JP2000245166A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JP2000245166A
JP2000245166A JP11043723A JP4372399A JP2000245166A JP 2000245166 A JP2000245166 A JP 2000245166A JP 11043723 A JP11043723 A JP 11043723A JP 4372399 A JP4372399 A JP 4372399A JP 2000245166 A JP2000245166 A JP 2000245166A
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voltage
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JP11043723A
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Hiroshi Usui
浩 臼井
Toru Ashikaga
亨 足利
Yuji Fujino
勇治 藤野
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ装置の起動時の交流負荷の誤動作
を防止する。 【解決手段】 本発明によるインバータ装置では、直流
変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力される
直流電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧VRDに満たない
起動時には、比較手段(55)により交流変換回路(14)の第
1及び第2のMOS-FET(8)、(9)のみを交互にオン
・オフ制御して整流制御回路(16)を駆動すると共に交流
変換回路(14)から負荷(15)に交流電力を供給しない。平
滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCが一定のレベルに達し
基準電源(51)の基準電圧VRD以上となるとき、比較手段
(55)により交流変換回路(14)の第1及び第4のMOS-
FET(8)、(11)並びに第2及び第3のMOS-FET
(9)、(10)を交互にオン・オフ制御し、交流変換回路(1
4)から負荷(15)に交流電力を供給する。したがって、イ
ンバータ装置の起動時の負荷(15)の誤動作を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインバータ装置、特
に起動時の交流負荷の誤動作を防止できるインバータ装
置に属する。
【0002】
【従来の技術】従来から広く使用されているインバータ
装置の回路図を図10に示す。このインバータ装置は、
直流変換回路(2)と、直流変換回路(2)の出力端子間に接
続される平滑コンデンサ(7)と、交流変換回路(14)と、
整流制御回路(16)とを備えている。直流変換回路(2)
は、橋絡(ブリッジ)接続された整流スイッチング手段
としての第1及び第2のサイリスタ(3)、(4)と第1及び
第2のダイオード(5)、(6)から構成され、第1及び第2
のサイリスタ(3)、(4)をオン・オフ制御することにより
単相の商用交流電源(1)から供給される商用交流電圧V
INを一定レベルの直流電圧VDCに変換する。交流変換回
路(14)は、橋絡接続された複数対の交流変換用スイッチ
ング素子としての2対の第1及び第2のMOS-FET
(8)、(9)並びに第3及び第4のMOS-FET(10)、(1
1)と、フィルタリアクトル(12)と、フィルタコンデンサ
(13)とを備え、2対の第1及び第2のMOS-FET
(8)、(9)並びに第3及び第4のMOS-FET(10)、(1
1)を一対毎に交互にオン・オフ制御することにより直流
変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力される
直流電圧VDCを単相の正弦波交流電圧VACに変換して負
荷(15)に供給する。整流制御手段としての整流制御回路
(16)は、交流変換回路(14)を構成する2対の第1及び第
2のMOS-FET(8)、(9)並びに第3及び第4のMO
S-FET(10)、(11)のオン・オフ動作により駆動さ
れ、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCに応じて直流変
換回路(2)の第1及び第2のサイリスタ(3)、(4)をオン
・オフ制御する。
【0003】交流変換回路(14)は、交流変換制御回路(1
7)と、第1及び第4の駆動回路(18)、(21)並びに第2及
び第3の駆動回路(19)、(20)と、駆動用電源(22)と、第
1のチャージポンプ回路(29)と、第2のチャージポンプ
回路(30)と、第3のチャージポンプ回路(31)とを備えて
いる。交流変換制御手段としての交流変換制御回路(17)
は、負荷(15)に供給される正弦波交流電圧VACに応じて
第1及び第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2及び
第3のMOS-FET(9)、(10)を交互にオン・オフ制御
するデューティ比可変の第1の駆動信号VG1及び第2の
駆動信号VG2を出力する。第1及び第4の駆動回路(1
8)、(21)並びに第2及び第3の駆動回路(19)、(20)は、
交流変換制御回路(17)から出力される第1の駆動信号V
G1及び第2の駆動信号VG2をそれぞれ第1及び第4のM
OS-FET(8)、(11)並びに第2及び第3のMOS-F
ET(9)、(10)の各ゲート端子に付与する。駆動用電源
(22)は、交流変換制御回路(17)並びに第1及び第3の駆
動回路(18)、(20)に駆動用の直流電圧VDRを供給する。
第1のチャージポンプ回路(29)は、ダイオード(23)及び
コンデンサ(26)から成り且つ第1のMOS-FET(8)の
オン期間中にコンデンサ(26)に充電された電圧を駆動用
電力として第2の駆動回路(19)に供給する。第2のチャ
ージポンプ回路(30)は、ダイオード(24)及びコンデンサ
(27)から成り且つ第3のMOS-FET(10)のオン期間
中にコンデンサ(27)に充電された電圧を駆動用電力とし
て第4の駆動回路(21)に供給する。第3のチャージポン
プ回路(31)は、ダイオード(25)及びコンデンサ(28)から
成り且つ第2のMOS-FET(9)のオン期間中にコンデ
ンサ(28)に充電された電圧を駆動用電力として整流制御
回路(16)に供給する。
【0004】図11に示すように、交流変換制御回路(1
7)は、基準正弦波発振器(32)と、誤差増幅器(33)と、三
角波発振器(34)と、PWMコンパレータ(35)と、第1の
駆動信号発生回路(36)と、反転器(37)と、第2の駆動信
号発生回路(38)と、交流変換制御回路(17)と駆動用電源
(22)との間に接続され且つオン時に交流変換制御回路(1
7)の各部に電力を供給するメインスイッチ(60)とを備え
ている。基準正弦波発振器(32)は、負荷(15)に供給され
る正弦波交流電圧VACの基準値を制御する基準正弦波信
号VRAを出力する。誤差増幅器(33)は、正弦波交流電圧
ACと基準正弦波発振器(32)の基準正弦波信号VRAとの
レベル差を検出する。三角波発振器(34)は、スイッチン
グ周波数を制御する例えば20kHzの基準三角波信号VT
を出力する。PWMコンパレータ(35)は、誤差増幅器(3
3)の誤差出力信号VAと三角波発振器(34)の基準三角波
信号VTとを比較してPWM変調信号VPWMを形成する。
第1の駆動信号発生回路(36)は、全てのMOS-FET
(8)〜(11)がオフ状態となる期間であるデッドタイムtD
をPWMコンパレータ(35)のPWM変調信号VPWMに付
加して第1の駆動信号VG1を形成する。反転器(37)は、
PWMコンパレータ(44)のPWM変調信号VPWMの反転
信号−VPWMを出力する。第2の駆動信号発生回路(38)
は、反転器(37)の出力信号−VPWMにデッドタイムtD
付加して第2の駆動信号VG2を形成する。
【0005】図12に示すように、整流制御回路(16)
は、ゲート制御信号発生回路(43)と、正負判定回路(44)
と、正負判定回路(44)の出力信号の反転信号を出力する
反転器(45)と、第1のANDゲート(46)と、第2のAN
Dゲート(47)とを備えている。ゲート制御信号発生回路
(43)は、電源入力端子(a)及びGND端子(b)間に直列接
続された2つの抵抗(39)、(40)と、ベース端子が抵抗(3
9)、(40)の接続点に接続されエミッタ端子が直流電圧入
力端子(c)に接続されコレクタ端子が抵抗(41)を介して
電源入力端子(a)に接続されたNPN型トランジスタ(4
2)とから成り、直流電圧入力端子(c)を介して入力され
る平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCのレベルに応じた
パルス幅のゲート制御信号VSGを出力する。正負判定回
路(44)は、商用交流入力端子(d)を介して入力される商
用交流電源(1)の商用交流電圧VINの極性が正であると
きに高(H)レベルの信号を出力し且つ負であるときに
低(L)レベルの信号を出力する。第1のANDゲート
(46)は、ゲート制御信号発生回路(43)のゲート制御信号
SGと正負判定回路(44)の出力信号との論理積信号を第
3の駆動信号VG3として駆動信号出力端子(e)を介して
出力する。第2のANDゲート(47)は、ゲート制御信号
発生回路(43)のゲート制御信号VSGと反転器(45)の出力
信号との論理積信号を第4の駆動信号VG4として駆動信
号出力端子(f)を介して出力する。
【0006】図13に示すように、第1の駆動回路(18)
は、一対の電源入力端子(g)及び(h)間に直列に接続され
たNPN型トランジスタ(48)及びPNP型トランジスタ
(49)を備えている。NPN型トランジスタ(48)及びPN
P型トランジスタ(49)のベース端子の接続点は、駆動信
号入力端子(i)に接続され、NPN型トランジスタ(48)
及びPNP型トランジスタ(49)のエミッタ端子の接続点
が駆動信号出力端子(j)に接続される。第2〜第4の駆
動回路(19)〜(21)も第1の駆動回路(18)と同一の構成を
有する。
【0007】図10に示すインバータ装置を駆動する際
に、メインスイッチ(60)をオンにして駆動用電源(22)か
ら交流変換制御回路(17)の各部に電力を供給すると、交
流変換制御回路(17)の第1の駆動信号発生回路(36)から
第1の駆動信号VG1が第1の駆動回路(18)及び第4の駆
動回路(21)に出力されると共に、第2の駆動信号発生回
路(38)から第2の駆動信号VG2が第2の駆動回路(19)及
び第3の駆動回路(20)に出力される。また、第1及び第
3の駆動回路(18)、(20)の各電源入力端子(g)及び(h)は
駆動用電源(22)に接続されているため、第1及び第3の
駆動回路(18)、(20)に駆動用の直流電圧VDRが印加さ
れ、交流変換制御回路(17)からの第1及び第2の駆動信
号VG1、VG2がそれぞれ第1及び第3の駆動回路(18)、
(20)に付与されているので、第1及び第3の駆動回路(1
8)、(20)を介して第1及び第3のMOS-FET(8)、(1
0)のゲート端子に制御電圧が印加される。このため、第
1及び第3のMOS-FET(8)、(10)が交互にオン・オ
フ動作を開始する。
【0008】第1のMOS-FET(8)がオン状態のと
き、駆動用電源(22)から第1のチャージポンプ回路(29)
のダイオード(23)、コンデンサ(26)を経て第1のMOS
-FET(8)に電流が流れ、第1のチャージポンプ回路(2
9)のコンデンサ(26)が駆動用電源(22)の電圧VDRまで充
電される。同様に、第3のMOS-FET(10)がオン状
態のとき、駆動用電源(22)から第2のチャージポンプ回
路(30)のダイオード(24)、コンデンサ(27)を経て第3の
MOS-FET(10)に電流が流れ、第2のチャージポン
プ回路(30)のコンデンサ(27)が駆動用電源(22)の電圧V
DRまで充電される。第1及び第2のチャージポンプ回路
(29)、(30)のコンデンサ(26)、(27)の各々に充電された
電圧VDRはそれぞれ第2及び第4の駆動回路(19)、(21)
に供給され、交流変換制御回路(17)からの第1及び第2
の駆動信号VG1、VG2がそれぞれ第4及び第2の駆動回
路(21)、(19)に付与されているので、第4及び第2のM
OS-FET(11)、(9)のゲート端子に制御電圧が印加さ
れ、第4及び第2のMOS-FET(11)、(9)が交互にオ
ン・オフ動作を開始する。
【0009】第2のMOS-FET(9)がオン状態のと
き、第1のチャージポンプ回路(29)のコンデンサ(26)か
ら第3のチャージポンプ回路(31)のダイオード(25)、コ
ンデンサ(28)を経て第2のMOS-FET(9)に電流が流
れ、第1のチャージポンプ回路(29)のコンデンサ(26)に
蓄積されていた電荷が第3のチャージポンプ回路(31)の
コンデンサ(28)に移り、コンデンサ(28)が駆動用電源(2
2)の電圧VDRまで充電される。このとき、第3のチャー
ジポンプ回路(31)のコンデンサ(28)に充電された電圧V
DRが整流制御回路(16)の電源入力端子(a)に供給されて
整流制御回路(16)は動作を開始し、直流電圧入力端子
(c)を介して入力される平滑コンデンサ(7)の直流電圧V
DCのレベルに応じたパルス幅のゲート制御信号VSGがゲ
ート制御信号発生回路(43)から出力される。また、商用
交流入力端子(d)を介して正負判定回路(44)に商用交流
電源(1)の商用交流電圧VINが入力され、商用交流電圧
INの極性が正又は負のとき、高レベル又は低レベルの
信号を出力する。正負判定回路(44)の出力信号は、直接
及び反転器(45)を介してそれぞれゲート制御信号発生回
路(43)のゲート制御信号VSGと共に第1及び第2のAN
Dゲート(46)、(47)に入力される。
【0010】商用交流電源(1)の商用交流電圧VINの極
性が正のときは、正負判定回路(44)から高レベルの信号
が出力されるため、第1のANDゲート(46)から出力さ
れる論理積信号はゲート制御信号発生回路(43)のゲート
制御信号VSGと等しくなり、平滑コンデンサ(7)の直流
電圧VDCのレベルに応じたパルス幅の第3の駆動信号V
G3が駆動信号出力端子(e)から出力される。一方、第2
のANDゲート(47)から出力される論理積信号は低レベ
ルとなるので、駆動信号出力端子(f)から出力される第
4の駆動信号VG4は低レベル一定となる。整流制御回路
(16)の駆動信号出力端子(e)、(f)から出力される第3及
び第4の駆動信号VG3、VG4はそれぞれ直流変換回路
(2)内の第1及び第2のサイリスタ(3)、(4)の各ゲート
端子に付与され、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDC
応じて第1のサイリスタ(3)がオン・オフ制御されると
共に第2のサイリスタ(4)がオフ状態となる。このと
き、商用交流電源(1)から第1のサイリスタ(3)、平滑コ
ンデンサ(7)及び第2のダイオード(6)の経路で電流が流
れ、平滑コンデンサ(7)が図示の極性で一定の電圧VDC
に充電される。逆に、商用交流電源(1)の商用交流電圧
INの極性が負のときは正負判定回路(44)から低レベル
の信号が出力されるため、第1のANDゲート(46)から
出力される論理積信号は低レベルとなり、駆動信号出力
端子(e)から出力される第3の駆動信号VG3は低レベル
一定となる。一方、第2のANDゲート(47)から出力さ
れる論理積信号はゲート制御信号発生回路(43)のゲート
制御信号VSGと等しくなるので、平滑コンデンサ(7)の
直流電圧VDCのレベルに応じたパルス幅の第4の駆動信
号VG4が駆動信号出力端子(f)から出力される。整流制
御回路(16)の駆動信号出力端子(e)、(f)から出力される
第3及び第4の駆動信号VG3、VG4はそれぞれ直流変換
回路(2)内の第1及び第2のサイリスタ(3)、(4)の各ゲ
ート端子に付与され、第1のサイリスタ(3)がオフ状態
となると共に平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCに応じ
て第2のサイリスタ(4)がオン・オフ制御される。この
とき、商用交流電源(1)から第2のサイリスタ(4)、平滑
コンデンサ(7)及び第1のダイオード(5)の経路で電流が
流れ、平滑コンデンサ(7)が図示の極性で一定の電圧V
DCに充電される。これにより、商用交流電源(1)の商用
交流電圧VINが直流変換回路(2)にて直流電圧に変換さ
れ、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して一
定レベルの直流電圧VDCが出力される。
【0011】直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を
介して出力される一定レベルの直流電圧VDCは、交流変
換回路(14)内の第1及び第4のMOS-FET(8)、(11)
並びに第2及び第3のMOS-FET(9)、(10)のオン・
オフ動作により交流電圧に変換され、フィルタリアクト
ル(12)及びフィルタコンデンサ(13)を介して負荷(15)に
正弦波交流電圧VACが供給される。負荷(15)に供給され
る正弦波交流電圧VACは、交流変換制御回路(17)内の誤
差増幅器(33)の反転入力端子(−)に入力され、誤差増
幅器(33)にて正弦波交流電圧VACと非反転入力端子
(+)に入力される基準正弦波発振器(32)の基準正弦波
信号VRAとのレベル差が検出され、このレベル差に応じ
て出力端子から誤差出力信号VAが出力される。誤差増
幅器(33)の誤差出力信号VAは、PWMコンパレータ(3
5)において三角波発振器(34)の基準三角波信号VTと比
較され、誤差出力信号VAと基準三角波信号VTとの関係
がVA>VTのときに低レベルとなり、VA<VTのときに
高レベルとなるパルス列信号がPWMコンパレータ(35)
から出力されPWM変調信号VPWMを形成する。PWM
コンパレータ(35)のPWM変調信号VPWMは、第1の駆
動信号発生回路(36)に直接入力されると共に反転器(37)
を介して第2の駆動信号発生回路(38)に入力され、各々
の駆動信号発生回路(36)、(38)にてデッドタイムtD
付加されてそれぞれ図14(A)及び(B)に示す第1及び
第2の駆動信号VG1、VG2が形成される。交流変換制御
回路(17)では、負荷(15)に供給される正弦波交流電圧V
ACが所定のレベルより高いと、パルス幅の狭い第1及び
第2の駆動信号VG1、VG2を形成して第1〜第4の駆動
回路(18)〜(21)から第1〜第4のMOS-FET(8)〜(1
1)に付与されるゲート出力のパルス幅を狭め、これによ
り、正弦波交流電圧VACのレベルを低減することができ
る。逆に、負荷(15)に供給される正弦波交流電圧VAC
所定のレベルより低いと、パルス幅の広い第1及び第2
の駆動信号VG1、VG2を形成して第1〜第4の駆動回路
(18)〜(21)から第1〜第4のMOS-FET(8)〜(11)に
付与されるゲート出力のパルス幅を広げ、これにより、
正弦波交流電圧VACのレベルを増大することができる。
したがって、交流変換制御回路(17)から出力される第1
及び第2の駆動信号VG1、VG2により、負荷(15)の正弦
波交流電圧VACに応じて交流変換回路(14)内の第1及び
第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2及び第3のM
OS-FET(9)、(10)が交互にオン・オフ制御され、フ
ィルタリアクトル(12)及びフィルタコンデンサ(13)を介
して高安定な単相の正弦波交流電力が負荷(15)に供給さ
れる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図10に示
す従来のインバータ装置では、小形・軽量化及び低コス
ト化を図るため、交流変換回路(14)の第1〜第4の駆動
回路(18)〜(21)、交流変換制御回路(17)及び直流変換回
路(2)の整流制御回路(16)の駆動用電力を1つの駆動用
電源(22)で賄っている。交流変換回路(14)内の第1及び
第3の駆動回路(18)、(20)の基準電位は駆動用電源(22)
の基準電位と共通であるため、駆動用電源(22)から直接
第1及び第3の駆動回路(18)、(20)に駆動用電力を供給
できる。しかし、第2及び第4の駆動回路(19)、(21)の
基準電位は駆動用電源(22)の基準電位と異なるため、駆
動用電源(22)からそれぞれ第1のチャージポンプ回路(2
9)及び第1のMOS-FET(8)並びに第2のチャージポ
ンプ回路(30)及び第3のMOS-FET(10)を介して第
2及び第4の駆動回路(19)、(21)に駆動用電力を供給し
ている。更に、第1のチャージポンプ回路(29)のコンデ
ンサ(26)の蓄積電荷を第2のMOS-FET(9)を介して
第3のチャージポンプ回路(31)のコンデンサ(28)に移す
ことにより、整流制御回路(16)の駆動用電力を得てい
る。このため、交流変換回路(14)の第1及び第4のMO
S-FET(8)、(11)並びに第2及び第3のMOS-FE
T(9)、(10)がオン・オフ動作を開始した後に整流制御
回路(16)が駆動され、これにより直流変換回路(2)から
平滑コンデンサ(7)を介して直流電圧V DCが出力され
る。したがって、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ
(7)を介して出力される直流電圧VDCが十分に立ち上が
り定常状態となる前に交流変換回路(14)が動作を開始す
るため、インバータ装置の起動時に低いレベルの正弦波
交流電圧VACが交流変換回路(14)から負荷(15)に供給さ
れる。この正弦波交流電圧VACは、負荷(15)が正常動作
する最低動作電圧より低いため、負荷(15)が誤動作する
原因となった。
【0013】そこで、本発明は起動時の交流負荷の誤動
作を防止できるインバータ装置を提供することを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によるインバータ
装置は、交流電源(1)の交流電圧(VAC)を直流電圧(VDC)
に変換する直流変換回路(2)と、直流変換回路(2)の直流
出力を平滑化する平滑コンデンサ(7)と、平滑コンデン
サ(7)を介して直流変換回路(2)の直流出力を交流出力に
変換して交流出力を負荷(15)に供給する交流変換回路(1
4)とを備えている。交流変換回路(14)は、橋絡接続され
た複数対の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)(1
1)と、複数対の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(1
0)(11)を一対毎に交互にオン・オフ制御して負荷(15)へ
の交流出力を発生する交流変換制御手段(50)とを備え、
直流変換回路(2)は、整流スイッチング手段(3)、(4)
と、交流変換回路(14)の複数対の交流変換用スイッチン
グ素子(8)(9)、(10)(11)のオン・オフ動作により駆動さ
れ且つ整流スイッチング手段(3)、(4)をオン・オフ制御
して平滑コンデンサ(7)への直流出力を発生する整流制
御手段(16)とを備えている。このインバータ装置の交流
変換制御手段(50)は、インバータ装置の起動時に複数対
の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)(11)の何れ
か一対のみを交互にオン・オフ制御して整流制御手段(1
6)を駆動し、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を
介して出力される直流電圧(VDC)がある一定のレベルに
達したとき又はインバータ装置を起動してからある一定
の時間が経過したときに複数対の交流変換用スイッチン
グ素子(8)(9)、(10)(11)を一対毎に交互にオン・オフ制
御する。
【0015】本発明の実施の形態では、基準電圧(VRD)
を発生する基準電圧発生手段(51)と、直流変換回路(2)
から平滑コンデンサ(7)を介して出力される直流電圧(V
DC)と基準電圧(VRD)とを比較する比較手段(55)とが交流
変換制御手段(50)に設けられる。比較手段(55)は、直流
電圧(VDC)が基準電圧(VRD)に満たないとき、複数対の交
流変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)(11)の何れか一
対のみを交互にオン・オフ制御して直流変換回路(2)を
流れる電流により平滑コンデンサ(7)を充電し、直流電
圧(VDC)が基準電圧(VRD)以上のときに複数対の交流変換
用スイッチング素子(8)(9)、(10)(11)を一対毎に交互に
オン・オフ制御する。
【0016】インバータ装置の起動時に、比較手段(55)
は直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力
される直流電圧(VDC)と基準電源(51)の基準電圧(VRD)と
を比較する。直流電圧(VDC)が基準電圧(VRD)に満たない
とき、比較手段(55)は、複数対の交流変換用スイッチン
グ素子(8)(9)、(10)(11)の何れか一対のみを交互にオン
・オフ制御して整流制御手段(16)を駆動し、直流変換回
路(2)を流れる電流により平滑コンデンサ(7)を充電す
る。複数対の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)
(11)の何れか一対のみを交互にオン・オフ制御するの
で、負荷(15)への交流出力は発生しない。このように、
インバータ装置の起動時に直流変換回路(2)から平滑コ
ンデンサ(7)を介して出力される直流電圧(VDC)がある一
定のレベルに到達せず、基準電圧発生手段(51)の基準電
圧(VRD)よりも低いときは、交流変換回路(14)から負荷
(15)に交流電力が供給されないため、インバータ装置の
起動時の交流負荷の誤動作を防止できる。
【0017】直流変換回路(2)を流れる電流により平滑
コンデンサ(7)が十分に充電されてその直流電圧(VDC)が
ある一定のレベルに達し、基準電圧発生手段(51)の基準
電圧(VRD)以上となったとき、比較手段(55)は、複数対
の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)(11)を一対
毎に交互にオン・オフ制御するので、平滑コンデンサ
(7)を介して直流変換回路(2)の直流出力を交流出力に変
換して交流出力を負荷(15)に供給することができる。
【0018】交流変換回路(14)は、第1及び第4の駆動
回路(18)、(21)並びに第2及び第3の駆動回路(19)、(2
0)を備えている。交流変換制御手段(50)は、負荷(15)へ
の交流出力に基づいてパルス幅制御した駆動信号
(VG1)、(VG2)を第1及び第4の駆動回路(18)、(21)又は
第2及び第3の駆動回路(19)、(20)の一方に付与する第
1の駆動信号発生回路(36)及び第2の駆動信号発生回路
(38)を備えている。比較手段(55)は、直流電圧(VDC)が
基準電圧(VRD)以上のときにのみ、第1の駆動信号発生
回路(36)及び第2の駆動信号発生回路(38)から発生する
駆動信号(VG1)、(VG2)を第1及び第4の駆動回路(18)、
(21)又は第2及び第3の駆動回路(19)、(20)の他方に付
与する。比較手段(55)は、平滑コンデンサ(7)及び基準
電圧発生手段(51)に接続された入力端子を有するコンパ
レータ(52)と、コンパレータ(52)及び第1の駆動信号発
生回路(36)及び第2の駆動信号発生回路(38)に接続され
たゲート回路(55a)とを備えている。ゲート回路(55a)は
第1及び第4の駆動回路(18)、(21)又は第2及び第3の
駆動回路(19)、(20)の他方に駆動信号(VG1)、(VG2)を付
与する。
【0019】また、本発明の別の実施の形態では、イン
バータ装置を起動してからある一定の時間が経過したと
きに駆動信号(VG1)、(VG2)を出力するタイマ手段(64)が
交流変換制御手段(50)に設けられる。交流変換制御手段
(50)は、タイマ手段(64)から駆動信号(VG1)、(VG2)が出
力されたときに複数対の交流変換用スイッチング素子
(8)(9)、(10)(11)を一対毎に交互にオン・オフ制御す
る。
【0020】インバータ装置の起動時は、交流変換制御
手段(50)により複数対の交流変換用スイッチング素子
(8)(9)、(10)(11)の何れか一対のみを交互にオン・オフ
制御して整流制御手段(16)を駆動し、整流制御手段(16)
により直流変換回路(2)の整流スイッチング手段(3)、
(4)の各々をオン・オフ制御して平滑コンデンサ(7)への
直流出力を発生する。交流変換回路(14)の複数対の交流
変換用スイッチング素子(8)(9)、(10)(11)の何れか一対
のみを交互にオン・オフ制御するので、負荷(15)への交
流出力は発生しない。このように、直流変換回路(2)か
ら平滑コンデンサ(7)を介して出力される直流電圧(VDC)
が不安定なインバータ装置の起動時には、交流変換回路
(14)から負荷(15)に交流電力が供給されないため、イン
バータ装置の起動時の交流負荷の誤動作を防止できる。
【0021】インバータ装置を起動してからある一定の
時間が経過し、平滑コンデンサ(7)の直流電圧(VDC)が安
定状態となったとき、タイマ手段(64)から駆動信号
(VG1)、(VG2)を出力する。このとき、交流変換制御手段
(50)は複数対の交流変換用スイッチング素子(8)(9)、(1
0)(11)を一対毎に交互にオン・オフ制御するので、平滑
コンデンサ(7)を介して直流変換回路(2)の直流出力を交
流出力に変換して交流出力を負荷(15)に供給することが
できる。
【0022】交流変換回路(14)は、第1及び第4の駆動
回路(18)、(21)並びに第2及び第3の駆動回路(19)、(2
0)を備えている。交流変換制御手段(50)は、負荷(15)へ
の交流出力に基づいてパルス幅制御した駆動信号
(VG1)、(VG2)を第1及び第4の駆動回路(18)、(21)又は
第2及び第3の駆動回路(19)、(20)の一方に付与する第
1の駆動信号発生回路(36)及び第2の駆動信号発生回路
(38)を備えている。タイマ手段(64)は、平滑コンデンサ
(7)の直流電圧(VDC)が入力されてから所定の時間が経過
したときに第1の駆動信号発生回路(36)及び第2の駆動
信号発生回路(38)から発生する駆動信号(VG1)、(VG2)を
第1及び第4の駆動回路(18)、(21)又は第2及び第3の
駆動回路(19)、(20)の他方に付与する。タイマ手段(64)
は、インバータ装置を起動してからある一定の時間が経
過したときに出力信号(VH)を発生するタイマ回路(63)
と、タイマ回路(63)及び第1の駆動信号発生回路(36)及
び第2の駆動信号発生回路(38)に接続されたゲート回路
(55a)とを備えている。ゲート回路(55a)は、タイマ回路
(63)からの出力信号(VH)により第1及び第4の駆動回路
(18)、(21)又は第2及び第3の駆動回路(19)、(20)の他
方に駆動信号(VG1)、(VG2)を付与する。
【0023】整流制御手段(16)は、平滑コンデンサ(7)
の電圧(VDC)に応じて直流変換回路(2)の整流スイッチン
グ手段(3)、(4)の各々をオン・オフ制御する。即ち、平
滑コンデンサ(7)の直流電圧(VDC)に応じたパルス幅の駆
動信号(VG3)、(VG4)により整流スイッチング手段(3)、
(4)の各々をオン・オフ制御することができる。
【0024】更に、インバータ装置(A1)、(A2)を複数個
並列に接続し、複数個のインバータ装置(A1)、(A2)のう
ちの何れかのインバータ装置(A1)、(A2)を遅れて起動さ
せるとき、そのインバータ装置(A1)、(A2)の交流変換回
路(14)を構成する複数対の交流変換用スイッチング素子
(8)(9)、(10)(11)のうちの何れか一対のみを異なる時間
の比率で交互にオン・オフ制御する。これにより、並列
接続された複数個のインバータ装置(A1)、(A2)のうち、
遅れて起動させたインバータ装置の交流変換回路(14)の
入力側での直流電圧(VDC)の異常な上昇を防止できる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置の一実施の形態を図1〜図4について説明する。但
し、これらの図面では図10〜図14に示す箇所と実質
的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略
する。図1に示すように、本実施の形態のインバータ装
置は、図10に示す従来のインバータ装置の交流変換制
御回路(17)に、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCの入
力端子と、第3及び第4の駆動回路(20)、(21)への駆動
信号としての論理積信号VA2、VA1の出力端子を付加し
た交流変換制御回路(50)を備えている。図2に示すよう
に、交流変換制御回路(50)は、基準電圧発生手段として
の基準電源(51)と、コンパレータ(52)と、第1のAND
ゲート(53)と、第2のANDゲート(54)とを備えてい
る。第1のANDゲート(53)と第2のANDゲート(54)
はゲート回路(55a)を構成する。基準電源(51)は、直流
変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力される
直流電圧VDCの基準値を制御する基準電圧VRDを発生す
る。コンパレータ(52)は、平滑コンデンサ(7)の直流電
圧VDCのレベルと基準電源(51)の基準電圧VRDのレベル
とを比較して直流電圧VDCのレベルと基準電圧VRDのレ
ベルとの関係がVDC<VRDのときは低レベルの比較出力
信号VCPを出力し且つVDC≧VRDのときに高レベルの比
較出力信号VCPを出力する。第1のANDゲート(53)
は、第1の駆動信号発生回路(36)から出力される第1の
駆動信号VG1とコンパレータ(52)の比較出力信号VCP
の論理積信号VA1を第4の駆動回路(21)に出力する。第
2のANDゲート(54)は、第2の駆動信号発生回路(38)
から出力される第2の駆動信号VG2とコンパレータ(52)
の比較出力信号VCPとの論理積信号VA2を第3の駆動回
路(20)に出力する。コンパレータ(52)、第1及び第2の
ANDゲート(53)、(54)は、平滑コンデンサ(7)の直流
電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧(VRD)に満たないと
きは交流変換回路(14)内の第1及び第2の駆動回路(1
8)、(19)を介して第1及び第2のMOS-FET(8)、
(9)のみを交互にオン・オフ制御し、平滑コンデンサ(7)
の直流電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧VRD以上のと
きに交流変換回路(14)内の第1及び第4の駆動回路(1
8)、(21)並びに第2及び第3の駆動回路(19)、(20)を介
して第1及び第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2
及び第3のMOS-FET(9)、(10)を一対毎に交互にオ
ン・オフ制御する比較手段(55)を構成する。その他の回
路構成は、図10に示す従来のインバータ装置及び図1
1に示す従来の交流変換制御回路(17)と略同様である。
【0026】上記の構成において、メインスイッチ(60)
をオンして交流変換制御回路(50)に電源を投入すると、
比較手段(55)内のコンパレータ(52)は直流変換回路(2)
から平滑コンデンサ(7)を介して出力される直流電圧V
DCと基準電源(51)の基準電圧VRDとを比較する。インバ
ータ装置の起動時には、直流変換回路(2)から平滑コン
デンサ(7)を介して出力される直流電圧VDCが基準電源
(51)の基準電圧VRDより低い(VDC<VRD)ので、比較
手段(55)内のコンパレータ(52)から低(L)レベルの比
較出力信号VCPが出力される。この低レベルの比較出力
信号VCPは、第1及び第2の駆動信号発生回路(36)、(3
8)からの第1及び第2の駆動信号VG1、VG2と共にそれ
ぞれ第1及び第2のANDゲート(53)、(54)に入力され
る。このとき、第1及び第2のANDゲート(53)、(54)
から第4及び第3の駆動回路(21)、(20)にそれぞれ出力
される論理積信号VA1、VA2が図3(D)及び(C)に示す
ように共に低レベルとなり、第3及び第4の駆動回路(2
0)、(21)から第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)
の各ゲート端子に低レベルの論理積信号VA2、VA1が付
与されて第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)は共
にオフ状態を維持する。一方、第1及び第2の駆動回路
(18)、(19)にはそれぞれ図3(A)及び(B)に示す第1及
び第2の駆動信号発生回路(36)、(38)からの第1及び第
2の駆動信号VG1、VG2が直接入力され、第1及び第2
の駆動回路(18)、(19)により第1及び第2のMOS-F
ET(8)、(9)が交互にオン・オフ制御される。したがっ
て、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出
力される直流電圧VDCが十分に立ち上がらず、基準電源
(51)の基準電圧VRDに満たないインバータ装置の起動時
は、第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)が交互にオ
ン・オフ制御されるのみであるから、交流変換回路(14)
から負荷(15)に交流電力が供給されない。
【0027】第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)の
オン・オフ動作により、第3のチャージポンプ回路(31)
のコンデンサ(28)が駆動用電源(22)の電圧VDRまで充電
され、コンデンサ(28)に充電された電圧VDRにより整流
制御回路(16)が駆動される。このとき、平滑コンデンサ
(7)の直流電圧VDCに応じて整流制御回路(16)の駆動信
号出力端子(e)、(f)から第3及び第4の駆動信号VG3
G4が出力され、直流変換回路(2)内の第1及び第2の
サイリスタ(3)、(4)の各ゲート端子にそれぞれ付与され
る。これにより、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDC
応じて直流変換回路(2)内の第1及び第2のサイリスタ
(3)、(4)が交互にオン・オフ制御されて直流変換回路
(2)に電流が流れ、商用交流電源(1)からの商用交流電圧
INが直流電圧に変換されて平滑コンデンサ(7)が図示
の極性で一定の電圧VDCに充電される。このように、直
流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して一定レベ
ルの直流電圧VDCが出力される。
【0028】平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCが一定
のレベルに達し、基準電源(51)の基準電圧VRD以上(V
DC≧VRD)になると、比較手段(55)内のコンパレータ(5
2)から高(H)レベルの比較出力信号VCPが出力され、
第1及び第2の駆動信号発生回路(36)、(38)からの第1
及び第2の駆動信号VG1、VG2と共にそれぞれ第1及び
第2のANDゲート(53)、(54)に入力される。このと
き、第1及び第2のANDゲート(53)、(54)から第4及
び第3の駆動回路(21)、(20)に出力される論理積信号V
A1、VA2はそれぞれ図4(D)及び(C)に示すように第1
及び第2の駆動信号VG1、VG2と等しくなる。一方、第
1及び第2の駆動回路(18)、(19)にはそれぞれ図4(A)
及び(B)に示す第1及び第2の駆動信号発生回路(36)、
(38)からの第1及び第2の駆動信号VG1、VG2が直接入
力される。これにより、第1及び第4の駆動回路(18)、
(21)並びに第2及び第3の駆動回路(19)、(20)にそれぞ
れ第1及び第2の駆動信号VG1、VG2が入力され、第1
及び第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2及び第3
のMOS-FET(9)、(10)が交互にオン・オフ制御され
る。したがって、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ
(7)を介して出力される直流電圧VDCが基準電源(51)の
基準電圧VRD以上のときに、負荷(15)の正弦波交流電圧
ACに応じて交流変換回路(14)の第1及び第4のMOS
-FET(8)、(11)並びに第2及び第3のMOS-FET
(9)、(10)が交互にオン・オフ制御され、フィルタリア
クトル(12)及びフィルタコンデンサ(13)を介して高安定
な単相の正弦波交流電力が負荷(15)に供給される。
【0029】図1に示す実施の形態のインバータ装置で
は、直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出
力される直流電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧VRD
満たない起動時は、比較手段(55)により交流変換回路(1
4)内の第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)のみが交
互にオン・オフ制御されて整流制御回路(16)が駆動さ
れ、交流変換回路(14)から負荷(15)に交流電力が供給さ
れない。その後、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDC
一定のレベルに達して基準電源(51)の基準電圧VRD以上
になると、比較手段(55)により交流変換回路(14)内の第
1及び第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2及び第
3のMOS-FET(9)、(10)が交互にオン・オフ制御さ
れ、交流変換回路(14)から負荷(15)に正弦波交流電圧V
ACが供給される。したがって、直流変換回路(2)から平
滑コンデンサ(7)を介して出力される直流電圧VDCが不
安定で基準電源(51)の基準電圧VRDよりも低いインバー
タ装置の起動時には、交流変換回路(14)から負荷(15)に
交流電力が供給されず、インバータ装置の起動時におけ
る交流負荷の誤動作を防止できる。
【0030】図1に示す実施の形態のインバータ装置は
変更が可能である。例えば図5に示す実施の形態のイン
バータ装置では、整流制御回路(16)及び第3のチャージ
ポンプ回路(31)の接続位置を第3及び第4のMOS-F
ET(10)、(11)側に変更している。この場合、直流変換
回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力される直流
電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧VRDに満たない起動
時には交流変換回路(14)内の第3及び第4のMOS-F
ET(10)、(11)のみを交互にオン・オフ制御して第3の
チャージポンプ回路(31)から整流制御回路(16)に駆動用
電力を供給し、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCが基
準電源(51)の基準電圧VRD以上になるときに交流変換回
路(14)内の第1及び第4のMOS-FET(8)、(11)並び
に第2及び第3のMOS-FET(9)、(10)を交互にオン
・オフ制御すればよい。
【0031】また、図6に示す実施の形態のインバータ
装置では、もう一つの整流制御回路(56)と、ダイオード
(57)及びコンデンサ(58)から成り且つ整流制御回路(56)
に駆動用電力を供給する第4のチャージポンプ回路(59)
とを第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)側に接続
し、商用交流電源(1)の商用交流電圧VINが正の半周期
のときに整流制御回路(16)により直流変換回路(2)内の
第1のサイリスタ(3)をオン・オフ制御し、商用交流電
圧VINが負の半周期のときに整流制御回路(56)により直
流変換回路(2)内の第2のサイリスタ(4)をオン・オフ制
御する。この場合、商用交流電源(1)の商用交流電圧V
INが正の半周期で且つ直流変換回路(2)から平滑コンデ
ンサ(7)を介して出力される直流電圧VDCが基準電源(5
1)の基準電圧VRDに満たないときは、交流変換回路(14)
内の第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)のみを交互
にオン・オフ制御することにより、第3のチャージポン
プ回路(31)から整流制御回路(16)に駆動用電力を供給す
ればよい。また、商用交流電圧VINが負の半周期で且つ
直流変換回路(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力さ
れる直流電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧VRDに満た
ないときは、交流変換回路(14)内の第3及び第4のMO
S-FET(10)、(11)のみを交互にオン・オフ制御する
ことにより、第4のチャージポンプ回路(59)から整流制
御回路(56)に駆動用電力を供給すればよい。そして、平
滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCが基準電源(51)の基準
電圧VRD以上になるときに、交流変換回路(14)内の第1
及び第4のMOS-FET(8)、(11)並びに第2及び第3
のMOS-FET(9)、(10)を交互にオン・オフ制御すれ
ばよい。
【0032】また、図7に示すように、図2に示す交流
変換制御回路(50)の比較手段(55)の代わりに、セットパ
ルス発生回路(61)、リセットパルス発生回路(62)、タイ
マ回路(63)及びゲート回路(55a)から構成されるタイマ
手段(64)を設け、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDC
入力端子を省略してもよい。セットパルス発生回路(61)
は、メインスイッチ(60)をオンしたときの駆動用電源(2
2)の電圧VDRの立ち上がりエッジに同期してセットパル
ス信号VSを出力する。リセットパルス発生回路(62)
は、メインスイッチ(60)をオフしたときの駆動用電源(2
2)の電圧VDRの立ち下がりエッジに同期してリセットパ
ルス信号VRを出力する。タイマ回路(63)は、セット端
子(S)にセットパルス発生回路(61)からのセットパルス
信号VSが入力されてから一定の時間、例えば平滑コン
デンサ(7)の直流電圧VDCが一定のレベルに達する時間
が経過したときに高レベルの出力信号VHを出力し、リ
セット端子(R)にリセットパルス発生回路(62)からのリ
セットパルス信号VRが入力されたときに低レベルの出
力信号VLを出力する。タイマ回路(63)は、例えばフリ
ップフロップとカウンタとCR(コンデンサ及び抵抗)
回路との組み合せで構成できる。また、セットパルス発
生回路(61)、リセットパルス発生回路(62)及びタイマ回
路(63)を555などのタイマ用ディジタルICで構成し
てもよい。
【0033】図7に示す交流変換制御回路(50)を備えた
インバータ装置では、メインスイッチ(60)をオンにして
交流変換制御回路(50)に電源を投入し、インバータ装置
を起動すると、セットパルス信号発生回路(61)からセッ
トパルス信号VSが出力され、タイマ回路(63)のセット
端子(S)に入力される。このとき、タイマ回路(63)がセ
ット状態となり、経過時間の計数を開始する。インバー
タ装置の起動時はタイマ回路(63)から低レベルの出力信
号VLが出力されるので、第1及び第2のANDゲート
(53)、(54)から第4及び第3の駆動回路(21)、(20)にそ
れぞれ出力される論理積信号VA1、VA2が共に低レベル
となり、第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)は共
にオフ状態を維持する。一方、第1及び第2の駆動回路
(18)、(19)にはそれぞれ第1及び第2の駆動信号発生回
路(36)、(38)からの第1及び第2の駆動信号VG1、VG2
が直接入力されるので、第1及び第2の駆動回路(18)、
(19)により第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)が交
互にオン・オフ制御される。これにより、第3のチャー
ジポンプ回路(31)のコンデンサ(28)が駆動用電源(22)の
電圧VDRまで充電されて整流制御回路(16)が駆動され、
直流変換回路(2)内の第1及び第2のサイリスタ(3)、
(4)がオン・オフ制御されて平滑コンデンサ(7)の両端に
直流電圧VDCが発生する。したがって、直流変換回路
(2)から平滑コンデンサ(7)を介して出力される直流電圧
DCが不安定なインバータ装置の起動時は、第1及び第
2のMOS-FET(8)、(9)が交互にオン・オフ制御さ
れるのみであるため、交流変換回路(14)から負荷(15)に
交流電力が供給されない。
【0034】タイマ回路(63)のセット端子(S)にセット
パルス発生回路(61)のセットパルス信号VSが入力され
てから一定の時間が経過すると、タイマ回路(63)から高
レベルの出力信号VHが出力され、第1及び第2のAN
Dゲート(53)、(54)に付与される。このとき、第1及び
第2のANDゲート(53)、(54)から第4及び第3の駆動
回路(21)、(20)に出力される論理積信号VA1、VA2はそ
れぞれ第1及び第2の駆動信号VG1、VG2と等しくな
る。一方、第1及び第2の駆動回路(18)、(19)にはそれ
ぞれ第1及び第2の駆動信号発生回路(36)、(38)からの
第1及び第2の駆動信号VG1、VG2が直接入力される。
これにより、第1及び第4の駆動回路(18)、(21)並びに
第2及び第3の駆動回路(19)、(20)にそれぞれ第1及び
第2の駆動信号VG1、VG2が入力されて第1及び第4の
MOS-FET(8)、(11)並びに第2及び第3のMOS-
FET(9)、(10)が交互にオン・オフ制御され、直流変
換回路(2)の直流出力を交流出力に変換して交流出力を
負荷(15)に供給することができる。メインスイッチ(60)
をオフにすると、リセットパルス発生回路(62)からリセ
ットパルス信号VRが出力され、タイマ回路(63)のリセ
ット端子(R)に入力される。これにより、タイマ回路(6
3)がリセット状態となるので、低レベルの出力信号VL
が出力され、交流変換制御回路(50)が初期状態、即ちイ
ンバータ装置の起動時の状態に戻る。これと同時に、交
流変換制御回路(50)の各部への電力の供給が停止し、イ
ンバータ装置の作動が停止する。したがって、この場合
も図1に示す実施の形態と略同様の作用効果が得られ
る。
【0035】ところで、図8に示すように、例えば図1
に示す実施の形態のインバータ装置を2つ並列に接続
し、一方のインバータ装置A1が通常動作中のときに他
方のインバータ装置A2を遅れて起動させるとき、他方
のインバータ装置A2内の平滑コンデンサ(7)の直流電圧
DCが異常に上昇することがある。即ち、他方のインバ
ータ装置A2の起動時において、交流変換回路(14)内の
第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)をオフ状態に
して第1及び第2のMOS-FET(8)、(9)を交互にオ
ン・オフ動作させると、交流変換回路(14)が逆向きの昇
圧コンバータとして動作して交流変換回路(14)の入力側
に接続された平滑コンデンサ(7)が昇圧充電されるた
め、平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCが異常に上昇す
る。このときの他方のインバータ装置A2内の交流変換
回路(14)の動作の詳細を説明すると、第2のMOS-F
ET(9)がオン状態で第1のMOS-FET(8)がオフ状
態のとき、負荷(15)からフィルタリアクトル(12)、第4
のMOS-FET(11)に内蔵の寄生ダイオード(図示せ
ず)、第2のMOS-FET(9)及び負荷(15)の経路で電
流が流れ、フィルタリアクトル(12)にエネルギが蓄積さ
れる。次に、第2のMOS-FET(9)がオフ状態となり
第1のMOS-FET(8)がオン状態になると、フィルタ
リアクトル(12)に蓄積されたエネルギが放出され、負荷
(15)からフィルタリアクトル(12)、第4のMOS-FE
T(11)に内蔵の寄生ダイオード(図示せず)、平滑コン
デンサ(7)、第1のMOS-FET(8)及び負荷(15)の経
路で電流が流れて平滑コンデンサ(7)が昇圧充電され
る。このため、図8に示す実施の形態では、他方のイン
バータ装置A2を一方のインバータ装置A1より遅れて起
動させる場合、他方のインバータ装置A2内の平滑コン
デンサ(7)の直流電圧VDCが基準電源(51)の基準電圧V
RDよりも低いときに、比較手段(55)により交流変換回路
(14)内の第3及び第4のMOS-FET(10)、(11)を図
9(D)及び(C)に示すようにオフ状態にすると共に、第
1及び第2のMOS-FET(8)、(9)を図9(A)及び
(B)に示すように異なる時間の比率で交互にオン・オフ
制御する。これにより、他方のインバータ装置A2の起
動時における交流変換回路(14)の逆向きの昇圧コンバー
タとしての動作が阻止され、平滑コンデンサ(7)の直流
電圧VDCの異常な上昇を防止できる。
【0036】本発明の実施態様は前記の各実施の形態に
限定されず、更に種々の変更が可能である。例えば、上
記の各実施の形態では直流変換回路(2)を2つのサイリ
スタ(3)、(4)と2つのダイオード(5)、(6)を橋絡接続し
て構成した形態を示したが、2つのサイリスタ(3)、(4)
をダイオードに置き換えてブリッジ整流回路を構成する
と共に、ブリッジ整流回路と平滑コンデンサ(7)と間の
一対の整流出力ラインの何れか片方又は両方にサイリス
タを接続して直流変換回路(2)を構成し、サイリスタを
平滑コンデンサ(7)の直流電圧VDCに応じてオン・オフ
制御してもよい。また、2つのダイオード(5)、(6)をサ
イリスタに置き換えてサイリスタブリッジ回路を構成
し、サイリスタブリッジ回路の各サイリスタを平滑コン
デンサ(7)の直流電圧VDCに応じてオン・オフ制御して
もよい。また、2つのサイリスタ(3)、(4)と2つのダイ
オード(5)、(6)の接続位置を互いに入れ替えても良い。
また、サイリスタの代わりにトランジスタを使用しても
よい。更に、直流変換回路(2)はブリッジ整流回路に限
定されず、トランスを有するセンタタップ整流回路や半
波整流回路でもよい。また、上記の各実施の形態では交
流変換回路(14)を構成する交流変換用スイッチング素子
として寄生ダイオードを有するMOS-FET(MOS
型電界効果トランジスタ)を使用した形態を示したが、
一般的な接合型バイポーラトランジスタ、J-FET
(接合型電界効果トランジスタ)又はIGBT(絶縁ゲ
ート型バイポーラトランジスタ)等も使用可能である。
同様に、上記の各実施の形態で直流変換回路(2)を構成
する整流スイッチング手段として使用するサイリスタの
代わりにMOS-FET、接合型バイポーラトランジス
タ、J-FET又はIGBT等も使用可能である。更
に、上記の各実施の形態では単相ブリッジ構成の直流変
換回路(2)及び交流変換回路(14)を有する単相交流用の
インバータ装置に本発明を適用した形態を示したが、三
相ブリッジ構成の直流変換回路及び交流変換回路を有す
る三相交流用のインバータ装置又は四相以上の多相ブリ
ッジ構成の直流変換回路及び交流変換回路を有する多相
交流用のインバータ装置にも本発明を適用できる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、直流変換回路から平滑
コンデンサを介して出力され且つ交流電圧に変換すべき
直流電圧が定常レベルに満たないとき、負荷への交流電
力の供給を阻止すると共に、直流電圧が定常レベルに達
した後、負荷に安定な交流電力を供給するので、インバ
ータ装置の起動時に負荷の誤動作を防止することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるインバータ装置の一実施の形態
を示す電気回路図
【図2】 図1に示す交流変換制御回路の内部構成を示
す回路ブロック図
【図3】 図1に示すインバータ装置の起動時における
第1及び第2の駆動信号及び各論理積信号のタイムチャ
ート
【図4】 図1に示すインバータ装置の通常動作時にお
ける第1及び第2の駆動信号及び各論理積信号のタイム
チャート
【図5】 図1に示すインバータ装置の変更実施の形態
を示す電気回路図
【図6】 図1に示すインバータ装置の他の変更実施の
形態を示す電気回路図
【図7】 本発明の別の実施の形態におけるインバータ
装置の交流変換制御回路の内部構成を示す回路ブロック
【図8】 本発明のインバータ装置の並列運転時の実施
の形態を示すブロック図
【図9】 図8に示す他方のインバータ装置の起動時に
おける第1及び第2の駆動信号及び各論理積信号のタイ
ムチャート
【図10】 従来のインバータ装置を示す電気回路図
【図11】 図10に示す交流変換制御回路の内部構成
を示す回路ブロック図
【図12】 図10に示す整流制御回路の内部構成を示
す電気回路図
【図13】 図10に示す第1〜第4の駆動回路の内部
構成を示す電気回路図
【図14】 図10に示すインバータ装置の第1及び第
2の駆動信号のタイムチャート
【符号の説明】
(1)・・商用交流電源(交流電源)、 (2)・・直流変換
回路、 (3)・・第1のサイリスタ(整流スイッチング
手段)、 (4)・・第2のサイリスタ(整流スイッチン
グ手段)、 (5)・・第1のダイオード、 (6)・・第2
のダイオード、(7)・・平滑コンデンサ、 (8)・・第1
のMOS-FET(交流変換用スイッチング素子)、
(9)・・第2のMOS-FET(交流変換用スイッチング
素子)、 (10)・・第3のMOS-FET(交流変換用
スイッチング素子)、 (11)・・第4のMOS-FET
(交流変換用スイッチング素子)、 (12)・・フィルタ
リアクトル、 (13)・・フィルタコンデンサ、 (14)・
・交流変換回路、 (15)・・負荷、 (16)・・整流制御
回路(整流制御手段)、 (17)・・交流変換制御回路
(交流変換制御手段)、 (18)・・第1の駆動回路、
(19)・・第2の駆動回路、 (20)・・第3の駆動回路、
(21)・・第4の駆動回路、 (22)・・駆動用電源、
(23),(24),(25)・・ダイオード、 (26),(27),(28)
・・コンデンサ、 (29)・・第1のチャージポンプ回
路、 (30)・・第2のチャージポンプ回路、 (31)・・
第3のチャージポンプ回路、 (32)・・基準正弦波発振
器、 (33)・・誤差増幅器、 (34)・・三角波発振器、
(35)・・PWMコンパレータ、(36)・・第1の駆動信
号発生回路、 (37)・・反転器、 (38)・・第2の駆動
信号発生回路、 (39),(40),(41)・・抵抗、 (42)・
・NPN型トランジスタ、 (43)・・ゲート制御信号発
生回路、 (44)・・正負判定回路、 (45)・・反転器、
(46)・・第1のANDゲート、 (47)・・第2のAN
Dゲート、 (48)・・NPN型トランジスタ、 (49)・
・PNP型トランジスタ、 (50)・・交流変換制御回路
(交流変換制御手段)、 (51)・・基準電源(基準電圧
発生手段)、 (52)・・コンパレータ、 (53)・・第1
のANDゲート、 (54)・・第2のANDゲート、 (5
5)・・比較手段、 (55a)・・ゲート回路、 (56)・・
整流制御回路(整流制御手段)、 (57)・・ダイオー
ド、 (58)・・コンデンサ、(59)・・第4のチャージポ
ンプ回路、 (60)・・メインスイッチ、 (61)・・セッ
トパルス発生回路、 (62)・・リセットパルス発生回
路、 (63)・・タイマ回路、 (64)・・タイマ手段
フロントページの続き (72)発明者 藤野 勇治 埼玉県新座市北野3丁目6番3号 サンケ ン電気株式会社内 Fターム(参考) 5H007 CA02 CB05 CC05 CC12 DA03 DA06 DB01 DB09 DC05 EA13 GA01 5H410 BB04 CC03 DD03 EA03 EA11 EA35 EA39 EB05 EB09 FF03 FF25 HH02 KK01 LL04 LL18

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源の交流電圧を直流電圧に変換す
    る直流変換回路と、該直流変換回路の直流出力を平滑化
    する平滑コンデンサと、該平滑コンデンサを介して前記
    直流変換回路の直流出力を交流出力に変換して該交流出
    力を負荷に供給する交流変換回路とを備え、 前記交流変換回路は、橋絡接続された複数対の交流変換
    用スイッチング素子と、該複数対の交流変換用スイッチ
    ング素子を一対毎に交互にオン・オフ制御して前記負荷
    への前記交流出力を発生する交流変換制御手段とを備
    え、 前記直流変換回路は、整流スイッチング手段と、前記交
    流変換回路の前記複数対の交流変換用スイッチング素子
    のオン・オフ動作により駆動され且つ前記整流スイッチ
    ング手段をオン・オフ制御して前記平滑コンデンサへの
    前記直流出力を発生する整流制御手段とを備えたインバ
    ータ装置において、 前記交流変換制御手段は、前記インバータ装置の起動時
    に前記複数対の交流変換用スイッチング素子の何れか一
    対のみを交互にオン・オフ制御して前記整流制御手段を
    駆動し、前記直流変換回路から前記平滑コンデンサを介
    して出力される直流電圧がある一定のレベルに達したと
    き又は前記インバータ装置を起動してからある一定の時
    間が経過したときに前記複数対の交流変換用スイッチン
    グ素子を一対毎に交互にオン・オフ制御することを特徴
    とするインバータ装置。
  2. 【請求項2】 基準電圧を発生する基準電圧発生手段
    と、前記直流変換回路から前記平滑コンデンサを介して
    出力される直流電圧と前記基準電圧とを比較する比較手
    段とを前記交流変換制御手段に設け、 前記比較手段は、前記直流電圧が前記基準電圧に満たな
    いとき、前記複数対の交流変換用スイッチング素子の何
    れか一対のみを交互にオン・オフ制御して前記直流変換
    回路を流れる電流により前記平滑コンデンサを充電し、
    前記直流電圧が前記基準電圧以上のときに前記複数対の
    交流変換用スイッチング素子を一対毎に交互にオン・オ
    フ制御する請求項1に記載のインバータ装置。
  3. 【請求項3】 前記交流変換回路は、第1及び第4の駆
    動回路並びに第2及び第3の駆動回路を備え、 前記交流変換制御手段は、前記負荷への交流出力に基づ
    いてパルス幅制御した駆動信号を前記第1及び第4の駆
    動回路又は第2及び第3の駆動回路の一方に付与する第
    1の駆動信号発生回路及び第2の駆動信号発生回路を備
    え、 前記比較手段は、前記直流電圧が前記基準電圧以上のと
    きにのみ、前記第1の駆動信号発生回路及び第2の駆動
    信号発生回路から発生する前記駆動信号を前記第1及び
    第4の駆動回路又は第2及び第3の駆動回路の他方に付
    与する請求項2に記載のインバータ装置。
  4. 【請求項4】 前記比較手段は、前記平滑コンデンサ及
    び前記基準電圧発生手段に接続された入力端子を有する
    コンパレータと、該コンパレータ及び前記第1の駆動信
    号発生回路及び第2の駆動信号発生回路に接続されたゲ
    ート回路とを備え、該ゲート回路は前記第1及び第4の
    駆動回路又は第2及び第3の駆動回路の他方に駆動信号
    を付与する請求項3に記載のインバータ装置。
  5. 【請求項5】 前記インバータ装置を起動してからある
    一定の時間が経過したときに駆動信号を出力するタイマ
    手段を前記交流変換制御手段に設け、 前記交流変換制御手段は、前記タイマ手段から前記駆動
    信号が出力されたときに前記複数対の交流変換用スイッ
    チング素子を一対毎に交互にオン・オフ制御する請求項
    1に記載のインバータ装置。
  6. 【請求項6】 前記交流変換回路は、第1及び第4の駆
    動回路並びに第2及び第3の駆動回路を備え、 前記交流変換制御手段は、前記負荷への交流出力に基づ
    いてパルス幅制御した駆動信号を前記第1及び第4の駆
    動回路又は第2及び第3の駆動回路の一方に付与する第
    1の駆動信号発生回路及び第2の駆動信号発生回路を備
    え、 前記タイマ手段は、前記インバータ装置を起動してから
    ある一定の時間が経過したときに前記第1の駆動信号発
    生回路及び第2の駆動信号発生回路から発生する前記駆
    動信号を前記第1及び第4の駆動回路又は第2及び第3
    の駆動回路の他方に付与する請求項5に記載のインバー
    タ装置。
  7. 【請求項7】 前記タイマ手段は、前記インバータ装置
    を起動してからある一定の時間が経過したときに出力信
    号を発生するタイマ回路と、該タイマ回路及び前記第1
    の駆動信号発生回路及び第2の駆動信号発生回路に接続
    されたゲート回路とを備え、該ゲート回路は前記タイマ
    回路からの出力信号により前記第1及び第4の駆動回路
    又は第2及び第3の駆動回路の他方に駆動信号を付与す
    る請求項6に記載のインバータ装置。
  8. 【請求項8】 前記整流制御手段は、前記平滑コンデン
    サの電圧に応じて前記直流変換回路の前記整流スイッチ
    ング手段をオン・オフ制御する請求項1〜7のいずれか
    1項に記載のインバータ装置。
  9. 【請求項9】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のイ
    ンバータ装置を複数個並列に接続し、前記複数個のイン
    バータ装置のうちの何れかのインバータ装置を遅れて起
    動させるとき、当該インバータ装置の前記交流変換回路
    を構成する前記複数対の交流変換用スイッチング素子の
    うちの何れか一対のみを異なる時間の比率で交互にオン
    ・オフ制御することを特徴とするインバータ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002335678A (ja) * 2001-05-09 2002-11-22 Toyota Industries Corp インバータ

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