JPH11164566A - 共振形インバータ装置 - Google Patents

共振形インバータ装置

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JPH11164566A
JPH11164566A JP9326630A JP32663097A JPH11164566A JP H11164566 A JPH11164566 A JP H11164566A JP 9326630 A JP9326630 A JP 9326630A JP 32663097 A JP32663097 A JP 32663097A JP H11164566 A JPH11164566 A JP H11164566A
Authority
JP
Japan
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resonance
voltage
main switching
circuit
switching elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP9326630A
Other languages
English (en)
Inventor
Riyuusuke Inoshita
龍介 井ノ下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Publication of JPH11164566A publication Critical patent/JPH11164566A/ja
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    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

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  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主スイッチング素子が過電流破壊することな
く、共振形インバータ装置の始動が行えるようにする。 【解決手段】 共振形インバータ装置において、始動用
スイッチ13を設け、主スイッチング素子6a〜6fを
オンさせて正母線と負母線の間を短絡状態にし、この
後、始動用スイッチ13をオンさせて、共振回路2の共
振動作を開始させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3相交流電動機な
どの負荷を駆動する共振形インバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、誘導電動機を駆動する共振形イン
バータ装置として、図4に示すものが提案されている
(USP4,864,483号明細書参照)。この図4
に示す共振形インバータ装置において、直流電圧源1の
直流電圧は、インバータ部5によって交流電圧に変換さ
れる。このインバータ部5は、正母線と負母線との間
に、主スイッチング素子6a〜6fと逆並列ダイオード
(フライホイールダイオード)7a〜7fが3相ブリッ
ジ結線された構成となっている。そして、主スイッチン
グ素子とフライホイールダイオードによりインバータア
ームを構成しており、正母線に接続されている方が上ア
ーム、負母線に接続されている方が下アームとなる。こ
のインバータ部5において、主スイッチング素子6a、
6b、主スイッチング素子6c、6d、主スイッチング
素子6e、6fは、図示しない回路によってそれぞれ1
20°位相をずらしてオンオフ制御され、誘導電動機1
8を駆動する。
【0003】また、直流電圧源1とインバータ部5との
間に、共振回路2が直流電圧源1に並列に接続されてい
る。この共振回路2は、共振用リアクトル3と共振用コ
ンデンサ4から構成されており、共振用リアクトル3と
共振用コンデンサ4による共振によって、共振用コンデ
ンサ4の両端に共振電圧VC1を発生する。また、共振用
コンデンサ4の共振電圧VC1は、クランプ回路9によっ
て所定電圧にクランプされる。これは、インバータ部5
の主スイッチング素子6a〜6fに、直流電圧源1の電
圧の2倍以上の電圧が印加されるため、主スイッチング
素子6a〜6fを過電圧破壊から防止するために設けら
れている。
【0004】このクランプ回路9は、直流電圧源1に直
列接続されクランプ時に充放電されるクランプ用コンデ
ンサ10と、ダイオード11およびスイッチング素子1
2が並列接続された回路とから構成されており、共振用
コンデンサ4の共振電圧VC1を、主スイッチング素子6
a〜6fのコレクタ−エミッタ間耐圧よりも低い電圧に
クランプする。このクランプによって、共振用コンデン
サ4の共振電圧VC1は、直流電圧源1の直流電圧とクラ
ンプ用コンデンサ10の電圧の和の電圧(クランプ電
圧)VC2付近でクランプされる。
【0005】上記構成においてその作動を図5に示す波
形図を用いて説明する。共振形インバータ装置が定常運
転している場合、共振回路2の共振動作により共振電圧
C1は周期的に実質的に0Vになる。その期間において
主スイッチング素子6a〜6fをオン(もしくは主スイ
ッチング素子6a〜6fのうち少なくとも2つの直列接
続された主スイッチング素子をオン)し、正母線と負母
線の間を短絡する(図5のt1 時点〜t2 時点)。この
とき、直流電圧源1から共振用リアクトル3および主ス
イッチング素子6a〜6fを通して、共振リアクトル3
の電流IR が負荷電流IL とブースト電流IB の和に等
しくなるまで流れる(図5のt2 時点)。
【0006】なお、t1 時点〜t2 時点のアーム短絡状
態において、フライホイールダイオード7a〜7fに電
流が流れているときは、正母線と負母線の間の電圧は0
Vに近い負の電圧になっている。また、主スイッチング
素子6a〜6fに電流が流れているときは、正母線と負
母線の間の電圧は0Vに近い正の電圧になっている。こ
のように、t1 時点〜t2 時点においては、正母線と負
母線の間の電圧が実質的に0Vになる。
【0007】そして、その期間における例えばt2 時点
において、主スイッチング素子6a〜6fを所定のパタ
ーンでスイッチングさせる。このように正母線と負母線
の間の電圧が実質的に0Vになっている区間においてイ
ンバータ部5の主スイッチング素子6a〜6fのスイッ
チングを行うことによって、零電圧スイッチングが実行
でき、主スイッチング素子6a〜6fでのスイッチング
損失をゼロにすることができる。また、主スイッチング
素子6a〜6fのスイッチングによって、共振用リアク
トル3および共振用コンデンサ4が共振動作を行い(図
5のt2 時点〜t3 時点)、共振回路2の共振動作が維
持される。
【0008】そして、共振用コンデンサ4の共振電圧V
C1がクランプ電圧VC2を超えると、ダイオード11を介
してクランプ用コンデンサ10に充電電流が流れる。ク
ランプ用コンデンサ10は、大きな容量を有しており、
充電電流に対して端子電圧の変動が少なくなるようにな
っている。なお、この充電電流が流れている期間におい
て、スイッチング素子12をターンオンしておく(図5
のt3 時点〜t4 時点)。
【0009】その後、共振リアクトル3の電流IR が減
少し、負荷電流IL より小さくなると、クランプ用コン
デンサ10からスイッチング素子12を介して放電電流
が流れる。この放電電流が、充電開始時の充電電流と同
じ大きさ(逆極性)になったとき、すなわちクランプ用
コンデンサ10の充放電量が等しくなったとき、スイッ
チング素子12をターンオフさせる(図5のt5
点)。
【0010】このような作動を繰り返すことによって、
共振電圧VC1、クランプ電圧VC2、共振リアクトル3の
電流IR は、図5に示すように変化し、共振用コンデン
サ4の共振電圧VC1がクランプされる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成におい
て、共振形インバータ装置を始動させる場合には、主ス
イッチング素子6a〜6fをオンして、インバータ部5
における正母線と負母線の間を短絡させる。このとき、
直流電圧源1の直流電圧によって共振用コンデンサ4に
蓄積されていた電荷が、主スイッチング素子6a〜6f
を通して放電されるため、主スイッチング素子6a〜6
fが過電流破壊するという問題が生じる。
【0012】その対策として、主スイッチング素子6a
〜6fに過電流検出機能を備えたものを用いることが考
えられるが、この場合には、共振用リアクトル3の電流
Rが負荷電流iL とブースト電流iB の和に等しくな
るまで流れる前に、主スイッチング素子6a〜6fがオ
フするため、共振形インバータ装置が始動しないという
問題が生じる。
【0013】本発明は上記問題に鑑みたもので、主スイ
ッチング素子が過電流破壊することなく、共振形インバ
ータ装置の始動が行えるようにすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1、2に記載の発明においては、共振形イン
バータ装置において、始動用のスイッチ手段(13)を
設け、主スイッチング素子がオンして正母線と負母線の
間が短絡している状態で、始動用のスイッチ手段(1
3)がオンすることによって、共振回路(2)の共振動
作が開始されるようにしたことを特徴としている。
【0015】従って、共振形インバータ装置の始動時に
おいて、主スイッチング素子をオンして正母線と負母線
の間を短絡させたときには始動用のスイッチ手段(1
3)がオフしているので、共振用コンデンサ(4)から
主スイッチング素子に過電流が流れるといったことがな
く、インバータ始動時の主スイッチング素子の過電流破
壊を防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1に、本発明の一実施形態を示す
共振形インバータ装置の構成を示す。図1に示す共振形
インバータ装置においては、図4に示す従来のものと同
様、共振用リアクトル3および共振用コンデンサ4から
なる共振回路2が直流電圧源1に並列に接続されてい
る。インバータ部5は、共振用コンデンサ4の両端に発
生する電圧を用いて、直流電圧を交流電圧に変換し、3
相交流電動機8を駆動する。また、共振用コンデンサ4
の共振電圧VC1は、クランプ回路9によって所定電圧に
クランプされる。
【0017】インバータ部5における主スイッチング素
子6a〜6fおよびクランプ回路9におけるスイッチン
グ素子12は、制御部14によってオンオフ制御され
る。この制御部14は、検出回路15と、制御回路16
と、ドライブ回路17によって構成されている。検出回
路15は、負荷電流IL 、共振リアクトル3の電流
R 、共振用コンデンサ4の共振電圧VC1、クランプ電
圧VC2を検出する。制御回路16は、クランプ制御回路
16aと、インバータ制御回路16bからなり、クラン
プ制御回路16aは、クランプ回路9におけるスイッチ
ング素子12をオンオフ制御する。インバータ制御回路
16bは、インバータ部5の主スイッチング素子6a〜
6fをオンオフ制御するもので、共振回路2の共振を維
持させるとともに、共振電圧V C1が実質的に0Vになっ
ている期間において主スイッチング素子6a〜6fを所
定のパターンでスイッチングさせ、インバータ部5の出
力する交流電圧を制御する。ドライブ回路17は、主ス
イッチング素子6a〜6fおよびスイッチング素子12
の各ゲートを駆動する。
【0018】これらによって構成される制御部14は、
共振形インバータ装置が定常運転している場合には、従
来のものと同様である。本実施形態では、直流電圧源1
と共振回路2の間に、インバータ始動時に共振回路2の
共振動作を開始させるための始動用スイッチ13を設け
ている。この始動用スイッチ13としては、機械スイッ
チ、半導体スイッチング素子などを用いることができ
る。
【0019】上記構成において、インバータ制御回路1
6bの制御処理を示す図2のフローチャートおよび図3
の信号波形図を用いて、作動説明する。図1に示す各部
電気系に電源が供給されてインバータ制御を開始する状
態になると、まずステップ101において、主スイッチ
ング素子6a〜6fおよび始動用スイッチ13をオフさ
せ、この後、ステップ102において、主スイッチング
素子6a〜6fを全てオンさせ(図3のt1 時点)、正
母線と負母線の間を短絡させる。なお、主スイッチング
素子6a〜6fの全てをオンさせることなく、少なくと
も正母線と負母線の間に直列接続された2つの主スイッ
チング素子をオンさせて正母線と負母線の間を短絡させ
るようにしてもよい。
【0020】次に、ステップ103において、始動用ス
イッチ13をオンさせる(図3のt 2 時点)。その結
果、直流電圧源1から共振用リアクトル3および主スイ
ッチング素子6a〜6fを通して、共振リアクトル3の
電流IR が負荷電流IL とブースト電流IB の和に等し
くなるまで流れる(図3のt2 時点〜t3 時点)。な
お、始動時は負荷電流IL =0となる。
【0021】そして、ステップ104において、主スイ
ッチング素子6a〜6fを所定のパターンでスイッチン
グさせる(図3のt3 時点)と、共振用リアクトル3お
よび共振用コンデンサ4が共振動作を開始する(図3の
3 時点〜t4 時点)。この後は、共振形インバータ装
置を定常運転させるステップ104の処理を繰り返し実
行する。
【0022】従って、インバータの始動時において、主
スイッチング素子6a〜6fがオンした後に、始動用ス
イッチ13がオンして、直流電圧源1から共振回路2に
共振に必要なエネルギーが供給されるようにしたので、
主スイッチング素子6a〜6fがオンしたときに共振用
コンデンサ4から主スイッチング素子6a〜6fに過電
流が流れるといったことがなく、インバータ始動時の主
スイッチング素子6a〜6fの過電流破壊を防止するこ
とができる。
【0023】なお、上記した共振形インバータ装置を電
気自動車用として用いる場合には、キースイッチがオン
したことによって図2に示す処理を開始するようにすれ
ば、キースイッチと連動してインバータを始動させるこ
とができる。また、上記した実施形態では、インバータ
制御回路16bにより始動用スイッチ13をオンさせて
インバータを始動させるものを示したが、始動用スイッ
チ13をマニュアルで操作するスイッチとする場合に
は、始動用スイッチ13がオンする前に主スイッチング
素子6a〜6fをオンさせておき、始動用スイッチ13
がオンしたことを検出して、インバータを始動させるよ
うにすればよい。
【0024】また、上記した実施形態においては、3相
交流電動機8を駆動するものを示したが、それ以外に同
期電動機など他の交流電動機を駆動するようにしてもよ
い。また、インバータ部5としては、上記した構成のも
のに限らず、上アーム、下アームそれぞれを2つの主ス
イッチング素子で構成した3レベルインバータなどの多
レベルインバータにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す共振形インバータ装
置の回路構成を示す図である。
【図2】図1中のインバータ制御回路16bの制御処理
を示すフローチャートである。
【図3】図1中の各部の信号波形を示す図である。
【図4】従来の共振形インバータ装置の回路構成を示す
図である。
【図5】図4中の各部の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
1…直流電圧源、2…共振回路、3…共振用リアクト
ル、4…共振用コンデンサ、5…インバータ部、8…3
相交流電動機、9…クランプ回路、10…クランプ用コ
ンデンサ、11…ダイオード、12…スイッチング素
子、13…始動用スイッチ、14…制御部、15…検出
回路、16…制御回路、16a…クランプ制御回路、1
6b…インバータ制御回路、17…ドライブ回路、18
…誘導電動機。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正母線と負母線の間に各相毎に直列接続
    された複数の主スイッチング素子(6a〜6f)と各主
    スイッチング素子にそれぞれが逆並列接続された複数の
    フライホイールダイオード(7a〜7f)を有して構成
    され、直流電圧源(1)の直流電圧を交流電圧に変換す
    るインバータ部(5)と、 前記直流電圧源(1)に並列に接続された共振用リアク
    トル(3)と共振用コンデンサ(4)を有する共振回路
    (2)と、 前記共振回路(2)の共振動作により前記正母線と前記
    負母線の間の電圧が実質的に0Vになっている期間にお
    いて、前記複数の主スイッチング素子(6a〜6f)を
    所定のパターンでスイッチングさせて、前記インバータ
    部が出力する交流電圧を制御する制御手段(14)とを
    備えた共振形インバータ装置において、 前記直流電圧源(1)と前記共振回路(2)の間に始動
    用のスイッチ手段(13)を設け、 少なくとも前記正母線と前記負母線の間に直列接続され
    た主スイッチング素子がオンして前記正母線と前記負母
    線の間が短絡している状態で、前記始動用のスイッチ手
    段(13)がオンすることによって、前記共振回路
    (2)の共振動作が開始されるようにしたことを特徴と
    する共振形インバータ装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段(14)は、少なくとも前
    記正母線と前記負母線の間に直列接続された主スイッチ
    ング素子をオンさせ、この後、前記始動用のスイッチ手
    段(13)をオンさせて前記共振回路(2)の共振動作
    を開始させるものであることを特徴とする請求項1に記
    載の共振形インバータ装置。
JP9326630A 1997-11-27 1997-11-27 共振形インバータ装置 Pending JPH11164566A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006270562A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Daihen Corp E級増幅器
KR101525752B1 (ko) * 2011-11-28 2015-06-03 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차량용 보조 전원 장치 및 그 과전류 보호 방법

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KR101525752B1 (ko) * 2011-11-28 2015-06-03 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차량용 보조 전원 장치 및 그 과전류 보호 방법

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