JPH07123736A - Inverter device - Google Patents
Inverter deviceInfo
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- JPH07123736A JPH07123736A JP5267638A JP26763893A JPH07123736A JP H07123736 A JPH07123736 A JP H07123736A JP 5267638 A JP5267638 A JP 5267638A JP 26763893 A JP26763893 A JP 26763893A JP H07123736 A JPH07123736 A JP H07123736A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、商用交流電源を整流・
平滑した直流電源を高周波に変換して負荷に供給するイ
ンバータ装置に関するものであり、例えば、放電灯の高
周波点灯装置の電子安定器に利用されるものである。The present invention relates to rectifying a commercial AC power supply.
The present invention relates to an inverter device which converts a smoothed DC power supply into a high frequency and supplies it to a load, and is used, for example, in an electronic ballast of a high frequency lighting device of a discharge lamp.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は従来のインバータ装置の回路図で
ある。図中、11は昇圧チョッパー、12はハーフブリ
ッジインバータ、13は突入電流抑制回路である。以
下、その回路構成について説明する。交流電源Vsはフ
ィルタ回路FTを介してダイオードブリッジDBの交流
入力端子に接続されている。ダイオードブリッジDBの
直流出力端子には、インダクタL2とトランジスタQ3
の直列回路が突入電流抑制回路3を介して接続されてい
る。トランジスタQ3の両端には、ダイオードD3を介
して平滑用のコンデンサC1が接続されている。コンデ
ンサC1の両端には、トランジスタQ1,Q2の直列回
路とコンデンサC3,C4の直列回路が並列的に接続さ
れている。各トランジスタQ1,Q2には、それぞれダ
イオードD1,D2が逆並列接続されている。トランジ
スタQ1,Q2の接続点とコンデンサC3,C4の接続
点の間には、共振用のインダクタL1を介して負荷とし
て放電灯Laが接続されている。放電灯Laのフィラメ
ントの非電源側端子間には、共振用のコンデンサC2が
並列接続されている。ハーフブリッジインバータ12で
は、トランジスタQ1,Q2は交互にオン・オフ動作
し、インダクタL1とコンデンサC2の共振作用により
放電灯Laに高周波の正弦波電圧が印加される。また、
昇圧チョッパー11では、トランジスタQ3はオン・オ
フ動作し、トランジスタQ3のオン時にはインダクタL
2に電源電圧に応じた電磁エネルギーを蓄え、トランジ
スタQ3のオフ時に電源電圧とインダクタL2の誘起電
圧を重畳してコンデンサC1を充電する。フィルタ回路
FTは昇圧チョッパー11に流れるスイッチング電流の
高周波分を除去する。突入電流抑制回路13は、具体的
には図6に示すようにサイリスタQ5を用いたものが一
般的である。この回路では、抵抗Rと並列に接続された
サイリスタQ5は電源投入時にはオフされており、電源
投入後、所定時間が経過すると、タイマー回路15によ
りトリガーされて、サイリスタQ5がオンされる。した
がって、電源投入後、所定時間は抵抗Rにより突入電流
が抑制されるものであり、所定時間の経過後は、抵抗R
と並列に接続されたサイリスタQ5が導通することによ
り、抵抗Rによる電力ロスが低減されるものである。ま
た、図7に示すように、バイポーラトランジスタ等のス
イッチング素子Q4を接続しただけの回路もあり、この
場合には、電源電圧の0ボルト付近でスイッチング素子
Q4をオンさせるゼロクロス・スイッチングが行われる
ことが一般的である。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional inverter device. In the figure, 11 is a step-up chopper, 12 is a half bridge inverter, and 13 is an inrush current suppressing circuit. The circuit configuration will be described below. The AC power supply Vs is connected to the AC input terminal of the diode bridge DB via the filter circuit FT. The DC output terminal of the diode bridge DB has an inductor L2 and a transistor Q3.
Are connected in series via the inrush current suppressing circuit 3. A smoothing capacitor C1 is connected to both ends of the transistor Q3 via a diode D3. A series circuit of transistors Q1 and Q2 and a series circuit of capacitors C3 and C4 are connected in parallel to both ends of the capacitor C1. Diodes D1 and D2 are connected in antiparallel to the transistors Q1 and Q2, respectively. A discharge lamp La is connected as a load between a connection point of the transistors Q1 and Q2 and a connection point of the capacitors C3 and C4 via a resonance inductor L1. A resonance capacitor C2 is connected in parallel between the non-power supply side terminals of the filament of the discharge lamp La. In the half-bridge inverter 12, the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on / off, and a high frequency sine wave voltage is applied to the discharge lamp La by the resonance action of the inductor L1 and the capacitor C2. Also,
In the step-up chopper 11, the transistor Q3 is turned on and off, and the inductor L is turned on when the transistor Q3 is turned on.
2 stores electromagnetic energy according to the power supply voltage, and when the transistor Q3 is off, the power supply voltage and the induced voltage of the inductor L2 are superimposed to charge the capacitor C1. The filter circuit FT removes the high frequency component of the switching current flowing through the boost chopper 11. The rush current suppressing circuit 13 generally uses a thyristor Q5 as shown in FIG. In this circuit, the thyristor Q5 connected in parallel with the resistor R is turned off when the power is turned on, and when a predetermined time elapses after the power is turned on, the thyristor Q5 is turned on by being triggered by the timer circuit 15. Therefore, after the power is turned on, the inrush current is suppressed by the resistor R for a predetermined time, and after the elapse of the predetermined time, the resistor R
The power loss due to the resistance R is reduced by the conduction of the thyristor Q5 connected in parallel with the thyristor Q5. Further, as shown in FIG. 7, there is a circuit in which a switching element Q4 such as a bipolar transistor is simply connected. In this case, zero-cross switching for turning on the switching element Q4 near 0 volt of the power supply voltage is performed. Is common.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このようなインバータ
装置の課題として、入力電流歪みの改善、電源投入
時の突入電流の抑制の2つが挙げられ、更に世界中の
広範囲な電源電圧に対応すること(例えば100V、2
00V、240Vの全てに使用可能とすること)等も要
求されるようになっている。このうち、課題の入力電
流歪みの改善については、昇圧チョッパーがほぼ電源電
圧に比例した電流を流すので満足する。また、課題の
電源投入時の突入電流の抑制については、突入電流抑制
回路により満足することができる。さらに、課題の世
界中の広範囲な電源電圧に対応することについては、昇
圧チョッパーの出力電圧、すなわち、コンデンサC1の
電圧を電源電圧によらず、一定化するように制御すれば
良い。ただし、この制御は昇圧チョッパーにおけるトラ
ンジスタQ3のオンデューティ又はスイッチング周波数
を変えることで行うものであるが、この変化幅を相当広
くせねばならず、制御回路が複雑になる。さらに、これ
に加えてインバータの出力を変化させる、すなわち、負
荷が変動する場合にも適用しようとすると、さらに制御
は複雑になり、設計も困難になる。また、図5の従来例
では、入力電流歪みを改善するために、昇圧チョッパー
が必要となり、突入電流抑制のためにサイリスタ等を設
けているため、インバータ以外にスイッチング素子が2
個必要であり、コストが高くなり、回路が複雑となる。There are two problems of such an inverter device: improvement of input current distortion and suppression of inrush current when power is turned on. Further, it is necessary to cope with a wide range of power supply voltages around the world. (For example, 100V, 2
It must be possible to use all of 00V and 240V). Among them, the improvement of the input current distortion, which is a problem, is satisfied because the step-up chopper supplies a current substantially proportional to the power supply voltage. In addition, the problem of suppressing the inrush current when the power is turned on can be satisfied by the inrush current suppressing circuit. Furthermore, in order to deal with a wide range of power supply voltages in the world, which is a problem, the output voltage of the boost chopper, that is, the voltage of the capacitor C1 may be controlled to be constant regardless of the power supply voltage. However, this control is performed by changing the on-duty or the switching frequency of the transistor Q3 in the step-up chopper, but this change width must be considerably widened, and the control circuit becomes complicated. Further, in addition to this, if the output of the inverter is changed, that is, if it is applied even when the load changes, the control becomes more complicated and the design becomes difficult. Further, in the conventional example of FIG. 5, a boost chopper is required to improve the input current distortion, and a thyristor or the like is provided to suppress the inrush current.
This requires individual pieces, which increases the cost and complicates the circuit.
【0004】本発明は上述のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、入力電流歪みを
改善し、電源投入時の突入電流を抑制し、広範囲の電源
電圧に対応できる簡単な構成のインバータ装置を提供す
ることにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to improve input current distortion, suppress inrush current at power-on, and cope with a wide range of power supply voltages. An object of the present invention is to provide an inverter device having a simple configuration that can be performed.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のインバータ装置
にあっては、上記の課題を解決するために、図1に示す
ように、交流電源Vsを整流してスイッチング素子とイ
ンダクタを介して電解コンデンサC1に平滑直流電圧を
出力する降圧チョッパー回路1を備え、前記平滑直流電
圧を高周波に変換して負荷3に供給するインバータ回路
2を備え、前記インバータ回路2は昇圧又は昇降圧チョ
ッパーを兼用するスイッチング素子を有し、前記降圧チ
ョッパー回路1のスイッチング素子とインバータ回路2
のスイッチング素子のオン・オフのタイミングを制御し
て、降圧、昇降圧、昇圧のいずれのチョッパー回路とし
ても動作させ得る制御回路4を有することを特徴とする
ものである。In order to solve the above-mentioned problems, in the inverter device of the present invention, as shown in FIG. 1, an AC power supply Vs is rectified and electrolyzed via a switching element and an inductor. The capacitor C1 includes a step-down chopper circuit 1 that outputs a smoothed DC voltage, and an inverter circuit 2 that converts the smoothed DC voltage into a high frequency and supplies the load 3 to a load 3. The inverter circuit 2 also functions as a step-up or step-up / down chopper. A switching element of the step-down chopper circuit 1 and an inverter circuit 2 having a switching element.
The control circuit 4 is capable of controlling the on / off timing of the switching element and operating as a chopper circuit for any of step-down, step-up / step-down, and step-up.
【0006】[0006]
【作用】本発明によれば、昇圧チョッパー又は昇降圧チ
ョッパーのいずれかの動作を行うことにより入力電流歪
みを改善することができ、また、降圧チョッパー又は昇
降圧チョッパーのいずれかの動作を行うことにより突入
電流を抑制することができる。さらに、複数のチョッパ
ー動作を切り換えることで、広範囲の電源電圧に対応す
ることができる。本発明の更に詳しい作用については、
以下に述べる実施例の説明において詳述される。According to the present invention, the input current distortion can be improved by performing the operation of either the step-up chopper or the step-up / step-down chopper, and the operation of either the step-down chopper or the step-up / step-down chopper can be performed. Thus, the inrush current can be suppressed. Furthermore, by switching a plurality of chopper operations, it is possible to handle a wide range of power supply voltages. For more detailed operation of the present invention,
This will be described in detail in the following description of the embodiments.
【0007】[0007]
【実施例】図2は本発明の第1実施例の回路図である。
以下、その回路構成について説明する。交流電源Vsは
フィルタ回路FTを介してダイオードブリッジDBの交
流入力端子に接続されている。ダイオードブリッジDB
の直流出力端子には、インダクタL2とトランジスタQ
1,Q3の直列回路が接続されている。インダクタL2
の両端には、ダイオードD4を介して平滑用のコンデン
サC1が接続されている。コンデンサC1の両端には、
コンデンサC3,C4の直列回路と、トランジスタQ
1,Q2の直列回路が並列的に接続されている。トラン
ジスタQ1,Q2の両端には、それぞれダイオードD
1,D2が逆並列接続されている。トランジスタQ1,
Q2の接続点と、コンデンサC3,C4の接続点の間
に、共振用のインダクタL1を介して放電灯Laが接続
されている。放電灯Laのフィラメントの非電源側端子
間には共振用のコンデンサC2が並列接続されている。
各トランジスタQ1,Q2,Q3は制御回路Sによりそ
れぞれオン・オフ制御されている。本実施例では、降圧
チョッパーを構成するトランジスタQ3を突入電流抑制
回路として利用するものであり、また、トランジスタQ
1を昇圧チョッパーと昇降圧チョッパーのスイッチング
素子として兼用したものである。また、トランジスタQ
1はハーフブリッジインバータのスイッチング素子とし
ても利用されている。本実施例では、制御回路Sにより
トランジスタQ1,Q2,Q3の相互のタイミングを制
御し、降圧チョッパー、昇降圧チョッパー、昇圧チョッ
パーのいずれにも動作させ得るものである。FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention.
The circuit configuration will be described below. The AC power supply Vs is connected to the AC input terminal of the diode bridge DB via the filter circuit FT. Diode bridge DB
Inductor L2 and transistor Q
A series circuit of 1 and Q3 is connected. Inductor L2
A smoothing capacitor C1 is connected to both ends of the capacitor via a diode D4. At both ends of the capacitor C1,
A series circuit of capacitors C3 and C4 and a transistor Q
A series circuit of 1 and Q2 is connected in parallel. A diode D is provided on each side of the transistors Q1 and Q2.
1 and D2 are connected in anti-parallel. Transistor Q1,
The discharge lamp La is connected between the connection point of Q2 and the connection points of the capacitors C3 and C4 via the resonance inductor L1. A resonance capacitor C2 is connected in parallel between the non-power supply side terminals of the filament of the discharge lamp La.
The transistors Q1, Q2 and Q3 are on / off controlled by a control circuit S, respectively. In this embodiment, the transistor Q3 forming the step-down chopper is used as an inrush current suppressing circuit, and the transistor Q3 is also used.
1 is also used as a switching element for the step-up chopper and the step-up / step-down chopper. Also, the transistor Q
1 is also used as a switching element of a half-bridge inverter. In this embodiment, the control circuit S controls the mutual timings of the transistors Q1, Q2, Q3 so that the step-down chopper, the step-up / down chopper, and the step-up chopper can operate.
【0008】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、降圧チョッパー動作について説明する。降圧チョ
ッパー動作では、トランジスタQ3とトランジスタQ1
は反転動作を行う。トランジスタQ3がオン、トランジ
スタQ1がオフ、トランジスタQ2がオンのときには、
ダイオードブリッジDB、インダクタL2、コンデンサ
C1、ダイオードD2、トランジスタQ3、ダイオード
ブリッジDBを通る経路で電流が流れる。また、トラン
ジスタQ3がオフ、トランジスタQ1がオン、トランジ
スタQ2がオフのときには、インダクタL2、コンデン
サC1、ダイオードD4、インダクタL2を通る経路で
電流が流れる。このように、トランジスタQ1とトラン
ジスタQ2を相反するようにオン・オフすれば、ハーフ
ブリッジインバータが動作し、負荷に高周波を出力する
ことができる。The operation of this embodiment will be described below.
First, the step-down chopper operation will be described. In the step-down chopper operation, the transistor Q3 and the transistor Q1
Performs an inversion operation. When the transistor Q3 is on, the transistor Q1 is off, and the transistor Q2 is on,
A current flows through a path that passes through the diode bridge DB, the inductor L2, the capacitor C1, the diode D2, the transistor Q3, and the diode bridge DB. When the transistor Q3 is off, the transistor Q1 is on, and the transistor Q2 is off, a current flows in a path that passes through the inductor L2, the capacitor C1, the diode D4, and the inductor L2. In this way, if the transistor Q1 and the transistor Q2 are turned on / off so as to oppose each other, the half-bridge inverter operates and a high frequency can be output to the load.
【0009】次に、昇降圧チョッパー動作について説明
する。昇降圧チョッパー動作では、トランジスタQ3と
トランジスタQ1は同期して動作する。トランジスタQ
3、トランジスタQ1がオンのときには、ダイオードブ
リッジDB、インダクタL2、トランジスタQ1、トラ
ンジスタQ3、ダイオードブリッジDBを通る経路で電
流が流れる。また、トランジスタQ3、トランジスタQ
1がオフのときには、インダクタL2、コンデンサC
1、ダイオードD4、インダクタL2を通る経路で電流
が流れる。この場合もトランジスタQ1とトランジスタ
Q2が相反するようにオン・オフして、ハーフブリッジ
インバータが動作し、負荷に高周波を出力することがで
きる。Next, the step-up / down chopper operation will be described. In the step-up / down chopper operation, the transistor Q3 and the transistor Q1 operate in synchronization. Transistor Q
3. When the transistor Q1 is on, a current flows in a path that passes through the diode bridge DB, the inductor L2, the transistor Q1, the transistor Q3, and the diode bridge DB. Also, the transistor Q3 and the transistor Q
When 1 is off, inductor L2 and capacitor C
A current flows through a path that passes through 1, the diode D4, and the inductor L2. Also in this case, the transistors Q1 and Q2 are turned on / off so as to be opposite to each other, the half-bridge inverter operates, and a high frequency can be output to the load.
【0010】次に、昇圧チョッパー動作について説明す
る。昇圧チョッパー動作では、トランジスタQ3は常に
オンとなる。そして、トランジスタQ1がオンのとき、
ダイオードブリッジDB、インダクタL2、トランジス
タQ1、トランジスタQ3、ダイオードブリッジDBを
通る経路で電流が流れる。また、トランジスタQ1がオ
フのときには、ダイオードブリッジDB、インダクタL
2、コンデンサC1、ダイオードD2、トランジスタQ
3、ダイオードブリッジDBを通る経路で電流が流れ
る。この場合もトランジスタQ1とQ2は相反してオン
・オフさせ、インバータ動作させる。Next, the step-up chopper operation will be described. In the boost chopper operation, the transistor Q3 is always on. And when the transistor Q1 is on,
A current flows through a path that passes through the diode bridge DB, the inductor L2, the transistor Q1, the transistor Q3, and the diode bridge DB. When the transistor Q1 is off, the diode bridge DB and the inductor L
2, capacitor C1, diode D2, transistor Q
3. The current flows through the path passing through the diode bridge DB. Also in this case, the transistors Q1 and Q2 are turned on / off contrary to each other to operate as an inverter.
【0011】以上のように、トランジスタQ3をQ1と
反転して動作させれば降圧チョッパー動作を行い、トラ
ンジスタQ3をQ1と同期して動作させれば昇降圧チョ
ッパー動作を行い、トランジスタQ3を常にオンすれば
昇圧チョッパー動作を行うものである。また、昇降圧チ
ョッパー動作、昇圧チョッパー動作のときには、トラン
ジスタQ1に電流が流れるので、トランジスタQ1が昇
降圧チョッパーと昇圧チョッパーのスイッチング素子を
兼用していることが分かる。したがって、トランジスタ
Q3のオン・オフ又はトランジスタQ3とQ1の同期反
転を制御回路Sで制御すれば、前記いずれのチョッパー
としても働く。以上の性質を利用した操作例を以下に示
す。As described above, when the transistor Q3 is operated by reversing the transistor Q1, the step-down chopper operation is performed, and when the transistor Q3 is operated in synchronization with the transistor Q1, the buck-boost chopper operation is performed and the transistor Q3 is always on. Then, the boost chopper operation is performed. Further, during the step-up / step-down chopper operation and step-up chopper operation, since a current flows through the transistor Q1, it can be seen that the transistor Q1 doubles as a switching element of the step-up / step-down chopper and the step-up chopper. Therefore, if the control circuit S controls ON / OFF of the transistor Q3 or synchronous inversion of the transistors Q3 and Q1, it functions as any of the above choppers. An operation example using the above properties is shown below.
【0012】まず、電源投入時の突入電流を抑制するに
は、コンデンサC1が充電されるまでトランジスタQ3
はトランジスタQ1と反転して動作させ、トランジスタ
Q1とQ2は交互にオン・オフさせる。これにより、降
圧チョッパーが動作し、突入電流抑制が可能となる。特
に、トランジスタQ3のオン時間を適度に変化させて、
徐々にコンデンサC1が充電されるように制御すれば効
果的である。また、コンデンサC1が充電された後の定
常時には、トランジスタQ3は常にオン、トランジスタ
Q1、Q2はもちろん交互にオン・オフさせると、昇圧
チョッパーとして動作し、入力電流歪みは改善される。First, in order to suppress the inrush current when the power is turned on, the transistor Q3 is charged until the capacitor C1 is charged.
Is operated by inverting the transistor Q1, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on and off. As a result, the step-down chopper operates and the inrush current can be suppressed. In particular, by appropriately changing the on-time of the transistor Q3,
It is effective to control so that the capacitor C1 is gradually charged. When the capacitor C1 is in a stationary state after being charged, the transistor Q3 is always turned on, and the transistors Q1 and Q2 are alternately turned on / off to operate as a step-up chopper to improve the input current distortion.
【0013】また、広範囲の電源電圧に対応する場合と
して、例えば、100Vと200Vについて回路を共用
するときには、200VのときトランジスタQ3とQ1
を同期して動作させて昇降圧チョッパー動作を行い、1
00VのときトランジスタQ3を常にオンとして昇圧チ
ョッパー動作を行うことにより、コンデンサC1の電圧
を同じになるように制御する。これによれば従来例に比
べて制御が格段に容易になる。また、従来例に比べて主
回路の部品は殆ど増やさずインバータとチョッパーのス
イッチング素子のオン・オフのタイミングを変えるだけ
で昇圧、昇降圧、降圧の3種類のチョッパー動作が可能
となる。Further, as a case of supporting a wide range of power supply voltages, for example, when the circuit is shared for 100 V and 200 V, the transistors Q3 and Q1 are set at 200 V.
To operate step-up / down chopper by synchronizing
When the voltage is 00V, the transistor Q3 is always turned on to perform the boost chopper operation, thereby controlling the voltage of the capacitor C1 to be the same. According to this, control becomes much easier than in the conventional example. Further, compared to the conventional example, the number of main circuit components is hardly increased, and three types of chopper operations of boosting, step-up / step-down, and stepping-down can be performed only by changing the on / off timings of the switching elements of the inverter and the chopper.
【0014】前記チョッパー動作の切換えは交流電源V
sの100V、200Vの定格による切換えだけでな
く、商用周期内での電源電圧の変化に応じて切換えても
よい。例えば電源電圧のピークをVpとしたとき電源電
圧がVp/2より低いとき昇圧チョッパー、Vp/2よ
り高いとき昇降圧チョッパーとするような制御をしても
よい。本実施例では、負荷を放電灯としているが、放電
灯に限定するものではなく、また、インダクタL1とコ
ンデンサC2の共振回路に限定するものでもない。The switching of the chopper operation is performed by the AC power source V
The switching may be performed not only according to the rating of 100V and 200V of s, but also according to the change of the power supply voltage within the commercial cycle. For example, when the peak of the power supply voltage is Vp, the boost chopper may be used when the power supply voltage is lower than Vp / 2, and the buck-boost chopper may be used when the power supply voltage is higher than Vp / 2. In this embodiment, the load is a discharge lamp, but the load is not limited to the discharge lamp, and is not limited to the resonance circuit of the inductor L1 and the capacitor C2.
【0015】図3は本発明の第2実施例の回路図であ
る。以下、その回路構成について説明する。交流電源V
sはフィルタ回路FTを介してダイオードブリッジDB
の交流入力端子に接続されている。ダイオードブリッジ
DBの直流出力端子には、インダクタL2とトランジス
タQ2,Q3の直列回路が接続されている。インダクタ
L2の両端には、ダイオードD4とダイオードD1を介
して平滑用のコンデンサC1が接続されている。コンデ
ンサC1の両端には、コンデンサC3,C4の直列回路
と、トランジスタQ1,Q2の直列回路が並列的に接続
されている。トランジスタQ1,Q2の両端には、それ
ぞれダイオードD1,D2が逆並列接続されている。ト
ランジスタQ1,Q2の接続点と、コンデンサC3,C
4の接続点の間に、共振用のインダクタL1を介して放
電灯Laが接続されている。放電灯Laのフィラメント
の非電源側端子間には共振用のコンデンサC2が並列接
続されている。各トランジスタQ1,Q2,Q3は制御
回路Sによりそれぞれオン・オフ制御されている。本実
施例では、降圧チョッパーを構成するトランジスタQ3
を突入電流抑制回路として利用するものであり、また、
トランジスタQ2を昇圧チョッパーと昇降圧チョッパー
のスイッチング素子として兼用したものである。また、
トランジスタQ1はハーフブリッジインバータのスイッ
チング素子としても利用されている。本実施例では、ト
ランジスタQ1,Q2,Q3の相互のタイミングを制御
し、降圧チョッパー、昇降圧チョッパー、昇圧チョッパ
ーのいずれにも動作させ得るようにしている。FIG. 3 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention. The circuit configuration will be described below. AC power supply V
s is a diode bridge DB through the filter circuit FT
It is connected to the AC input terminal of. A series circuit of an inductor L2 and transistors Q2 and Q3 is connected to the DC output terminal of the diode bridge DB. A smoothing capacitor C1 is connected to both ends of the inductor L2 via a diode D4 and a diode D1. A series circuit of capacitors C3 and C4 and a series circuit of transistors Q1 and Q2 are connected in parallel to both ends of the capacitor C1. Diodes D1 and D2 are respectively connected in antiparallel to both ends of the transistors Q1 and Q2. Connection points of transistors Q1 and Q2 and capacitors C3 and C
The discharge lamp La is connected between the four connection points via the resonance inductor L1. A resonance capacitor C2 is connected in parallel between the non-power supply side terminals of the filament of the discharge lamp La. The transistors Q1, Q2 and Q3 are on / off controlled by a control circuit S, respectively. In this embodiment, the transistor Q3 forming the step-down chopper is used.
Is used as an inrush current suppression circuit,
The transistor Q2 is also used as a switching element for the step-up chopper and the step-up / step-down chopper. Also,
The transistor Q1 is also used as a switching element of a half bridge inverter. In this embodiment, the mutual timings of the transistors Q1, Q2, Q3 are controlled so that any of the step-down chopper, step-up / step-down chopper, and step-up chopper can operate.
【0016】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、降圧チョッパー動作を行う場合には、トランジス
タQ2は常にオフとする必要がある。このため、本実施
例では、降圧チョッパー動作のときインバータ動作がで
きない。トランジスタQ3がオンのとき、ダイオードブ
リッジDB、インダクタL2、ダイオードD1、コンデ
ンサC1、トランジスタQ3、ダイオードブリッジDB
を通る経路で電流が流れる。また、トランジスタQ3が
オフのときには、インダクタL2、ダイオードD1、コ
ンデンサC1、ダイオードD4、インダクタL2を通る
経路で電流が流れる。したがって、トランジスタQ3の
オン・オフにかかわらず、ダイオードD1に電流が流れ
るので、トランジスタQ1は制御不能であり、また、ト
ランジスタQ2は常にオフしておく必要がある。このた
め、降圧チョッパー動作は可能だが、インバータ動作は
できない。The operation of this embodiment will be described below.
First, when performing the step-down chopper operation, the transistor Q2 needs to be always off. Therefore, in this embodiment, the inverter operation cannot be performed during the step-down chopper operation. When transistor Q3 is on, diode bridge DB, inductor L2, diode D1, capacitor C1, transistor Q3, diode bridge DB
An electric current flows along the path passing through. When the transistor Q3 is off, a current flows in a path that passes through the inductor L2, the diode D1, the capacitor C1, the diode D4, and the inductor L2. Therefore, regardless of whether the transistor Q3 is on or off, a current flows through the diode D1, so that the transistor Q1 cannot be controlled and the transistor Q2 must be always off. Therefore, the step-down chopper operation is possible, but the inverter operation is not possible.
【0017】次に、昇降圧チョッパー動作を行う場合に
は、トランジスタQ3とQ2が同期してオン・オフ動作
を行う。まず、トランジスタQ3、トランジスタQ2が
オンのとき、ダイオードブリッジDB、インダクタL
2、トランジスタQ2、トランジスタQ3、ダイオード
ブリッジDBを通る経路で電流が流れる。また、トラン
ジスタQ3、トランジスタQ2がオフのとき、インダク
タL2、ダイオードD1、コンデンサC1、ダイオード
D4、インダクタL2を通る経路で電流が流れる。この
場合には、トランジスタQ1とQ2が交互にオン・オフ
することでインバータ動作が可能である。Next, when the buck-boost chopper operation is performed, the transistors Q3 and Q2 are turned on / off in synchronization. First, when the transistors Q3 and Q2 are on, the diode bridge DB and the inductor L
2, a current flows through a path passing through the transistor Q2, the transistor Q3, and the diode bridge DB. When the transistors Q3 and Q2 are off, current flows in a path that passes through the inductor L2, the diode D1, the capacitor C1, the diode D4, and the inductor L2. In this case, the inverter operation can be performed by alternately turning on / off the transistors Q1 and Q2.
【0018】次に、昇圧チョッパー動作を行う場合に
は、トランジスタQ3は常にオンである。トランジスタ
Q2がオンのとき、ダイオードブリッジDB、インダク
タL2、トランジスタQ2、トランジスタQ3、ダイオ
ードブリッジDBを通る経路で電流が流れる。トランジ
スタQ2がオフのとき、ダイオードブリッジDB、イン
ダクタL2、ダイオードD1、コンデンサC1、トラン
ジスタQ3、ダイオードブリッジDBを通る経路で電流
が流れる。Next, when the boost chopper operation is performed, the transistor Q3 is always on. When the transistor Q2 is on, a current flows in a path that passes through the diode bridge DB, the inductor L2, the transistor Q2, the transistor Q3, and the diode bridge DB. When the transistor Q2 is off, a current flows through the diode bridge DB, the inductor L2, the diode D1, the capacitor C1, the transistor Q3, and the diode bridge DB.
【0019】以上のように、降圧チョッパー動作を行う
場合には、インバータ動作ができないが、昇降圧又は昇
圧チョッパー動作を行う場合には、インバータ動作を行
いながら、チョッパー動作を切換えることができる。そ
して、降圧チョッパーは電源投入時の突入電流抑制のた
めだけに動作させれば良いから、その間インバータが働
いていなくてもさほど問題にならない。また、定常時に
は、昇降圧又は昇圧チョッパー動作を切り換えるように
すれば、広範囲の電源電圧に対応したり、入力電流歪み
を改善することができる。As described above, when the step-down chopper operation is performed, the inverter operation cannot be performed, but when the buck-boost or step-up chopper operation is performed, the chopper operation can be switched while performing the inverter operation. Since the step-down chopper needs to be operated only to suppress the inrush current when the power is turned on, it does not matter so much even if the inverter is not working during that time. Further, by switching the buck-boost or boost chopper operation in the steady state, it is possible to cope with a wide range of power supply voltage and improve the input current distortion.
【0020】図4は本発明の第3実施例の回路図であ
る。インダクタL1とコンデンサC2及び放電灯Laよ
りなる負荷回路と、トランジスタQ1,Q2とダイオー
ドD1,D2、コンデンサC3,C4を含むハーフブリ
ッジインバータの構成については、前記各実施例と同様
であるので、重複する説明は省略する。ダイオードD
1,D2の直列回路には、ダイオードD3,D4の直列
回路が並列接続されている。ダイオードD1,D2の接
続点と、ダイオードD3,D4の接続点の間には、イン
ダクタL2とスイッチング素子SW2の直列回路が接続
されている。スイッチング素子SW2の両端には、スイ
ッチング素子SW1を介して交流電源Vsが接続されて
いる。スイッチング素子SW1、SW2は双方向スイッ
チ素子であり、降圧チョッパーのスイッチング素子とし
て働く。FIG. 4 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention. The load circuit including the inductor L1, the capacitor C2, and the discharge lamp La, and the configuration of the half-bridge inverter including the transistors Q1 and Q2, the diodes D1 and D2, and the capacitors C3 and C4 are the same as those in the above-described respective embodiments, and therefore, the duplication is repeated. The description will be omitted. Diode D
A series circuit of diodes D3 and D4 is connected in parallel to the series circuit of 1 and D2. A series circuit of the inductor L2 and the switching element SW2 is connected between the connection point of the diodes D1 and D2 and the connection point of the diodes D3 and D4. An AC power supply Vs is connected to both ends of the switching element SW2 via the switching element SW1. The switching elements SW1 and SW2 are bidirectional switching elements and function as switching elements of the step-down chopper.
【0021】本実施例では、電源極性によって昇圧又は
昇降圧チョッパーとして働くスイッチング素子が切り替
わる。具体的には、入力電圧Vinが正のときはトラン
ジスタQ1がチョッパーのスイッチング素子として働
き、入力電圧Vinが負のときはトランジスタQ2がチ
ョッパーのスイッチング素子として働く。以下は入力電
圧Vinが正のときに限って説明する。In this embodiment, the switching element that functions as a boosting or step-up / down chopper is switched depending on the polarity of the power source. Specifically, when the input voltage Vin is positive, the transistor Q1 functions as a chopper switching element, and when the input voltage Vin is negative, the transistor Q2 functions as a chopper switching element. The following will be described only when the input voltage Vin is positive.
【0022】まず、降圧チョッパー動作について説明す
る。スイッチング素子SW1とSW2は反転してオン・
オフ動作を行う。スイッチング素子SW1がオン、スイ
ッチング素子SW2がオフのときには、交流電源Vs、
スイッチング素子SW1、インダクタL2、ダイオード
D3、コンデンサC1、ダイオードD2、交流電源Vs
を通る経路で電流が流れる。また、スイッチング素子S
W1がオフ、スイッチング素子SW2がオンのときに
は、インダクタL2、ダイオードD3、コンデンサC
1、ダイオードD2、スイッチング素子SW2、インダ
クタL2を通る経路で電流が流れる。このように、降圧
チョッパー動作を行うときには、ダイオードD2を介し
て常に電流が流れるためインバータの動作はできない。First, the step-down chopper operation will be described. Switching elements SW1 and SW2 are inverted and turned on.
Turn off. When the switching element SW1 is on and the switching element SW2 is off, the AC power supply Vs,
Switching element SW1, inductor L2, diode D3, capacitor C1, diode D2, AC power supply Vs
An electric current flows along the path passing through. In addition, the switching element S
When W1 is off and switching element SW2 is on, inductor L2, diode D3, capacitor C
The current flows through the path passing through 1, the diode D2, the switching element SW2, and the inductor L2. In this way, when performing the step-down chopper operation, the current cannot always flow through the diode D2, so that the inverter cannot operate.
【0023】次に、昇降圧チョッパー動作について説明
する。スイッチング素子SW1とトランジスタQ1は同
期してオン・オフ動作を行い、スイッチング素子SW2
は反転してオン・オフ動作を行う。スイッチング素子S
W1、トランジスタQ1がオン、スイッチング素子SW
2がオフのときには、交流電源Vs、スイッチング素子
SW1、インダクタL2、ダイオードD3、トランジス
タQ1、交流電源Vsを通る経路で電流が流れる。ま
た、スイッチング素子SW1、トランジスタQ1がオ
フ、スイッチング素子SW2がオンのときには、インダ
クタL2、ダイオードD3、コンデンサC1、ダイオー
ドD2、スイッチング素子SW2、インダクタL2を通
る経路で電流が流れる。この昇降圧チョッパー動作を行
うときには、トランジスタQ1,Q2を反転してオン・
オフさせることにより、インバータ動作が可能である。Next, the step-up / down chopper operation will be described. The switching element SW1 and the transistor Q1 perform on / off operation in synchronization, and the switching element SW2
Is inverted to perform on / off operation. Switching element S
W1, transistor Q1 is on, switching element SW
When 2 is off, a current flows in a path that passes through the AC power supply Vs, the switching element SW1, the inductor L2, the diode D3, the transistor Q1, and the AC power supply Vs. Further, when the switching element SW1 and the transistor Q1 are off and the switching element SW2 is on, a current flows in a path passing through the inductor L2, the diode D3, the capacitor C1, the diode D2, the switching element SW2, and the inductor L2. When performing this step-up / down chopper operation, the transistors Q1 and Q2 are inverted and turned on.
By turning off, inverter operation is possible.
【0024】次に、昇圧チョッパー動作について説明す
る。この昇圧チョッパー動作を行う場合には、スイッチ
ング素子SW1は常時オン、スイッチング素子SW2は
常時オフとなる。トランジスタQ1がオンのときには、
交流電源Vs、スイッチング素子SW1、インダクタL
2、ダイオードD3、トランジスタQ1、交流電源Vs
を通る経路で電流が流れる。また、トランジスタQ1が
オフのときには、交流電源Vs、スイッチング素子SW
1、インダクタL2、ダイオードD3、コンデンサC
1、ダイオードD2、交流電源Vsを通る経路で電流が
流れる。この昇圧チョッパー動作を行うときにも、トラ
ンジスタQ1,Q2を反転してオン・オフさせることに
より、インバータ動作が可能である。Next, the step-up chopper operation will be described. When the boost chopper operation is performed, the switching element SW1 is always on and the switching element SW2 is always off. When the transistor Q1 is on,
AC power supply Vs, switching element SW1, inductor L
2, diode D3, transistor Q1, AC power supply Vs
An electric current flows along the path passing through. When the transistor Q1 is off, the AC power supply Vs and the switching element SW
1, inductor L2, diode D3, capacitor C
A current flows through a path that passes through 1, the diode D2, and the AC power supply Vs. Even when the boost chopper operation is performed, the inverter operation can be performed by inverting the transistors Q1 and Q2 to turn them on and off.
【0025】なお、入力電圧Vinが負のときには、ト
ランジスタQ1に代えてトランジスタQ2、ダイオード
D2に代えてダイオードD1、ダイオードD3に代えて
ダイオードD4が使用される以外は、前記と同様の動作
となる。この実施例でも、降圧チョッパー動作を行うと
きには、インバータ動作ができないので、電源投入時に
のみ降圧チョッパー動作を行えば良い。これにより、突
入電流を抑制することができる。また、定常時には、昇
降圧チョッパーと昇圧チョッパーを適宜切換えて、入力
電流歪みを改善したり、広範囲の電源電圧に対応するこ
とができる。When the input voltage Vin is negative, the same operation as described above is performed except that the transistor Q2 is used in place of the transistor Q1, the diode D1 is used in place of the diode D2, and the diode D4 is used in place of the diode D3. . Also in this embodiment, since the inverter operation cannot be performed when the step-down chopper operation is performed, the step-down chopper operation may be performed only when the power is turned on. Thereby, the inrush current can be suppressed. Further, in a steady state, the buck-boost chopper and the boost chopper can be appropriately switched to improve the input current distortion and cope with a wide range of power supply voltages.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明は、負荷を高周波駆動するための
インバータ回路とスイッチング素子を兼用した昇圧又は
昇降圧チョッパー回路と、その前段の降圧チョッパー回
路とを組み合わせて、両回路のスイッチング素子のオン
・オフのタイミングを連動させて、降圧チョッパー、昇
降圧チョッパー、昇圧チョッパーのいずれとしても作用
させることができる制御回路を備えることで、電源投入
時の突入電流を抑制したり、インバータ動作をさせなが
ら入力電流歪みを改善したり、広範囲の電源電圧に対応
することが可能な簡単な構成のインバータ装置を実現で
きるという効果がある。According to the present invention, a step-up or step-up / step-down chopper circuit which also serves as an inverter circuit for driving a load at a high frequency and a switching element and a step-down chopper circuit in the preceding stage are combined to turn on the switching elements of both circuits.・ By controlling the inrush current when the power is turned on and operating the inverter by providing a control circuit that can operate as a step-down chopper, buck-boost chopper, or step-up chopper by linking the off timing. There is an effect that it is possible to realize an inverter device having a simple configuration capable of improving the input current distortion and coping with a wide range of power supply voltages.
【図1】本発明の基本構成を示すブロック回路図であ
る。FIG. 1 is a block circuit diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3実施例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.
【図5】従来のチョッパー付きインバータ装置の回路図
である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional inverter device with a chopper.
【図6】従来の突入電流抑制回路付きのインバータ装置
の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional inverter device with a rush current suppressing circuit.
【図7】従来の突入電流抑制回路付きの他のインバータ
装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of another inverter device with a conventional inrush current suppression circuit.
1 降圧チョッパー回路 2 チョッパー兼用インバータ回路 3 負荷 4 制御回路 1 Step-down chopper circuit 2 Chopper / inverter circuit 3 Load 4 Control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05B 41/29 C 9249−3K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H05B 41/29 C 9249-3K
Claims (3)
とインダクタを介して電解コンデンサに平滑直流電圧を
出力する降圧チョッパー回路を備え、前記平滑直流電圧
を高周波に変換して負荷に供給するインバータ回路を備
え、前記インバータ回路は昇圧又は昇降圧チョッパーを
兼用するスイッチング素子を有し、前記降圧チョッパー
回路のスイッチング素子とインバータ回路のスイッチン
グ素子のオン・オフのタイミングを制御して、降圧、昇
降圧、昇圧のいずれのチョッパー回路としても動作させ
得る制御回路を有することを特徴とするインバータ装
置。1. An inverter circuit comprising a step-down chopper circuit for rectifying an AC power source and outputting a smooth DC voltage to an electrolytic capacitor via a switching element and an inductor, the inverter circuit converting the smooth DC voltage into a high frequency and supplying the load. The inverter circuit includes a switching element that also serves as a step-up or step-up / step-down chopper, and controls the on / off timings of the switching element of the step-down chopper circuit and the switching element of the inverter circuit to reduce the step-down, step-up / step-down, or step-up. An inverter device having a control circuit capable of operating as any of the chopper circuits of.
バータとしたことを特徴とする請求項1記載のインバー
タ装置。2. The inverter device according to claim 1, wherein the inverter is a half-bridge inverter.
のスイッチング素子のうち、電源極性によって昇圧又は
昇降圧チョッパーとして働くスイッチング素子が切り替
わるように構成されたことを特徴とする請求項2記載の
インバータ装置。3. The inverter device according to claim 2, wherein among the two switching elements of the half-bridge inverter, a switching element that functions as a step-up or step-up / step-down chopper is switched depending on a polarity of a power source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26763893A JP3261829B2 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26763893A JP3261829B2 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Inverter device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07123736A true JPH07123736A (en) | 1995-05-12 |
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ID=17447455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26763893A Expired - Fee Related JP3261829B2 (en) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | Inverter device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261829B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10162987A (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-19 | Matsushita Electric Works Ltd | Inverter device |
| JP3640260B2 (en) * | 1996-06-06 | 2005-04-20 | 株式会社アイ・ヒッツ研究所 | AC / AC converter |
| EP2066013A3 (en) * | 2007-11-30 | 2010-12-08 | Hitachi, Ltd. | Electric power converter and control method for the same |
| EP2383881A1 (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Inverter type engine generator |
| JP2017112816A (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | みんな電力株式会社 | Inverter circuit having self-boosting function |
| JP2018057156A (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 株式会社Ihi | Power converter |
-
1993
- 1993-10-26 JP JP26763893A patent/JP3261829B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3261829B2 (en) | 2002-03-04 |
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