JPH055837Y2

JPH055837Y2 -

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Publication number: JPH055837Y2
Application number: JP4613885U
Authority: JP
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1993-02-16
Anticipated expiration: 2000-03-29
Also published as: JPS61162294U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、直列インタロツク他励振インバータ
に係り、特に直流電圧を入力して交流電圧を発生
させる直流交流インバータの内、他励振直列形に
おける出力スイツチング素子の同時点弧による損
失を防止して効率改善を図つた直列インタロツク
他励振インバータの起動特性の改善に関する。

〈従来の技術〉以下、図面によりこの種の従来の技術を説明す
る。第３図は従来の技術である直列インタロツク
他励振インバータの概要を示すブロツク線図、第
４図は第３図のタイムチヤートである。

以下、第３図及び第４図について説明する。

１ａ，１ｂ，１ｃ（以下１とする）は、他励振
形の１つの出力段（ここではＵ相の詳細を示す
が、他の相の回路構成も同様なので省略する）で
ある。２は、発振回路である。この発振回路２
は、例えば第４図に示すような反転信号を出力
する。その構成は、反転端子に基準電圧が接続さ
れ非反転端子に比較電圧が接続された比較器Q₁
から成るが、これに限定されない。３は、ベース
が抵抗を介して発振回路２に接続され、エミツタ
が共に共通電位に接続される第１駆動段スイツチ
要素３１としてのドライバトランジスタ（npnト
ランジスタTr₃）と第２駆動段スイツチ要素３２
としてのドライバトランジスタ（pnpトランジス
タTr₄）から成る駆動段回路である。４は、駆動
段回路３の第１駆動段スイツチ要素３１のコレク
タが抵抗を介してベースに接続され、エミツタに
直流電源＋V_CCが接続された出力トランジスタで
ある（pnpトランジスタTr₅で構成）第１の交流
出力用スイツチング素子（以下、第１スイツチン
グ素子という）である。５は、駆動段回路３の第
２駆動段スイツチ要素３２のコレクタが抵抗を介
してベースに接続され、エミツタに直流電源−
V_EEが接続された出力トランジスタである（npn
トランジスタTr₆で構成）第２の交流出力用スイ
ツチング素子（以下、第２のスイツチング素子と
いう）である。この第１スイツチング素子４及び
第２スイツチング素子５はコレクタが互いに接続
され、この接続点からＵ相の交流電圧が出力す
る。

第３図において駆動段回路３は、発振回路２か
ら第４図のような反転信号を入力すると、同図
，のような駆動出力を第１スイツチング素子
４及び第２スイツチング素子５に出力する。第１
スイツチング素子４及び第２スイツチング素子５
は、第４図，図に示すように交互にON−
OFFの点弧動作を行ない、直列接続された接続
点から同図に示すような交流電圧を出力する。

ところで、第１スイツチング素子４及び第２ス
イツチング素子５は、駆動信号がＯとなつても直
にOFF状態とはなり得ず、接合部の電荷が消失
するまでの間（一般にTstg，Toffという）は電
流が流れ続けるので、第４図，に示すように
両交流出力用スイツチング素子（以下、スイツチ
ング素子という）が同時にON状態の時間τが発
生する。このため直流電源＋V_CC，−V_EEは第１，
２スイツチング素子４，５により短絡されるた
め、第４図に示すような極めて大きな電流（貫
通電流）が流れる。この結果第１，２スイツチン
グ素子４，５は、破壊又は大きな損失が発生する
恐れがある。このことを防止する為に、この従来
の技術においては、第５図の休止期間設定による
一対のスイツチング素子の同時ON防止がほどこ
された場合のインバータの動作図（Ａはスイツチ
ング素子の動作波形図及び休止期間δを示した
図。Ｂはこれによる出力波形図）に示すような、
スイツチング素子の入力に休止期間を設定し、一
対のスイツチ素子の同時点弧を防止するようにし
ていた。

しかしながら、この従来の他励振直列形直流イ
ンバータは、Tstg，Toffは温度、負荷電流によ
つて変動するため、どのような動作状態下におい
ても両スイツチング素子の同時ONを防止するた
めには、休止期間を十分余裕あるものとしなけれ
ばならず、このことは逆に一般的な動作条件下で
は、休止期間は同時ONを防止するに必要な時間
幅より広くなつてしまうという。このことは、両
スイツチング素子は同時にOFFとなつてしまう
期間が発生し、その期間負荷電流が流れなくなつ
てしまうので、モータ等の負荷を駆動する交流電
源としては極めて不都合となるという問題点があ
る。

そこで、本願出願人は、この問題点を解決する
ために、特願昭60−014730号を出願した。第６図
はここに記載した先行技術である具体的一実施例
である直列インタロツク他励振インバータの回路
図である。

６は、比較回路７と同時点弧防止回路８から構
成されるインタロツク回路である。比較回路７
は、反転端子に第１スイツチング素子４及び第２
スイツチング素子５の接続点Ａからので示す交
流電圧が、非反転端子に共通電位が接続され中点
に復帰したことを検出する反転コンパレータQ₂
で構成される。同時点弧防止回路８は、比較回路
７ので示す比較値で第１スイツチング素子４の
入力がON状態からOFF状態に切替つた時に第１
スイツチング素子４が確実にOFF状態となるま
で第２スイツチング素子５をOFF状態に保持し、
第１スイツチング素子４と第２スイツチング素子
５が同時に点弧することを防止する回路であり、
ベースが抵抗を介して比較回路７の出力端に接続
され、コレクタが駆動段回路３の第１，２駆動段
スイツチ要素３１，３２の夫々のベースに接続さ
れ（この点の出力を，とする）、エミツタが
共に共通電位に接続されて成る第１のスイツチン
グ要素Tr₁（以下、npnトランジスタTr₁という）
と第２のスイツチング要素Tr₂（以下、pnpトラン
ジスタTr₂という）から構成される。

第７図は第６図のタイムチヤートである。

今、発振回路２の出力が、負から正に反転した
ａ時点で、第２駆動段スイツチ要素３２及び第２
スイツチング要素５はOFFとなる。しかしなが
ら、第２スイツチング要素５はTstg，Toffのた
め直ちにOFF状態（OFFタイムλ）とならず、
第２スイツチング要素５にはこのOFFタイムλ
中電流が流れ続けるのでＡ点の電圧は負の状態
を継続する。従つて、比較回路７の出力は正を
維持し続け、npnトランジスタTr₁はONとなつて
おり、第１駆動段スイツチ要素３１と第１スイツ
チ素子４がONとなることを防止している。

次に、第２スイツチング素子５がOFFタイム
λ時間経過後に消失し、中点に復帰すると比較回
路７の出力が反転する。故にnpnトランジスタ
Tr₁がOFFとなり、発振回路２の出力がONなの
で第１駆動段スイツチ要素３１と第１スイツチ素
子４はONとなり、Ａ点の電圧は急速に正とな
る。

同様の動作が、Ｃ点、ｄ点のOFFタイムμと
して表わす発振回路２の出力が正から負に反転し
た場合にも行なわれる。

尚、第１，２スイツチング素子４，５を制御し
ている第１，２駆動段スイツチ要素３１，３２
は、，の休止期間ｐとｑとして表わすよう
に、OFFになる時に逆バイアス入力が加えられ
る。

以上の動作の繰返しにより出力波形は、従来の
技術の欠点を解決した交流波形となる。

〈考案が解決しようとする問題点〉しかしながら、この先行技術の他励振直列形直
流インバータは、出力端子に抵抗負荷Z₀が接続さ
れた場合は、回路動作がうまく機能しなかつた
り、出力に正又は負の反サイクルしか発生しな
い、という事態が発生するという問題がある。こ
のことを以下に説明する。

今、比較回路７の反転コンパレータQ₂の入力
のオフセツト電圧を＋e_pffとする。

この場合、Ａ点の出力電圧がオフセツト電圧
＋e_pff以上にならないと比較回路７の出力電圧
は反転しないこととなり、pnpトランジスタTr₂
もOFFとならない。即ち、第２スイツチング素
子５がONからOFFに変つた時にＡ点の出力電圧
は負電位から０に向つて上昇して行くが、抵抗
負荷Z₀が接続された場合は０を越すことはない。
従つてnpnトランジスタTr₁がOFFとなる条件は
成立しないこととなり、Ａ点には正側の反サイク
ルは発生できないこととなつてしまう。実際に
は、リアクタンス分が全く無い負荷は存在せず、
負荷負荷Z₀のリアクタンス分によるフライバツク
がオフセツト電圧＋e_pffを越え、その瞬間npnト
ランジスタTr₁がOFFとなり、第１駆動段スイツ
チ要素３１と第１スイツチング素子４がONとな
ることで正常出力が発生する場合もあるが、オフ
セツト電圧＋e_pffの大きさや負荷負荷Z₀のオフセ
ツト成分に依存するところが大であり、不安定で
ある。第７図は、出力電圧を検出する反転コ
ンパレータQ₂がオフセツト電圧＋e_pffの影響によ
り第１スイツチング素子４のオフ状態を検出でき
ず、従つて一方の極性の出力が発生できない状態
の場合を示す。

本考案はこの従来の技術の問題点に鑑みてなさ
れたものであつて、従来の他励振直列形直流イン
バータに両スイツチング素子の同時点弧を防止す
るインターロツク機能と、このインターロツク機
能の比較回路の基準電位として入力電位により極
性が反転し、比較回路のオフセツト電位より電圧
の絶対値が高い電圧を加えることにより起動の不
確定さを解消する極性反転回路とを付加し、動作
条件の変化及び負荷の種類に左右されず常に両ス
イツチング素子の最適動作を実現した他励振直列
形直流インバータを提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉このような目的を達成するために、本考案は、一定周期で交互に極が反転する信号を出力する
発振回路２、この発振回路の出力信号が入力端に
印加されていて交互にオンオフ動作する第１駆動
段スイツチ要素３１及び第２駆動段スイツチ要素
３２、前記第１駆動段スイツチ要素３１の出力で
制御される第１の交流出力用スイツチング素子
４、及び前記第２駆動段スイツチ要素３２の出力
で制御される第２の交流出力用スイツチング素子
５からなり、前記第１の交流出力用スイツチング
素子の一端が正の直流電源、前記第２の交流出力
用スイツチング素子の一端が負の直流電源にそれ
ぞれ接続され、前記第１の交流出力用スイツチン
グ素子の他端と前記第２の交流出力用スイツチン
グ素子の他端とが接続され、この接続端から交流
電圧を得る直列インタロツク他励振インバータに
おいて、非反転端子に前記発振回路の出力信号の極性を
反転する極性反転回路１１の出力が接続され、反
転端子に前記交流電圧が接続される反転比較器か
らなる比較回路７０と、入力端子が共通接続されて前記比較回路の出力
端に接続し、出力端が夫々前記第１の駆動段スイ
ツチ要素及び前記第２駆動段スイツチ要素の入力
端に接続し、その動作が互いに逆動作する組み合
わせとされる第１及び第２のスイツチング要素
Tr₁，Tr₂から成り、前記比較回路の出力が正の
場合には前記第１のスイツチング要素をオンする
ことにより前記第１の交流出力用スイツチング素
子をオフ状態に保持し、前記比較回路の出力が負
の場合には、前記第２のスイツチング要素をオン
とすることにより、前記第２の交流出力用スイツ
チング素子をオフ状態に保持して同時点弧を防止
する同時点弧防止回路８と、から成るインタロツ
ク回路６０を設けたことを特徴としている。

〈実施例〉以下、本考案を図面に基づき詳細に説明する。
尚、以下の図面において第３図乃至第７図と重複
する部分は同一番号を付してその説明は省略す
る。第１図は本考案の具体的一実施例である直列
インタロツク他励振インバータの回路図である。

第１図において、６０は一対のスイツチング素
子Ｓが同時に点弧することを防止する比較回路７
０と同時点弧防止回路８とから成るインタロツク
回路である。比較回路７０は例えば反転コンパレ
ータQ₃と抵抗R₁で構成され、この反転コンパレ
ータQ₂の反転端子には、第１スイツチング素子
４と第２スイツチング素子５の接続点Ａからの出
力が接続され、非反転端子には他方が接地され
た抵抗R₁が接続されている。１１は発振回路２
からの反転信号を入力して比較回路７０の基準電
位S_Tを制御するために設けられた極性反転回路で
ある。この極性反転回路１１は、例えば反転コン
パレータQ₄と抵抗R₂で構成されて、比較回路７
０の反転コンパレータQ₁の非反転端子に接続さ
れる。このような構成とすることで、インターロ
ツク回路６０の動作の安定化を行なうことができ
る。

第２図は第１図の各部の波形を示したタイムチ
ヤートである。

この第２図を用いて本考案の動作を説明する。

反転コンパレータQ₃では接続点Ａからの出力
と極性反転回路１１の出力によつて制御される
基準電位S_Tが比較される。先行技術の第７図に
示す波形ではオフセツト電位＋e_pffの影響により
出力が負から正側に変化する時反転コンパレータ
Q₂が反転できないのに対して、第２図の波形
ではα₁，α₂……やβ₁，……で示した箇所で確実に
反転コンパレータQ₃の入力電位が反転し正しい
出力が発生していることが判る。尚、第２図の
一点鎖線は反転コンパレータQ₃にオフセツト電
圧＋e_pffが存在しない場合基準電位S_Tの波形、第
２図′の二点鎖線は反転コンパレータQ₃にオフ
セツト電圧＋e_pffが存在している場合の基準電位
S_Tの波形である。第２図′の波形に示すように
反転コンパレータQ₃にオフセツト電圧＋e_pffが存
在している場合であつても極性反転回路１１から
の出力STの波高値がオフセツト電圧の絶対値よ
りも大きいので反転コンパレータQ₃による比較
動作は正確に行なわれることが判る。

〈考案の効果〉以上、実施例と共に具体的に本考案を説明した
ように、交流出力を監視して一方のスイツチング
素子の入力がONからOFFに切替つた時にこのス
イツチング素子が確実にOFFとなるまでは他方
のスイツチング素子がONにならないようにする
構成のインタロツク回路と、発振回路からの反転
信号を入力してインタロツク回路内の比較回路の
基準電位を制御する極性反転回路とを設けた本考
案の直列インタロツク他励振インバータは、出力
に接続される負荷によつて起動・動作を左右され
ることなく確実に行なうことができる。又、スイ
ツチング素子のOFFタイムのバラツキや変動の
影響を受けず高効率で直流交流変換ができ、一対
のスイツチング素子の同時点弧による損失が防止
できる構成の直列インタロツク他励振インバータ
が実現できる。更に又、出力端子を誤つて＋
V_CC，−V_EEに接触させた場合でも自動的に動作が
停止する回路構成なので、高信頼性を得ることが
できる。という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の具体的一実施例である直列イ
ンタロツク他励振インバータの回路図、第２図は
第１図のタイムチヤート、第３図は従来の技術で
ある直列インタロツク他励振インバータの概要を
示すブロツク線図、第４図は第３図のタイムチヤ
ート、第５図は休止期間設定による一対のスイツ
チング素子の同時ON防止がほどこされた場合の
インバータの動作図、第６図は先行技術である直
列インタロツク他励振インバータの回路図、第７
図は第６図のタイムチヤートである。２……発振回路、３……駆動段、６……インタ
ロツク回路、７，７０……比較回路、８……同時
点弧防止回路、１１……極性反転回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】一定周期で交互に極が反転する信号を出力する
発振回路２、この発振回路の出力信号が入力端に
印加されていて交互にオンオフ動作する第１駆動
段スイツチ要素３１及び第２駆動段スイツチ要素
３２、前記第１駆動段スイツチ要素３１の出力で
制御される第１の交流出力用スイツチング素子
４、及び前記第２駆動段スイツチ要素３２の出力
で制御される第２の交流出力用スイツチング素子
５からなり、前記第１の交流出力用スイツチング
素子の一端が正の直流電源、前記第２の交流出力
用スイツチング素子の一端が負の直流電源にそれ
ぞれ接続され、前記第１の交流出力用スイツチン
グ素子の他端と前記第２の交流出力用スイツチン
グ素子の他端とが接続され、この接続端から交流
電圧を得る直列インタロツク他励振インバータに
おいて、非反転端子に前記発振回路の出力信号の極性を
反転する極性反転回路１１の出力が接続され、反
転端子に前記交流電圧が接続される反転比較器か
らなる比較回路７０と、入力端子が共通接続されて前記比較回路の出力
端に接続し、出力端が夫々前記第１の駆動段スイ
ツチ要素及び前記第２駆動段スイツチ要素の入力
端に接続し、その動作が互いに逆動作する組み合
わせとされる第１及び第２のスイツチング要素
Tr₁，Tr₂から成り、前記比較回路の出力が正の
場合には前記第１のスイツチング要素をオンする
ことにより前記第１の交流出力用スイツチング素
子をオフ状態に保持し、前記比較回路の出力が負
の場合には、前記第２のスイツチング要素をオン
とすることにより、前記第２の交流出力用スイツ
チング素子をオフ状態に保持して同時点弧を防止
する同時点弧防止回路８と、から成るインタロツ
ク回路６０を設けたことを特徴とした直列インタ
ロツク他励振インバータ。