JPH11341831A - 部分共振単相pwmフルブリッジインバータ - Google Patents

部分共振単相pwmフルブリッジインバータ

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JPH11341831A
JPH11341831A JP10139307A JP13930798A JPH11341831A JP H11341831 A JPH11341831 A JP H11341831A JP 10139307 A JP10139307 A JP 10139307A JP 13930798 A JP13930798 A JP 13930798A JP H11341831 A JPH11341831 A JP H11341831A
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JP
Japan
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main switch
resonance
bridge inverter
switch element
auxiliary
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Application number
JP10139307A
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English (en)
Inventor
Koichi Shioda
孝一 塩田
Yasuhiro Mori
康宏 森
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SHIKOKU HENATSUKI KK
Shihen Technical Corp
Original Assignee
SHIKOKU HENATSUKI KK
Shihen Technical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助スイッチや駆動回路等の数を少なくして
部品点数を大幅に削減することのできる部分共振単相P
WMフルブリッジインバータを提供する。 【解決手段】 直列接続された第1,第2主スイッチ素
子Q1,Q2と、直列接続された第3,第4主スイッチ素子
Q3,Q4と、主スイッチ素子Q1〜Q4に並列接続された
還流ダイオードG1〜G4と共振用コンデンサC1〜C4と
を備えた単相PWMフルブリッジインバータであって、
第1,第2主スイッチ素子Q1,Q2の中間接続点H1と第
3,第4主スイッチ素子Q3,Q4の中間接続点H2との間
に、第1補助スイッチQaと共振用リアクトルL3と第2
補助スイッチQbとを直列接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、4つの主スイッ
チ素子をオン・オフして交流電圧を得るようにした部分
共振単相PWMフルブリッジインバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図3に示すように、スイッチ
ング損失を低減する部分共振回路を備えた部分共振単相
PWMフルブリッジインバータ1が知られている。
【0003】この部分共振単相PWMフルブリッジイン
バータ1は、直列接続された2つの主スイッチ素子S1,
S2と、直列接続された2つの主スイッチ素子S3,S4と
を備えており、この主スイッチ素子S1,S2と主スイッ
チ素子S3,S4は直流電源Eの両端子間に接続されてい
る。各主スイッチ素子S1〜S4には、還流ダイオードD
1〜D4と共振用コンデンサC1〜C4とが並列接続されて
いる。
【0004】また、電源電圧Eを2分割するコンデンサ
Ca,Cbの接続点Aと主スイッチ素子S1,S2の中間接続
点Bとの間には、第3補助スイッチScと共振用リアク
トルL2と第4補助スイッチSdとが直列接続され、その
接続点Aと主スイッチ素子S3,S4の中間接続点Cとの
間には、第1補助スイッチSaと共振用リアクトルL1と
第2補助スイッチSbとが直列接続されている。
【0005】主スイッチ素子S1〜S4と補助スイッチS
a〜Sdとは駆動回路K1〜K4,Ka〜Kdによって駆動さ
れ、この駆動用にそれぞれ独立した電源電圧E1〜E4が
使用される。
【0006】図4および図5に示す動作は、還流ダイオ
ードD2,D3に電流IOが流れている状態から主スイッチ
素子S1,S4へ転流するときの状態を示したものであ
る。ここでは、説明の便宜上、還流ダイオードD2に電
流IOが流れている状態から主スイッチ素子S1へ転流す
るときの動作について説明する。
【0007】転流期間中の電流IOを一定とすれば、時
点t0における共振用補助スイッチSbのターンオンによ
り共振用リアクトルL1に流れる電流ILが直線的に上昇
を始める。ここで、t0〜t1は電流ILが出力電流I0に
達するまでの時間であり、t1〜t2は共振エネルギーを
決める電流△ILを流す期間である。
【0008】いま、駆動回路K2によって主スイッチ素
子S2をターンオフさせると(時点t2)、共振用リアク
トルL1と共振用コンデンサC1,C2が共振動作に入り、
出力電圧VOは上昇していく。この出力電圧VOが電源電
圧Eに達すると(時点t3)、還流ダイオードD1がオン
する。この還流ダイオードD1がオンしている期間(時
点t3〜t4)内の時点txで、駆動回路K1からパルス信
号を出力させて主スイッチ素子S1をターンオンさせれ
ば、ゼロ電圧スイッチングが行われることになる。な
お、時点t6〜t9は、還流ダイオードD1に電流IOが流
れている状態から主スイッチ素子S2へ転流するときの
状態を示したものであり、そして、時点t0〜t9の動作
を繰り返し行うとともに期間t3〜t7、すなわち、図6
の出力電圧Voの幅を変えていくことにより破線で示す
ように交流電圧を得るものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
部分共振単相PWMフルブリッジインバータにあって
は、補助スイッチSa〜Sdに図4に示すように転流用共
振電流ILと出力電流IOとが流れるので、主スイッチ素
子S1〜S4と同等の大きな電流が流れることになる。こ
のため、補助スイッチSa〜Sdにも主スイッチ素子S1
〜S4と同等な導通損失の少ない電流定格の大きな素子
を4つ使用しなければならず、高価なものになってしま
うという問題があった。
【0010】さらに、補助スイッチSa〜Sdを4つ使用
していることにより駆動回路K1〜K4,Ka〜Kdの数も
多く、しかも駆動回路用直流電源E1〜E4の数も多い。
また、主電源電圧Eを2分割するコンデンサCa,Cbを
必要とするので、部品点数が非常に多いものになってし
まうという問題があった。
【0011】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、補助スイッチや駆動回路等の数を
少なくして部品点数を大幅に削減することのできる部分
共振単相PWMフルブリッジインバータを提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、直流電源の両端子間に接続されるととも
に直列接続された第1,第2主スイッチ素子と、前記直
流電源の両端子間に接続されるとともに直列接続された
第3,第4主スイッチ素子と、第1主スイッチ素子に並
列接続された第1還流ダイオードおよび共振用第1コン
デンサと、第2主スイッチ素子に並列接続された第2還
流ダイオードおよび共振用第2コンデンサと、第3主ス
イッチ素子に並列接続された第3還流ダイオードおよび
共振用第3コンデンサと、第4主スイッチ素子に並列接
続された第4還流ダイオードおよび共振用第4コンデン
サとを備えた単相PWMフルブリッジインバータであっ
て、第1,第2主スイッチ素子の中間接続点と第3,第4
主スイッチ素子の中間接続点との間に、第1補助スイッ
チと共振用リアクトルと第2補助スイッチとを直列接続
したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係わる部分共振
単相PWMフルブリッジインバータの実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0014】図1に示す部分共振単相PWMフルブリッ
ジインバータ20は、直列接続された2つの主スイッチ
素子Q1(第1主スイッチ素子),Q2(第2主スイッチ
素子)と、直列接続された2つの主スイッチ素子Q3
(第3主スイッチ素子),Q4(第4主スイッチ素子)と
を備えており、この主スイッチ素子Q1,Q2と主スイッ
チ素子Q3,Q4は直流電源Eの両端子間に接続されてい
る。各主スイッチ素子Q1〜Q4には、還流ダイオード
(第1還流ダイオード〜第4還流ダイオード)G1〜G4
と共振用コンデンサ(共振用第1コンデンサ〜共振用第
4コンデンサ)C1〜C4とが並列接続されている。
【0015】主スイッチ素子Q1,Q2の中間接続点H1と
主スイッチ素子Q3,Q4の中間接続点H2との間には、第
1補助スイッチQaと共振用リアクトルL3と第2補助ス
イッチQbとが直列接続されている。
【0016】主スイッチQ1および補助スイッチQaは駆
動回路21および駆動回路22によってオン・オフさ
れ、30は駆動回路21,22の直流電源である。主ス
イッチQ3および補助スイッチQbは駆動回路23および
駆動回路24によってオン・オフされ、31は駆動回路
23,24の直流電源である。主スイッチQ2,Q4は駆動
回路25,26によってオン・オフされ、32は駆動回
路25,26の直流電源である。なお、直流電源30〜
32は互いに独立している。
【0017】次に、上記実施形態の部分共振単相PWM
フルブリッジインバータの動作を図2のタイムチャート
を参照しながら説明する。
【0018】いま、還流ダイオードG4に電流IOが還流
しており、この状態から主スイッチ素子Q3へ転流する
ときの状態について説明する。
【0019】駆動回路24によって補助スイッチQbが
オンすると(時点T0)、リアクトルL3に電流ILが流
れ始める。そして、その時点T0から所定時間経過した
時点T2で駆動回路26によって主スイッチ素子Q4がオ
フされる。
【0020】主スイッチ素子Q4のオフにより、共振用
リアクトルL3と共振用コンデンサC3,C4が共振動作に
入り、出力電圧VOは上昇していく。この出力電圧VOが
電源電圧Eに達すると(時点T3)、還流ダイオードG3
がオンする。
【0021】この還流ダイオードG3のオンによって、
主スイッチ素子Q3のエミッタ−コレクタ間の電圧がゼ
ロボルトになり、そして、駆動回路23によって主スイ
ッチ素子Q3がオンされ(時点Tx)、ゼロ電圧スイッチ
ングが行われることになる。
【0022】主スイッチ素子Q1,Q2および補助スイッ
チQaの動作も上記と同様であり、そして、従来と同様
にして交流電圧が得られることになるので、それらの説
明は省略する。
【0023】この実施形態によれば、電流定格の大きな
素子である補助スイッチ素子Qa,Qbを2つ使用してい
るだけであり、しかも、直流電源Eを2分割するコンデ
ンサが不要であるとともに共振用リアクトルL3も1つ
使用しているだけであり、さらに、補助スイッチQa,Q
bの数が半減しているとともにこの半減にともなって駆
動回路21〜26および駆動回路用の独立した電源の数
も少なくて済むので、部品点数が大幅に削減されるとと
もに安価なものとなる。また、補助スイッチQa,Qbの
数の半減にともなって、補助スイッチ用の放熱器が不要
となり、あるいはその放熱器を小型化することができ
る。これらにより、部分共振単相PWMフルブリッジイ
ンバータの小型化やコストダウンを大幅に図ることがで
きる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電流定格の大きな素子である補助スイッチ素子、共
振用リアクトル等の数が半減し、しかも直流電源を2分
割するコンデンサが不要であり、さらに、補助スイッチ
の数が半減するとともにこの半減にともなって駆動回路
および駆動回路用の独立した電源の数も少なくて済むの
で、部品点数が大幅に削減されるとともに安価なものと
なる。また、補助スイッチの数の半減にともなって、補
助スイッチ用の放熱器が不要となり、あるいはその放熱
器を小型化することができる。これらにより、部分共振
単相PWMフルブリッジインバータの小型化やコストダ
ウンを大幅に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る部分共振単相PWMフルブリッ
ジインバータの具体的構成を示した回路図である。
【図2】図1の部分共振単相PWMフルブリッジインバ
ータの動作の一部を示したタイムチャートである。
【図3】従来の部分共振単相PWMフルブリッジインバ
ータの具体的構成を示した回路図である。
【図4】従来の部分共振単相PWMフルブリッジインバ
ータの動作の一部を示したタイムチャートである。
【図5】従来の部分共振単相PWMフルブリッジインバ
ータの動作を示したタイムチャートである。
【図6】部分共振単相PWMフルブリッジインバータに
よって得られる交流電圧を示した説明図である。
【符号の説明】
Q1 主スイッチ素子(第1主スイッチ素子) Q2 主スイッチ素子(第2主スイッチ素子) Q3 主スイッチ素子(第3主スイッチ素子) Q4 主スイッチ素子(第4主スイッチ素子) Qa 第1補助スイッチ Qb 第2補助スイッチ G1 還流ダイオード(第1還流ダイオード) G2 還流ダイオード(第2還流ダイオード) G3 還流ダイオード(第3還流ダイオード) G4 還流ダイオード(第4還流ダイオード) C1 共振用コンデンサ(共振用第1コンデン
サ) C2 共振用コンデンサ(共振用第2コンデン
サ) C3 共振用コンデンサ(共振用第3コンデン
サ) C4 共振用コンデンサ(共振用第4コンデン
サ) L2 共振用リアクトル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年5月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源の両端子間に接続されるとともに
    直列接続された第1,第2主スイッチ素子と、前記直流
    電源の両端子間に接続されるとともに直列接続された第
    3,第4主スイッチ素子と、第1主スイッチ素子に並列
    接続された第1還流ダイオードおよび共振用第1コンデ
    ンサと、第2主スイッチ素子に並列接続された第2還流
    ダイオードおよび共振用第2コンデンサと、第3主スイ
    ッチ素子に並列接続された第3還流ダイオードおよび共
    振用第3コンデンサと、第4主スイッチ素子に並列接続
    された第4還流ダイオードおよび共振用第4コンデンサ
    とを備えた部分共振単相PWMフルブリッジインバータ
    であって、 第1,第2主スイッチ素子の中間接続点と第3,第4主ス
    イッチ素子の中間接続点との間に、第1補助スイッチと
    共振用リアクトルと第2補助スイッチとを直列接続した
    ことを特徴とする部分共振単相PWMフルブリッジイン
    バータ。
JP10139307A 1998-05-21 1998-05-21 部分共振単相pwmフルブリッジインバータ Pending JPH11341831A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102035408A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 三垦电气株式会社 谐振型变换装置
JP2013188090A (ja) * 2012-03-09 2013-09-19 Fuji Electric Co Ltd ハーフブリッジ型dc/dcコンバータ
JP2016019375A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社デンソー 電力変換装置
JP2017060346A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 国立大学法人横浜国立大学 デュアルアクティブブリッジ回路
JP2018061361A (ja) * 2016-10-06 2018-04-12 株式会社明電舎 単相インバータ
KR20210028391A (ko) * 2019-09-04 2021-03-12 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치

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