JPH11308879A - 中性点形インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中性点形インバータにおいて、入力電圧を高
くしても、回路定数を変更することなく、一定の出力電
圧が得られるようにする。 【解決手段】 商用電源をローパスフィルタLPF を介し
て整流器DBに接続し、整流器DBの出力に平滑コンデンサ
Csと分圧コンデンサC1,C2 の直列回路および交互にオン
オフ動作するスイッチング素子Q1，Q2の直列回路を並列
接続する。スイッチング素子Q1，Q2のそれぞれにダイオ
ードD1，D2を逆並列接続し、駆動回路DRをスイッチング
素子Q1，Q2と接続する。分圧コンデンサC1,C2 の接続点
とスイッチング素子Q1，Q2の接続点の間に、コンデンサ
CxとインダクタLoとの直列回路を接続し、インダクタLo
に負荷RLを並列接続する。インダクタLoの逆起電力によ
る電圧をコンデンサCxにより吸収させることにより、昇
圧インバータとしての昇圧効果を低減させて、一定の出
力電圧を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電圧を整流し
平滑して一旦直流電圧に変換した後、さらに高周波電圧
に変換して高周波電力を負荷に供給するインバータ装置
に関し、より詳細には、中性点形インバータ装置もしく
は照明機器に好適な中性点形インバータ式安定器（以
下、両者を纏めて単に「中性点形インバータ」という）
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の小型化された家電製品やＯＡ機器
においては高性能化・高効率化のため高周波インバータ
装置が搭載されている。

【０００３】また、家庭用蛍光灯器具や施設用蛍光灯器
具においては、蛍光灯を点灯させる回路方式として、従
来はチョーク限流型・漏洩変圧器型等の銅鉄型安定器と
称されるものが使用されてきたが、形状・重量および効
率の面で限界があることから、今日の蛍光灯器具には高
周波点灯式安定器（インバータ式安定器）といわれるラ
ンプ制御装置が使用されるようになり、水銀灯やメタル
ハライドランプ等のＨＩＤランプ器具、電球型蛍光ラン
プ等にも使用されている。

【０００４】このインバータ式安定器は、効率がよく省
電力化が図れること、ランプのチラツキや安定器の騒音
を少なくできること、軽量化が図れること等の利点があ
ることから、上記各種蛍光灯器具のインバータ化が急激
に進んでいる。

【０００５】しかしながら、上記高周波インバータ装置
やインバータ式安定器（以下、これらを纏めて単に「イ
ンバータ」という。）は、一般に整流器（ダイオード）
を用い電解コンデンサで平滑して使用する全波整流のコ
ンデンサ平滑回路方式が多く用いられており、ダイオー
ドの非線形性に起因する歪波電流が商用電源に流れ、商
用電源側の入力電流に高調波電流が流れるようになり、
この高調波電流がおよぼす高調波障害の問題が顕著にな
ってきている。

【０００６】このため、高調波電流を抑制するための回
路技術の検討がなされ、例えば、交流リアクトル挿入方
式・部分平滑方式・アクティブ平滑フィルタ方式（イン
バータ蛍光灯；電子技術,Vol.32,No3,pp.113-119参照）
・ディザー整流方式（ディザー効果を用いた高力率スイ
ッチングレギュレータ；電気学会全国大会講演論文集,N
o.546,pp.5-137参照）等が提案されている。

【０００７】さらに、蛍光灯用の電子安定器として、デ
ィザー整流方式と同様に蛍光灯点灯用のインバータのみ
で商用電源側の入力電流の高調波成分の低減が図れる中
性点形電子安定器回路（中性点形インバータ式安定器）
の提案もなされている（簡易高調波低減回路の一方法；
著者：加藤義人氏,電気設備学会誌,Vol.12,No.10,pp.90
2-904参照）。 また、この中性点形インバータ式安定器
の理論解析についての考察もなされている（中性点形イ
ンバータによる入力電流低歪み形電子安定器の開発；著
者：加藤義人氏,照明学会誌,Vol79,No.2,pp.14-20参
照）。

【０００８】図11は中性点形インバータの基本回路図で
ある。このインバータは、商用電源Viをローパスフィル
タLPF を介して直流電圧Edに整流する全波整流器DB（構
成ダイオードは回路図において単に１〜４と記載し、明
細書中はDB1〜DB4という。）と、全波整流器DBの出力を
平滑する平滑コンデンサCsと、平滑コンデンサCsと並列
接続され直流電圧Edを分圧する分圧コンデンサC1および
C2から成る直列回路と、平滑コンデンサCsと並列接続さ
れたスイッチング素子Q1およびQ2から成る直列回路と、
分圧コンデンサC1，C2の接続点（中性点）とスイッチン
グ素子Q1，Q2の接続点（SW点）との間に接続された負荷
RLとからなる。中性点は商用電源Viの一端と接続されて
いる。

【０００９】このインバータの動作は、全波整流器DBの
出力に含まれるリップル電圧を平滑コンデンサCsを用い
て直流電圧Edに変換した後、スイッチング素子Q1,Q2 を
オンオフ動作させ中性点を基準に閉回路を構成し、平滑
コンデンサCsから分圧コンデンサC1またはC2を充電す
る。この充電電流が負荷RLに流れる負荷電流となり、負
荷電流が流れていない区間に逆方向の電流を確保する。
スイッチング素子Q1,Q2を高周波で交互にオンオフ動作
（インバータ動作）させると、負荷RLには商用周波数に
高周波が重畳された電圧VLが印加される。ダイオードDB
1〜DB4の電流は負荷に比例した休止期間のある高周波の
三角波状となるためローパスフィルタLPFを通すことに
より擬似正弦波状の電流波形を得る。これにより、中性
点形インバータ式装置は商用電源側の入力電流の高調波
成分の低減を可能にしている。

【００１０】このような中性点形インバータは、(1) 商
用電源側にローパスフィルタLPF を挿入することで、ア
クティブ平滑フィルタ方式と同様に入力電流に含まれる
高調波成分の低減が蛍光灯点灯用のインバータのみで可
能であること、(2) ディザー整流方式のように新たな回
路とする必要がなく、既存のハーフブリッジ形安定器の
改良に適用できること、(3) 入力電流の高調波成分はＩ
ＥＣ規格（IEC1000-3-2） 以下にできること、(4) 入力
力率は97％以上の高力率が得られること、(5)回路構成
が簡単で、かつ、蛍光灯を負荷とした場合には、その発
光光率の低下が少ないこと、等の多くの利点を有するこ
とから、インバータ機器の高調波障害を防止する好適な
回路として使用されつつある。

【００１１】また、本出願人は、図12に示すように、中
性点とSW点の間にインダクタLoを接続し、該インダクタ
Loと並列に負荷RLを接続することにより、一層高出力
で、かつ、安定した出力電圧を得られるようにした中性
点形インバータを提案している（特願平9-104563号参
照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、周知のよう
に商用電源の入力電圧は、例えば日本やアメリカのよう
に１００Ｖ〜１２０Ｖ（１００Ｖ系）の場合と、ヨーロ
ッパのように２２０Ｖ〜２４０Ｖ（２００Ｖ系）の場合
に分別される。したがって、例えば日本やアメリカ向け
に製造された入力電圧が１００Ｖ系用の中性点形インバ
ータ装置をヨーロッパでそのまま使用すれば出力電圧が
約２倍となってしまい、逆にヨーロッパ向けに製造され
た入力電圧が２００Ｖ系用の中性点形インバータ装置を
日本やアメリカでそのまま使用すれば出力電圧が約半分
となってしまうので、一定の出力電圧が得られるように
１００Ｖ系の国と２００Ｖ系の国に合わせて定数変更等
の設計変更が必要となる。

【００１３】しかしながら、定数変更を行って仕向け地
対応をとるということは、部品管理や装置の仕向け地管
理を必要とし、非常に煩わしい。世界的に同種の中性点
形インバータを供給しようとすれば、定数変更等の設計
変更を要しない世界共通の装置であるのが望ましい。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、中性点形インバータにおいて、例えば１００Ｖ
系と２００Ｖ系というように入力電圧が切り替わって
も、簡単な切り替え操作で、一定の出力電圧を得ること
を可能ならしめる装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による中性点形イ
ンバータは、交流電流の基本周波数を通過させ、高調波
信号を遮断する低域通過フィルタと、低域通過フィルタ
を通過した交流電圧を整流する整流器と、この整流器の
出力に並列に接続された第１および第２のコンデンサの
直列回路と、整流器の出力を平滑する第３のコンデンサ
と、整流器の出力に並列に接続された第１および第２の
スイッチング素子の直列回路と、この第１および第２の
スイッチング素子に夫々直流的に逆方向に並列接続（こ
のような接続を「逆並列接続」という。）された第１お
よび第２のダイオードと、第１および第２のスイッチン
グ素子を駆動する駆動回路と、整流器の交流入力の一端
と第１および第２のコンデンサの接続点とを接続し、こ
の接続点である中性点と第１および第２のスイッチング
素子の接続点（SW点）との間に接続された、第１および
第２のスイッチング素子が交互にオンオフ動作すること
により交流電力を供給される負荷回路とから構成される
中性点形インバータであって、負荷回路が、インダクタ
および第４のコンデンサから成る直列回路と、このイン
ダクタに発生する電圧により交流電力を供給される負荷
とからなるものであることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の効果】本発明による中性点形インバータによれ
ば、中性点とSW点の間にインダクタおよびコンデンサの
直列回路を接続してインダクタに負荷を並列接続するよ
うにしたので、中性点とSW点の間にインダクタを接続し
該インダクタに負荷を並列接続して昇圧インバータ動作
をさせて高出力電圧を得ていた従来の中性点形インバー
タとは異なり、インダクタの逆起電力による電圧をコン
デンサにより吸収することができるので、昇圧インバー
タとしての動作が軽減され昇圧効果を低減させることが
できるので、例えば入力電圧を２倍としても、定数変更
を行うことなくコンデンサとインダクタを直列接続する
だけで、従来のコンデンサを接続していない中性点形イ
ンバータの場合とほぼ同じ出力電圧を得ることができる
ようになる。したがって、コンデンサを接続する／しな
いの切替えを行うようにすれば、定数変更を行うまでも
なく、入力電圧の切替えに容易に対応することができる
ようになり、コンデンサ接続の切替え除いて世界共通の
中性点形インバータを提供することができ、極めて効果
的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。最初に、中性点とSW点の間
にインダクタを接続し、該インダクタと並列に負荷RLを
接続し、且つ、該インダクタにコンデンサ（請求項でい
うところの第４のコンデンサ）を直列接続しない従来の
形態（特願平9-104563号参照）による中性点形インバー
タについて概説し、その後にインダクタに前記第４のコ
ンデンサを直列接続した本発明による中性点形インバー
タについて説明する。

【００１８】図１は従来の形態による中性点形インバー
タ50の回路構成を示すものであり、この中性点形インバ
ータ50は、負荷として蛍光灯LTを使用し、該蛍光灯LTを
点灯させる中性点形インバータ式安定器を構成してい
る。

【００１９】商用電源が、インダクタLfとコンデンサCf
とから構成されるローパスフィルタLPF を介して全波整
流器DBの交流入力端子と接続されている。なお、図中、
全波整流器DBの各構成ダイオードを１，２，３，４と示
す。全波整流器DBの直流出力端子には小容量の２個のコ
ンデンサC1，C2の直列回路、および駆動（ドライブ）回
路DRにより交互にオンオフされる第１および第２のスイ
ッチング素子（トランジスタ）Q1，Q2の直列回路が、整
流器DBの出力を平滑する平滑コンデンサCsと並列接続さ
れている。スイッチング素子Q1には第１のダイオードD1
が、同じくQ2には第２のダイオードD2が、それぞれ逆並
列接続されている。また、整流器DBの交流入力の一端は
コンデンサC1，C2の接続点（中性点）と接続されてい
る。

【００２０】この中性点形インバータ50においては、ス
イッチング素子Q1，Q2としてトランジスタを使用してい
るが、オンオフを切り換えることのできる手段であれ
ば、これに限るものではなく、例えばＦＥＴやＩＧＢＴ
等であってもよい。これらの素子を用いると、これら素
子に内在するダイオードを用いることができるから、ス
イッチング素子Q1，Q2と逆並列接続されたダイオードD
1，D2を省略することができ、回路がさらに簡易なもの
となる。

【００２１】また、駆動回路DRとしては、いわゆる他励
形でもよいし、負荷回路の自己共振周波数を帰還してな
る、いわゆる自励形でもよい。また、周知のインバータ
装置用に提供されているIC（集積回路）、例えば変形ハ
ーフブリッジ回路用のIC等を駆動回路DRに使用すること
も可能であり、装置の小型化を図ることができる。具体
的には”International Rectifier Fareast Co,Ltd”の
IR2151，IR2155，IR51H420等を使用するのが好適であ
る。なお、IR51H420を使用した場合には、第１および第
２のスイッチング素子までIC内部に含んでいるので、一
層小型の装置とすることができる。

【００２２】負荷回路ＲはインダクタLoと蛍光灯LTとか
ら構成されている。インダクタLoが中性点とスイッチン
グ素子Q1，Q2の接続点（SW点）との間に接続されてい
る。インダクタLoには蛍光灯LTとチョークコイルとして
機能するインダクタLaの直列回路が並列接続され、さら
に蛍光灯LTには共振コンデンサC4が必要に応じて並列接
続することができるように構成されている。共振コンデ
ンサC4を接続したときは、インダクタLoと共振コンデン
サC4が並列共振回路を構成し、共振コンデンサC4の両端
に発生する共振電圧が蛍光灯LTに印加される。また、負
荷として蛍光灯LT以外のものを使用する場合には、イン
ダクタLaを接続するまでもなく、負荷をインダクタLoと
直接に並列接続することも可能である。

【００２３】以下、上記構成の中性点形インバータ50の
動作について説明する。スイッチング素子Q1，Q2のオン
オフ動作により、分圧コンデンサC1，C2および平滑コン
デンサCsに充放電電流が流れる。また、一方のスイッチ
ング素子がオンで他方のスイッチング素子がオフのと
き、インダクタLoに電流が流れエネルギが蓄えられる。

【００２４】次に両方のスイッチング素子Q1，Q2がオフ
すると、スイッチング素子Q1，Q2に逆並列接続されたダ
イオードD1，D2を介して、それまでにインダクタLoに蓄
積されたエネルギが平滑コンデンサCsに充電され、平滑
コンデンサCsが約２Vmに昇圧される（Vmは入力正弦波電
圧Viのピーク値）。

【００２５】これにより、分圧コンデンサC1，C2の電圧
波形は、それぞれ図２，図３に示されるような波形とな
る。但し、インダクタLo、分圧コンデンサC1，C2等の値
により、その波形は若干変わる。

【００２６】上記説明は平滑コンデンサCsの電圧Edが完
全な直流とした場合についてのものである。しかしなが
ら、図４に入力電圧Viと対応させて示すように、実際に
は、平滑コンデンサCsの電圧Edはリップル電圧を有す
る。このため、整流器DBを構成する各ダイオードが全て
オンではなく、入力電圧Viの０Ｖのそれぞれ1/4 Ｔ近傍
の区間だけダイオードDB3，DB4がオンしてダイオードに
電流（Id3，Id4）が流れ、残りはオフとなりダイオード
に電流が流れない区間が存在する。また、図４から明ら
かなように、整流器DBを構成するダイオードDB3，DB4の
オン区間はリップル電圧の大小によっては殆ど変化を生
じない。すなわち、平滑コンデンサCsの容量に拘わらず
リップル電圧のAC成分は同じ時間にクロスする。このと
き、リップル電圧の周波数は入力Viの略２倍の周波数に
なる。

【００２７】なお、このようにDB3，DB4がオンになる区
間があることが中性点形インバータ装置の特徴であり、
単なる倍電圧整流回路と異なるところである。DB3，DB4
がオンの場合は、上記説明と同様であるが、DB3，DB4が
オフの場合はこれを取り除いた構成と等価となり、この
場合は一見倍電圧整流回路が構成される。

【００２８】このとき、分圧コンデンサC1，C2の電圧降
下のため、分圧コンデンサC1，C2の容量によって平滑コ
ンデンサCsの電圧Ｅd が上下することとなる。このた
め、分圧コンデンサC1，C2の電圧波形Ｖ_C1,Ｖ_C2は、図
５に示されるような波形となり、負荷回路Ｒの電圧VRす
なわちインダクタLoの両端は図６に示されるような波形
になる。なお、図５において、電圧Ｖ_C1,Ｖ_C2は交流ゼ
ロを境に重ね合わせて示している。

【００２９】平滑コンデンサCsの容量値と分圧コンデン
サC1，C2の容量値の比は１： 1/10000程度が望ましい。
例えば、平滑コンデンサCsの容量値が７〜10〜100μF
のとき分圧コンデンサC1，C2の容量値は0.004〜0.01 μ
F程度である。これは以下の理由と考えられる。仮に分
圧コンデンサC1、C2の容量が大きくなると、入力電圧の
交流ゼロの近傍で入力電流の休止期間が生じるようにな
り、低力率の電流波形（いわゆるコンデンサインプット
形の電流波形）となる。一方、分圧コンデンサC1，C2の
容量が小さいと平滑コンデンサCsには高電圧が得られる
が不安定となる。この点をも考慮すれば、上述のような
比が適当であるからである。

【００３０】このように、中性点形インバータ50によれ
ば、入力電圧Viが実効値100V（Vmが約140V）の場合にお
いても、インダクタLoの両端にはおよそ270〜300V 程度
の出力電圧が得られるようになる。

【００３１】すなわち、上記説明のように、インダクタ
Loに高周波の交流電流が交互に流れることにより、イン
ダクタLoに高周波電圧が発生する。蛍光灯LTと並列に接
続された共振コンデンサC4によりこの電圧が共振して高
電圧を生成し、蛍光灯のフィラメントの予熱と共にこの
共振電圧により蛍光灯LTを点灯する。蛍光灯LTが点灯し
た後は、インダクタLaによるチョークコイルとしての機
能により、蛍光灯電流を一定電流にコントロールし安定
に点灯する。なお、蛍光灯の種類によっては冷陰極状態
で点灯を開始させることもできるから、この場合には共
振コンデンサC4を使用しなくてもよい。

【００３２】また、商用電源の高調波電流については、
入力にローパスフィルタLPF を挿入することにより低減
させているので、商用電源の高調波問題に対しても十分
対応できる。むしろ、ピーク電流が流れることがないか
ら良好になる。また、このピーク電流が流れないという
ことから、平滑コンデンサCsの選定に自由度があり、リ
ップル電圧等をも加味して種々の定数を選択することが
できるようになる。これにより、最大ピークVmaxと最小
ピークVminとの差が小さい安定した高周波電圧とするこ
とが可能となる（図６参照）。

【００３３】なお、上記中性点形インバータ装置におい
ては完全平滑方式をとっていないため、小容量の平滑コ
ンデンサCsで所望の特性を得ることができるが、大容量
のコンデンサにするとリップル電圧が減少するのはいう
までもない。前述のようなアクティブ平滑フィルタ方式
やディザー整流方式等においては平滑コンデンサCsとし
て通常数１００μFを必要とするのに対して、この中性
点形インバータ装置50においては７〜10μFの平滑コン
デンサCsで所望の特性を得ることができるので、平滑コ
ンデンサCsとして小型のものが使用でき装置の小型化に
好適である。

【００３４】次にインダクタにコンデンサを直列接続し
た本発明による中性点形インバータ52について、図７を
参照して説明する。

【００３５】この中性点形インバータ52は、図１に示し
たインバータ50の負荷回路のインダクタLoを、インダク
タLoとコンデンサCxから成る直列回路に置き換えた構成
としたものであり、その他の点は上述のインバータ50と
同様である。

【００３６】このようにコンデンサCxをインダクタLoに
直列接続することにより、インダクタLoの逆起電力によ
る電圧をコンデンサCxにより吸収することができ、中性
点形インバータ50の昇圧インバータとしての動作が軽減
され、上述した昇圧効果を低減させて出力電圧を低く押
さえることができるので、凡そ入力正弦波のピークに相
当する電圧を得ることができるようになり、入力電圧Vi
を２倍すなわち２Viとしても、インダクタLoの両端に
は、インバータ50において、入力電圧をViとしたのとほ
ぼ同じ出力電圧が得られるようになる。

【００３７】これにより、例えば入力電圧が１００Ｖの
ときにはインバータ50のようにコンデンサCxを付けない
ものとし、入力電圧が２００Ｖのときにはインバータ52
のようにコンデンサCxを付けたものとすればどちらも同
じ出力電圧が得られるので、コンデンサCfの耐圧変更が
必要となるものの、他の部品の定数等を変えるまでもな
くコンデンサCxの接続の有無を切り替えるだけで、入力
電圧の切替えに容易に対応することができる。これは、
例えば日本やアメリカのように入力電圧が１００Ｖ〜１
２０Ｖ圏の国で使用される装置にあっては図１に示した
構成のものとし、ヨーロッパのように入力電圧が２２０
Ｖ〜２４０Ｖ圏の国で使用される装置にあっては図７に
示した構成のものとするだけで同じ出力電圧が得られる
ので、コンデンサCxの接続の有無を除いて世界共通の中
性点形インバータを提供することができ、極めて効果的
である。

【００３８】次に図８および図９を参照して、トランス
の１次巻線を上述のインダクタに置き換えた態様の中性
点形インバータについて説明する。なお、この図８およ
び図９において、図１および図７中の要素と同等の要素
には同番号を付し、それらについての説明は特に必要の
ない限り省略する。最初に、コンデンサCxを接続してい
ない場合について、図８を参照して概説する。

【００３９】図８に示すように、この中性点形インバー
タ54は、中性点とSW点の間にトランスT1の１次巻線を接
続し、トランスT1の２次巻線間に蛍光灯LTを並列接続
し、さらに蛍光灯LTと共振コンデンサC4を並列接続した
ものである。トランスT1の２次巻線と共振コンデンサC4
が並列共振回路を構成しており、共振コンデンサC4の両
端に発生する共振電圧が蛍光灯LTに印加され安定に点灯
する。なお、蛍光灯LTの予熱用にトランスT1の２次巻線
の両端にタップを設け、蛍光灯LTのフィラメントの予熱
後点灯させて、蛍光灯LTの急速点灯を緩和させるように
してもよい。

【００４０】トランスT1の１次巻線を１次インダクタLe
で置き換えることにより、中性点とSW点の間にはインダ
クタLeが接続されたことと等価となるから、前述の図１
に示したインバータ50と同様の動作をすることがわか
る。また、このインバータ54は、トランスT1を使用して
いるので、トランスT1の１次巻線（１次インダクタ）Le
に供給された電力を効果的に２次側に接続された蛍光灯
LTに伝達することができる。

【００４１】このインバータ54においては、トランスT1
の２次巻線により蛍光灯LTに高周波電圧を供給するよう
にしたことにより、１次側の設計に左右されることなく
蛍光灯LTの種類に応じて自由に所望の高周波電圧を得る
ことができる。すなわち、トランスT1の１次側に高周波
の交流電流が交互に流れることにより、トランスT1の２
次側に巻線比に応じた高周波電圧が発生する。蛍光灯LT
と並列に接続された共振コンデンサC4により２次側電圧
が共振して、蛍光灯LTのフィラメントの予熱と共にこの
共振電圧（高電圧）により蛍光灯LTを点灯する。トラン
スT1はリーケージタイプの変圧器であり蛍光灯電流を一
定電流にコントロールし安定に点灯する。さらに、トラ
ンスT1を介して蛍光灯LTに電力を供給するので、商用電
源の１次側と絶縁され安全性の面でも優れたものとなっ
ている。なお、上記蛍光灯LTのように、印加電圧に対す
る抵抗値が負特性を示す負荷を使用する場合には、上述
と同様にトランスT1としてリーケージタイプの変圧器を
使用し、正特性を示す負荷を使用する場合には、通常の
変圧器を使用するとよい。

【００４２】次に、トランスの１次巻線にコンデンサを
直列接続した態様の本発明による中性点形インバータ56
について、図９を参照して説明する。

【００４３】このインバータ56は、トランスT1の１次巻
線のコンデンサC1，C2の接続点側すなわち中性点側に、
該１次巻線（１次インダクタ）と直列接続されるように
コンデンサCxを追加している。このようにすれば、１次
インダクタに供給された電力を効果的に２次側に伝達し
つつ高周波電圧に応じた巻線比を設定でき、また２次巻
線と１次側とを絶縁して安全性にも優れた構成とするこ
とができるとともに、上述の図７に示したインバータ52
と同様に、コンデンサCxの接続の有無を切り替えること
によって入力電圧の切替えにも容易に対応することがで
きるようになる。

【００４４】なお、上述のように、コンデンサをインダ
クタに直列接続し、インダクタと負荷を並列接続すると
いう本発明の基本的な構成については、図７や図９に示
したものに限らず、図10にその基本回路図を示すよう
に、図12に示したインダクタに負荷を並列接続した従来
の種々の中性点形インバータであれば、どのようなもの
にも適用することができる。

【００４５】例えば、図９に示した構成において、トラ
ンスT1の１次巻線にさらにインダクタを直列接続しても
よい。このインダクタの追加により、トランスT1の１次
巻線間に発生する電圧を該インダクタに発生する電圧分
だけ低下させることができ、トランスT1の巻線比を変更
することなく、トランスT1の２次側に接続される負荷に
合わせて、所定の電圧に降圧することができ、トランス
T1の発熱をも防止することができる。

【００４６】また、トランスT1をオートトランスに変更
し、このオートトランスの一端とタップ出力との間に蛍
光灯LT等の負荷を接続してもよい。この場合には、上述
のトランスT1の１次巻線にインダクタを直列接続したも
のと同様の動作をする。

【００４７】さらに蛍光灯電流（交流電流）の交流ゼロ
の交差点を検出するゼロクロス検出回路を備え、このゼ
ロクロス検出回路の出力に基づいて駆動回路DRを制御す
るようにしてもよい。一般的には、蛍光灯LTが点灯を開
始する時と点灯継続時とでは、トランスT1の２次巻線，
蛍光灯LTおよび共振コンデンサC4とからなる共振回路の
共振周波数が変動するが、ゼロクロス検出回路により蛍
光灯電流の交流ゼロの交差点を検出してこの周波数変動
を検知すれば、常に最適な状態で蛍光灯LTに高周波電圧
が印加されるように駆動回路を制御することができるよ
うになる。

【００４８】なお、本発明による中性点形インバータに
おいては、負荷回路の異常状態を検知して、異常時には
駆動回路DRの動作を停止させて、該インバータの信頼性
を向上させるのが望ましい。

【００４９】具体的には、例えば蛍光灯に異常電圧が発
生している，異常電流が流れている，フィラメントが切
れている，蛍光灯がリークしている，不適合サイズの蛍
光灯が接続されている，あるいは蛍光灯が装着されてい
ない等該装置の異常状態を検知し、異常状態にあると判
定したときは、駆動回路の動作を停止させてスイッチン
グ素子のドライブを停止し、スイッチング素子や負荷回
路等の各素子の劣化や破壊を防止するのが望ましい。負
荷回路の異常状態を検知する方法としては、例えばトラ
ンスの２次側に発生する電圧や２次側に流れる電流を検
出するという方法、抵抗とコンデンサとからなるスナバ
回路をスイッチング素子に並列接続して該スナバ回路に
発生する電圧により異常状態を検出するという方法があ
る。

【００５０】また駆動回路の動作を停止させるに際して
は、例えばサイリスタを用いて、異常状態となったらサ
イリスタを動作させて駆動回路への電圧供給を停止する
とよい。あるいは起動回路を設け、中性点形インバータ
への電源投入時には、該起動回路から駆動回路への電源
供給を行い、所定時間経過後は自らの出力電圧から電源
供給を行うようにして、異常時には出力電圧からの電源
供給が行われないようにしてもよい。

【００５１】また、上記説明においては負荷として、特
に蛍光灯を用いたものについて説明したが、これに限ら
ず交流電力を供給されることにより稼働するものである
限り種々のものに適用することができる。その際には負
荷と並列接続されている共振コンデンサは必ずしも必要
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】インダクタと蛍光灯（負荷）を並列接続した中
性点形インバータの回路図

【図２】上記中性点形インバータの第１のコンデンサの
電圧波形図

【図３】上記中性点形インバータの第２のコンデンサの
電圧波形図

【図４】上記中性点形インバータの平滑コンデンサの電
圧波形図

【図５】上記中性点形インバータの第１および第２のコ
ンデンサの電圧波形図（実際のもの）

【図６】上記中性点形インバータの負荷の電圧波形図

【図７】コンデンサとインダクタを直列接続した本発明
による中性点形インバータの回路図

【図８】インダクタをトランスの１次巻線に置き換えた
態様の中性点形インバータの回路図

【図９】コンデンサとトランスの１次巻線を直列接続し
た本発明による中性点形インバータの回路図

【図１０】本発明による中性点形インバータの基本回路
図

【図１１】中性点形インバータの基本回路図

【図１２】インダクタと負荷を並列接続した中性点形イ
ンバータの基本回路図

【符号の説明】

Vi 交流電源 LPF ローパスフィルタ DB 整流器 Q1，Q2スイッチング素子 D1，D2ダイオード C1,C2 分圧コンデンサ（第１および第２のコンデン
サ） Cs 平滑コンデンサ（第３のコンデンサ） C4 共振コンデンサ DR 駆動回路 Lo インダクタ Ｒ 負荷回路 LT 蛍光灯（負荷）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電流の基本周波数を通過させ、高調
   波信号を遮断する低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタを通過した交流電圧を整流する整
   流器と、 該整流器の出力に接続された第１および第２のコンデン
   サの直列回路と、 前記整流器の出力を平滑する第３のコンデンサと、 前記整流器の出力に接続された第１および第２のスイッ
   チング素子の直列回路と、 該第１および第２のスイッチング素子に夫々直流的に逆
   方向となるように並列接続された第１および第２のダイ
   オードと、 前記第１および第２のスイッチング素子を駆動する駆動
   回路と、 前記整流器の交流入力の一端と前記第１および第２のコ
   ンデンサの接続点とを接続し、該接続点と前記第１およ
   び第２のスイッチング素子の接続点との間に接続され
   た、該第１および第２のスイッチング素子が交互にオン
   オフ動作することにより交流電力を供給される負荷回路
   とから構成される中性点形インバータにおいて、 前記負荷回路が、インダクタおよび第４のコンデンサか
   らなる直列回路と、該インダクタと並列接続され該イン
   ダクタに発生する電圧により前記交流電力を供給される
   負荷とからなるものであることを特徴とする中性点形イ
   ンバータ。