であつて、これ
ら被変換直流電源E′、電流形インバータ部分およ
び電圧形インバータ部分のそれぞれは慣用技術で
あり、また第4図に示す如き直列接続構成例から
も詳細説明は省略する。
またインバータの出力諸特性は前述した如く電
圧形インバータのものと同一のものであり、かか
る特性を得る各種出力回路技術を本発明に置換で
きることは言うまでもなく、本発明の要旨を変え
ない範囲で適用されることは明らかである。その
一例としての多重形インバータによる波形改善例
の回路概要は第8図のように示される。すなわち
第8図に示すものは複数の電圧形インバータ部分
が並設されてなり、このものは第7図装置例の如
く各インバータの交流端子部分を結合用変圧器
T1,T2を介して接続してなるものである。また
かくの如き多重回路によれば出力電圧に含まれる
高調波の最低次数を第11調波とすることができる
ことが知られている。
以上説明したように本発明によれば、電流形イ
ンバータと電圧形インバータとを組合せ用いて効
果的にインバータ特性を発揮し、小型軽量化が図
れる装置および制御方式を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電圧形インバータおよび電流形
インバータの基本構成を示す回路図、第2図およ
び第3図はそれぞれ公知のブリツジインバータ例
を示す回路図、第4図は本発明による一例の単相
インバータ構成を示す回路図、第5図、第6図は
第4図の説明のための制御信号と各部波形を示す
図、ベクトル図、第7図は本発明による他の例の
三相インバータ構成を示す回路図、第8図は多重
形インバータ適用例を示す回路図である。 E,E′,E″……被変換直流電源、L,L′,
L″……平滑用リアクトル、CR,CR′……制御整
流素子(素子)、D,D′……帰還整流器、C,C′,
C″……平滑用コンデンサ、ZL……負荷、T,
T′……結合用変圧器(変圧器)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平滑用リアクトルと複数個の制御整流素子と
    を備えてなる電流形インバータ、複数個の制御整
    流素子と複数個の帰還整流器と直流端子間に接続
    される平滑用コンデンサとにより構成される電圧
    形インバータのそれぞれの直流端子を直列に接続
    するとともに、各交流端子を結合用変圧器を介し
    て接続するようにしたことを特徴とするインバー
    タ装置。 2 平滑用リアクトルと複数個の制御整流素子と
    を備えてなる電流形インバータ、複数個の制御整
    流素子と複数個の帰還整流器と直流端子間に接続
    される平滑用コンデンサとにより構成される電圧
    形インバータのそれぞれの直流端子を直列に接続
    するとともに、各交流端子を結合用変圧器を介し
    て接続し、前記電流形インバータの交流出力電流
    と該電流形インバータの交流出力端電圧との位相
    を制御することにより、または前記電流形インバ
    ータの交流出力電流と該電流形インバータの交流
    出力端電圧との位相を所定の値に保持しかつ被変
    換直流電源の電圧を制御することにより、負荷端
    電圧もしくは前記電圧形インバータの直流入力端
    電圧または交流出力端電圧を制御するようにした
    ことを特徴とするインバータ制御方法。
JP56041716A 1981-03-24 1981-03-24 Inverter device and controlling method thereof Granted JPS57156681A (en)

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JPS57156681A JPS57156681A (en) 1982-09-28
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JPS6026466A (ja) * 1983-07-20 1985-02-09 Toyo Electric Mfg Co Ltd 電力変換装置の制御方式
JP2008089103A (ja) 2006-10-03 2008-04-17 Smc Corp 手動切換弁

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