JPS6364574A - インバ−タの制御回路 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＷＭ制御されるインバータの交流出力に含
まれる直流分を小さくするインバータ制御回路に関する
ものである。

（従来の技術） ＰＷＭ制御インバータの従来の二輌を第６図に示す。

第６図において、直流電源１はＰｖＮ制御されるインバ
ータ２を介して交流に変換され、変圧器３で電圧レベル
を合わせて負荷５に電力を供給する。

スイッチ４は負荷５への電力を開閉し、コンデンサ１５
はインバータ２の出力する交流電圧に含まれる高調波を
除去するために設けられている。

変圧器３の出力電圧は電圧変成器７で検出さ九、電圧基
準回路８で設定された電圧基準と増幅器９で比較増幅さ
れ、さらに増幅器ｌＯを介して三角波発生器１１の三角
波と比較回路１２で比較されてＰＷＭ信号を発生し、こ
れによってインバータ２をＰＷＭ制御する。

変圧器３の一次側に直流分が流れると変圧器３に飽和が
生じてインバータ２を構成するトランジスタに過大電流
が流れるので、主流検出器６および直流分検出回路１３
を用いて直流分電じ）εを検出し、直流分電流がゼロに
なるように増幅器１０にフィードバックしている。

しかしながら従来の直流分検出回路１３はフィルタ回路
を用いて直流分を取出しているので応答が遅いという問
題がある。

負荷の変動がゆるやかな場合には第６図の回路でも変圧
器３に流入する直流分を検出して直流分がゼロになるよ
うに制御することが可能であるが、計算機などを負荷と
するＵＰＳ　（無停電電源装置）の場合には、負荷５は
整流器出力をコンデンサで平滑する直流電源となるので
、スイッチ４で負荷を投入したとき第２図（ａ）に示す
ような直流分りを含んだ投入電流が過渡的に流れ、また
負荷に半波整流回路が存在する場合も直流分電流が流れ
る。

この直流分は変圧器３の二次側に流れる電流であり、こ
れを打消す方向に変圧器３の一次側に直流分が流れるの
で、変圧器の偏磁防止のため直流分を除去するよう制御
するには変圧器二次に流れる直流分が原因となる変圧器
の一次側直流分に対して応答することは逆効果である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、変圧器の一次側に接続されたインバータ回路
の動作遅れなどによる直流分は除去して偏磁現象を防止
すると共に、変圧器二次側の直流分による一次側直流分
に対しては応答しない合理的なインバータの制御回路を
提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明は、変圧
器の一次側電流または一次側電圧を時定数の大きなフィ
ルタを通した出力をゼロ点比較器によってロジックレベ
ルに変換し、このロジックレベルの″１′′と“０″の
幅の差をＰい制御回路にフィードバックしてインバータ
の直流分を除去するようにしたものである。

すなわち変圧器−次電流をゼロ点比較器によってロジッ
クレベルに変換すると変圧器二次側負荷の原因によって
流れる直流分を検出することなく、変圧器−次側原因に
よ、る直流分を上記ロジックの″１″と“０”の幅を比
較することで間接的に検出し、これをインバータのＰυ
Ｎ制御回路にフィードバックすることによってインバー
タの’Ｂ−Ｓ＜Ｌ分を除去することができる。

また変圧器−次側電圧を時定数の大きなフィルタを介し
て取り出し、インバータの基本渡分を減衰させて直流分
を等制約に増幅し、これをゼロ点比較器でロジックレベ
ルに変換することによっても直流分を検出することがで
きる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図１こ示す。第６図と同一部分
は同一番号を付しているので、その説明は省略する。

第１図において、変圧器３の一次側電流は電流検出器６
によって検出され、ゼロ点比較器１７によってゼロクロ
ス点を検出してロジックレベルに変換し、差検出器１８
がロジック“１″と１１０１＋の幅の差を検出すること
しこよって直流偏磁分を検出し、積分器１９−を介して
増幅器１０にフィードバックする。

次に第１図のシＪ作を第２図に示す波形図を参照して説
明する。

第２図（ａ）は負荷を投入したときなどのように過度的
な直流分りを含んでいる掛台であり、ゼロ点比較器１７
の出力は第２％（ｂ）に示すように交流電流の電流方向
のみを検出してＭｉ流の大きさ１士検出していないので
、波形を積分器１９で積分してもゼロであり直流偏磁分
は検出しない。

一方、第２図（Ｃ）に示すような直流分を含んでいる場
合は、ゼロ点比較器１７の出力は第２図（ｄ）に示すよ
うに（＋）の幅と（−）の幅が異なり、積分器１９はそ
の差分を積分して増Ｍ器１０にフィードバックし、ＰＷ
Ｈによってインバータ出力の直流偏磁分がゼロになるよ
うに制御する。

本発明の他の実施例を第３図に示す。

第３図において、変圧器３の一次電圧はフィルタ２０お
よびゼロ点比較器１７を介してロジック信号に変換され
、さらにフォトカプラ２１で絶徐して抵抗２２にロジッ
ク信号ｖ２□を発生させ、　ロジックインバータ２７．
２８、抵抗２３．２４．２５．２６および演算増幅器２
９による差動演算によってロジックの“１″と“０″の
幅を比較して差信号Ｖｚ”ｒを出力し、　これを第１図
の積分器１９にフィードバックしてインバータ出力の直
流分がゼロになるようにＰｕＭ制御を行う。

この場合の動作波形は第・１図に示すようになり、フィ
ルタ２０の出力ｖ、、ｏの直流分と電流分が適当な比率
になるようにフィルタ定数を定め、ゼロ点比較器によっ
てロジック信号■□１を得ている。

例えば変圧器３の一次電圧を１００■、定格電流をＩＯ
Ａとすると、−次巻線の抵抗分は０．１オ一ム程度であ
り、インバータ出力電圧の直流分が１％すなわち１ｖと
すると（インバータのスイッチング素子や駆動回路の動
作時間の差がＰＷＭ方式ではスイッチング回数だけ加算
されるので一般に１％以上の直流分発生は珍らしくない
）、直流電流分は１ｖ÷０．１オームすなわち１０アン
ペアとなり、直流分が定格電流分だけ流れるのでこのま
まではインバータの半導体や変圧器の利用率は半減する
。

フィルタ２０の定数と直流分検出特性の関係を第５図に
示す。直流分Ｖｏｃと検出電圧Ｖ２．の特性はフィルタ
２０によってインバータ出力周波数の基本波分電圧を減
衰させるレニ従ってｇ−＋ｆように検出ゲインが上昇す
る。

直流分が１％まで含んでいることを検出する場合は基本
周波数分の電圧を１％程度まで減衰させることによって
検出ゲインを高くすることが可能であり、この信号をフ
ィードバックすることによって直流分を０．０１％程度
以下の低い値に制御することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＰＷＭ制御インバ
ータの変圧器−次側の電流方向の幅を比較し、通電幅が
等しくなるようにＰＷＭをフィードバック制御している
ので、変圧器二次側の原因による直流分に影響されるこ
となく変圧器−次側の直流分を除去することができる。

従って変圧器二次側に半波整流による直流分発生や負荷
開閉に併う過渡的直流分による影響を受けることなく変
圧器の偏磁を防ぐことができ、これによって変圧器の磁
束密度を高く設計して小形軽量とするばかりでなく、励
磁電流を少くすることによって効率の向上をはかり、さ
らに直流偏磁によってインバータの半導体素子に流九る
電流が増大することを防止して半導体素子の選定を経済
的に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図の動作説明図、第３図は本発明の他の実施例を示す、
系統図、第４図および第Ｓ図は第３図の動作説明図、第
６図は従来のＰＩＪＭインバータの一例を示す系統図で
ある。 １・・・直流電源　　　　２・・インバータ３・・・変
圧器　　　　　４・・・スイッチ５・・・負荷　　　　
　　６・・・電流検出器７・・・電圧変成器　　　８・
・・電圧基準回路９．１０・・・増幅器　　　１１・・
・三角波発生器１２・・・比較器　　　　　１３・・・
直流分検出回路１５・・・コンデンサ　　　１７・・・
ゼロ点比較器１８・・・差検出器　　　　１９・・・積
分器２０・・・フィルタ　　　　２１・・・フォトカプ
ラ２２〜２６・・・抵抗　　　　２７．２８・・・ロジ
ックインバータ（８７３３）代フＰ人弁理士　猪　役　
祥　晃（ほか１名）第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＰＷＭ制御されるインバータの出力電流の直流分をゼロ
   クロス検出器を介してロジック出力の“１”期間と“０
   ”期間との差として検出する直流分検出回路と、上記直
   流分検出回路の出力をＰＷＭ制御回路にフィードバック
   して上記出力電流の直流分をゼロに制御する直流分除去
   回路を備えたことを特徴とするインバータの制御回路。