JP2006158001A - Inverter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ装置に係わる。 The present invention relates to an inverter device that converts DC power into AC power and outputs the power.
図5は、一般的なインバータ装置の構成図である。図5において、インバータ回路100は、入力電源110からの直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して負荷130に供給する。ここで、入力電源110とインバータ回路100との間には、入力コンデンサC1が設けられている。また、インバータ回路100と負荷130との間には、コイルL1および出力コンデンサC2を含むフィルタ120が設けられている。
FIG. 5 is a configuration diagram of a general inverter device. In FIG. 5, the
インバータ回路100は、互いに直列に接続された上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2から構成される第1のブリッジ回路、および互いに直列に接続された上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4から構成される第2のブリッジ回路を備える。そして、不図示の制御回路がスイッチQ1〜Q4を制御することにより、所定周波数の交流電力が生成される。なお、スイッチQ1〜Q4は、それぞれトランジスタ等のスイッチング素子である。
上記構成のインバータ装置における損失を低減する技術の1つが、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載のインバータ装置においては、図6に示すように、スイッチQ1、Q2に対して高周波スイッチング(例えば、数kHz〜数10kHz)を行い、出力電圧の振幅が制御される。一方、スイッチQ3、Q4に対しては、出力電圧の極性を切り替えるためのスイッチング(例えば、50/60Hz)が行われる。この構成を導入することにより、スイッチQ3、Q4のスイッチング回数が大幅に少なくなるので、スイッチング損失が小さくなる。すなわち、インバータ装置における損失の低減が図れる。
特許文献1に記載のインバータ装置においては、低い周波数で駆動されるスイッチQ3、Q4としてオン電圧の低いスイッチング素子が使用されている。これにより、インバータ回路100の損失がさらに小さくなる。
In the inverter device described in
ところで一般に、上記構成のインバータ装置においては、互いに接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを貫通するように流れる電流を回避するために、スイッチング時に両スイッチを同時にオフ状態にするための休止期間(デッドタイム)が設定されている。ところが、特許文献1に記載の構成では、スイッチQ3、Q4としてオン電圧の低いスイッチング素子が使用されている。ここで、同じ定格電圧・定格電流の素子を比較した場合、オン電圧の低いスイッチング素子は、一般に、スイッチング速度が遅い。このため、スイッチQ3、Q4については、休止期間を大きく設定する必要がある。この結果、インバータ装置の出力電圧の極性が切り替わるタイミングの近傍(即ち、出力のゼロクロス点近傍)で奇数次の高調波が大きくなり、出力電圧の歪が悪化してしまう。
In general, in the inverter device having the above-described configuration, in order to avoid a current flowing so as to pass through the upper arm switch and the lower arm switch connected to each other, an inactive period for simultaneously turning off both switches during switching ( Dead time) is set. However, in the configuration described in
本発明の目的は、損失が少なく、且つ出力電流又は出力電圧の歪の小さいインバータ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an inverter device with low loss and low distortion of output current or output voltage.
本発明のインバータ装置は、所定周期の交流を生成する装置であって、第1の上アームスイッチング素子および第1の下アームスイッチング素子から構成される第1のブリッジ回路および第2の上アームスイッチング素子および第2の下アームスイッチング素子から構成される第2のブリッジ回路を備えるインバータ回路と、上記各スイッチング素子を制御する制御手段、を備える。そして、上記第1および第2の下アームスイッチング素子のオン電圧は、それぞれ上記第1および第2の上アームスイッチング素子のオン電圧よりも低い。さらに、上記制御手段は、上記周期ごとに、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する第1の制御、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持すると共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行う第2の制御を実行する。 The inverter device of the present invention is a device that generates alternating current of a predetermined cycle, and includes a first bridge circuit and a second upper arm switching composed of a first upper arm switching element and a first lower arm switching element. An inverter circuit including a second bridge circuit composed of an element and a second lower arm switching element, and a control means for controlling each of the switching elements. The on-voltages of the first and second lower arm switching elements are lower than the on-voltages of the first and second upper arm switching elements, respectively. Further, the control means performs high-frequency switching for alternately turning on the first upper arm switching element and the first lower arm switching element for each cycle, and the second upper arm switching element and A first control for holding the second lower arm switching element in a different state; holding the first upper arm switching element and the first lower arm switching element in a different state; Second control is performed to perform high-frequency switching that alternately turns on the arm switching element and the second lower arm switching element.
上記インバータ装置において、スイッチング素子のオン電圧とスイッチング速度とはトレードオフの関係にある。すなわち、第1および第2の下アームスイッチング素子のオン電圧は低く、一方、第1および第2の上アームスイッチング素子のスイッチング速度は速い。この結果、第1および第2のブリッジ回路は、いずれも、スイッチング速度の速い素子とオン電圧の低い素子との組合せから構成されることとなり、オン電圧の低い素子の組合せから構成されるブリッジ回路と比較して、休止時間(デッドタイム)を小さく出来る。また、第1および第2の制御では、いずれも、4個のスイッチング素子のいちの2個が実質的にスイッチングされない状態となるので、スイッチング損失が抑えられる。 In the inverter device, the on-voltage of the switching element and the switching speed are in a trade-off relationship. That is, the ON voltage of the first and second lower arm switching elements is low, while the switching speed of the first and second upper arm switching elements is fast. As a result, each of the first and second bridge circuits is composed of a combination of an element having a high switching speed and an element having a low on-voltage, and a bridge circuit composed of a combination of elements having a low on-voltage. Compared with, the downtime (dead time) can be reduced. In both the first and second controls, two of the four switching elements are not substantially switched, so that switching loss is suppressed.
なお、上記インバータ装置において、上記第1および第2の下アームスイッチング素子と、上記第1および第2の上アームスイッチング素子のオン電圧とスイッチング速度の関係を逆にしても、同様の作用により同様の効果が得られる。 In the above inverter device, the same effect is obtained even if the relationship between the on-voltage and the switching speed of the first and second lower arm switching elements and the first and second upper arm switching elements is reversed. The effect is obtained.
また、上記インバータ装置において、上記制御手段は、負荷に供給すべき電流と上記インバータ回路の出力電流との誤差に基づいて、上記高周波スイッチングのためのPWM制御信号を生成するようにしてもよい。これにより、本発明を電流制御型のインバータ装置に適用できる。 In the inverter apparatus, the control means may generate a PWM control signal for the high-frequency switching based on an error between a current to be supplied to a load and an output current of the inverter circuit. Thus, the present invention can be applied to a current control type inverter device.
あるいは、上記インバータ装置において、上記制御手段は、負荷に印加すべき電圧と上記インバータ回路の出力電圧との誤差に基づいて、上記高周波スイッチングのためのPWM制御信号を生成するようにしてもよい。これにより、本発明を電圧制御型のインバータ装置に適用できる。 Alternatively, in the inverter device, the control means may generate a PWM control signal for the high-frequency switching based on an error between a voltage to be applied to a load and an output voltage of the inverter circuit. Thus, the present invention can be applied to a voltage control type inverter device.
さらに、上記インバータ装置において、上記第1および第2の制御の実行時間をそれぞれ上記所定周期の2分の1とし、上記制御手段は、上記第1の制御で負荷に流れる電流または電圧の向きと上記第2の制御で負荷に流れる電流または電圧の向きとが逆になるように、上記第1の制御において上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を制御し、上記第2の制御において上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を制御するようにしてもよい。この発明は、所定周期の交流電力を生成するための具体的な構成を提示するものである。 Further, in the inverter device, each of the execution times of the first and second controls is set to a half of the predetermined period, and the control means determines the direction of the current or voltage flowing through the load in the first control. In the first control, the second upper arm switching element and the second lower arm switching element are controlled in the first control so that the direction of the current or voltage flowing through the load in the second control is reversed. In the second control, the first upper arm switching element and the first lower arm switching element may be controlled. This invention presents a specific configuration for generating alternating-current power having a predetermined period.
本発明の他の態様のインバータ装置は、所定周期の交流を生成するインバータ装置であって、上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を複数備えるインバータ回路と、上記スイッチング素子を制御する制御手段、を備える。そして、上記各ブリッジ回路内の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子のうち一方のオン電圧は、他方のオン電圧よりも低い。また、上記制御手段は、上記周期ごとに、少なくとも1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に少なくとも別の1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する制御を実行する。 An inverter device according to another aspect of the present invention is an inverter device that generates alternating current with a predetermined cycle, and includes an inverter circuit including a plurality of bridge circuits each including an upper arm switching element and a lower arm switching element, and the switching element. Control means for controlling. One of the upper arm switching element and the lower arm switching element in each bridge circuit has an on voltage lower than the other on voltage. In addition, the control means performs high-frequency switching that alternately turns on the upper arm switching element and the lower arm switching element of at least one bridge circuit for each cycle, and performs upper arm switching of at least another bridge circuit. Control is performed to keep the element and the lower arm switching element in different states.
この場合、上記交流が3相交流であり、上記ブリッジ回路を3つ設け、さらに、上記制御手段は、上記周期ごとに、2つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に残りの1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する2相変調制御を実行するようにしてもよい。 In this case, the alternating current is a three-phase alternating current, three bridge circuits are provided, and the control means alternately turns on the upper and lower arm switching elements of the two bridge circuits for each period. Two-phase modulation control may be performed in which high-frequency switching is performed and the upper arm switching element and the lower arm switching element of the remaining one bridge circuit are held in different states.
本発明によれば、ブリッジ回路を構成する上下スイッチング素子の休止時間を短くできるので、奇数次の高調波が小さくなり、損失を抑えながら出力電流又は出力電圧の歪が改善される。 According to the present invention, since the downtime of the upper and lower switching elements constituting the bridge circuit can be shortened, the odd-order harmonics are reduced, and distortion of the output current or output voltage is improved while suppressing loss.
図1は、本発明の実施形態に係るインバータ装置の構成図である。なお、実施形態のインバータ装置1の基本構成は、図5に示した一般的なインバータ装置と同じであり、入力電源110から出力される直流電力を所定の周波数(例えば、50/60Hz)の交流電力に変換して負荷130に供給する。また、インバータ装置1は、ここでは、出力電流を制御する電流制御型のインバータ装置であるものとする。
FIG. 1 is a configuration diagram of an inverter device according to an embodiment of the present invention. Note that the basic configuration of the
インバータ回路10は、それぞれ入力電圧Vinが印加されるブリッジ回路(第1のブリッジ回路)11およびブリッジ回路(第2のブリッジ回路)12を備える。ブリッジ回路11は、互いに直列に接続された上アームスイッチ(第1の上アームスイッチング素子)Q1および下アームスイッチ(第1の下アームスイッチング素子)Q2を含んで構成される。また、ブリッジ回路12は、互いに直列に接続された上アームスイッチ(第2の上アームスイッチング素子)Q3および下アームスイッチ(第2の下アームスイッチング素子)Q4を含んで構成される。なお、各スイッチQ1〜Q4にはIGBTが使用され、上アームスイッチQ1のコレクタ端子が入力電源110の正電圧端子に接続され、上アームスイッチQ1のエミッタ端子が下アームスイッチQ2のコレクタ端子に接続され、下アームスイッチQ2のエミッタ端子が入力電源110の負電圧端子に接続されている。同様に、上アームスイッチQ3のコレクタ端子が入力電源110の正電圧端子に接続され、上アームスイッチQ3のエミッタ端子が下アームスイッチQ4のコレクタ端子に接続され、下アームスイッチQ4のエミッタ端子が入力電源110の負電圧端子に接続されている。また、各スイッチQ1〜Q4にはそれぞれ、ダイオードD1〜D4が逆並列に接続されている。
The
なお、各スイッチング素子にMOSFETを使用することも出来る。この場合、寄生ダイオードがMOSFETに内蔵されているため、ダイオードD1〜D4の代わりに寄生ダイオードを用いることができる。また、MOSFETの場合はドレイン端子、ソース端子がそれぞれIGBTのコレクタ端子、エミッタ端子に相当する。 A MOSFET can be used for each switching element. In this case, since the parasitic diode is built in the MOSFET, the parasitic diode can be used instead of the diodes D1 to D4. In the case of MOSFET, the drain terminal and the source terminal correspond to the collector terminal and emitter terminal of the IGBT, respectively.
上アームスイッチQ1、Q3は、それぞれ、高周波スイッチングが可能なスイッチング素子である。ここで、「高周波スイッチングが可能」とは、後述する数kHz〜数10kHz程度のPWM信号に追従可能なように、ターンオン時のコレクタ・エミッタ間の電圧立下り時間およびターンオフ時のコレクタ・エミッタ間の立上り時間が十分に短いこと、または素子の入力容量が小さいことをいうものとする。一方、下アームスイッチQ2、Q4は、それぞれオン電圧の低い(または、オン抵抗の小さい)スイッチング素子である。ここで、下アームスイッチQ2、Q4のオン電圧は、インバータ回路10の損失を小さくするために、必要な耐圧等を確保できる範囲で出来るだけ低く設計されていることが望ましい。
The upper arm switches Q1 and Q3 are switching elements that can perform high-frequency switching. Here, “high frequency switching is possible” means that the voltage fall time between the collector and the emitter at the turn-on and the collector-emitter at the turn-off so that it can follow a PWM signal of about several kHz to several tens of kHz described later. This means that the rise time of the element is sufficiently short or the input capacitance of the element is small. On the other hand, the lower arm switches Q2 and Q4 are switching elements each having a low on-voltage (or low on-resistance). Here, it is desirable that the ON voltages of the lower arm switches Q2 and Q4 are designed to be as low as possible within a range in which a necessary breakdown voltage can be secured in order to reduce the loss of the
ところで、一般に、トランジスタ等のスイッチング素子のスイッチング損失と定常損失とは、図2に示すように、互いにトレードオフの関係にある。ここで、スイッチング損失は、概ねスイッチング素子のスイッチング速度に比例し、定常損失は、概ねスイッチング素子のオン電圧に比例する。したがって、スイッチング素子のスイッチング速度とオン電圧とは、互いにトレードオフの関係にある。すなわち、インバータ装置1においては、上アームスイッチQ1、Q3として、下アームスイッチQ2、Q4よりも速いスイッチング速度を持った素子が使用され、また、下アームスイッチQ2、Q4として、上アームスイッチQ1、Q3よりも低いオン電圧を持った素子が使用される。
Incidentally, in general, the switching loss and the steady loss of a switching element such as a transistor are in a trade-off relationship with each other as shown in FIG. Here, the switching loss is approximately proportional to the switching speed of the switching element, and the steady loss is approximately proportional to the ON voltage of the switching element. Therefore, the switching speed of the switching element and the ON voltage are in a trade-off relationship with each other. That is, in the
制御回路(制御手段)20は、負荷に供給すべき電流の指令値とインバータ回路10の出力電流との誤差に基づいて、スイッチQ1〜Q4を制御するための制御信号を生成する。ここで、負荷に供給すべき電流は、例えば、負荷が要求する電流であってもよいし、予め決められた電流であってもよい。また、インバータ回路10の出力電流は、シャント抵抗Rs を利用して検出される。さらに、制御信号は、各スイッチQ1〜Q4のゲートに与えられるゲート信号である。なお、制御回路20は、例えば、予め記述されたプログラムを実行するマイコン、及びそのマイコンの出力から制御信号を生成するハードウェア回路を含んでから構成される。
The control circuit (control means) 20 generates a control signal for controlling the switches Q1 to Q4 based on an error between the command value of the current to be supplied to the load and the output current of the
図3は、実施形態のインバータ装置1の動作を説明するタイミングチャートである。ここでは、インバータ装置1の出力電圧およびスイッチQ1〜Q4のゲート信号が描かれている。そして、スイッチQ1〜Q4は、それぞれ、対応するゲート信号がHレベルのときにオン状態に制御され、対応するゲート信号がLレベルのときにオフ状態に制御されるものとする。また、インバータ装置1の交流出力の各周期の前半部分および後半部分を、それぞれ「第1の期間」および「第2の期間」と呼ぶことにする。
FIG. 3 is a timing chart illustrating the operation of the
第1の期間は、制御回路20によって下記の制御(第1の制御)が実行される。すなわち、ブリッジ回路11を構成する上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2は、サインカーブ特性を持った出力電圧を生成するためのPWM信号により高周波スイッチングされる。このとき、上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2は、互いに反転した状態となるように、交互にオン状態に制御される。一方、ブリッジ回路12を構成する上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4は、出力電圧(或いは、出力電流)の極性が「正」となるように互いに異なる状態に保持される。この例では、上アームスイッチQ3がオフ状態に保持されると共に、下アームスイッチQ4がオン状態に保持されている。
In the first period, the
この期間の電流の流れは以下の通りである。すなわち、上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2がそれぞれ「オン」および「オフ」のときは、入力電源110から出力される電流は、上アームスイッチQ1、コイルL1、負荷130、下アームスイッチQ4を介して入力電源110に戻る。また、上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2がそれぞれ「オフ」および「オン」のときは、負荷130→下アームスイッチQ4→ダイオードD2→コイルL1→負荷130の経路で還流する。
The current flow during this period is as follows. That is, when the upper arm switch Q1 and the lower arm switch Q2 are “on” and “off”, respectively, the current output from the
一方、第2の期間は、制御回路20によって下記の制御(第2の制御)が実行される。すなわち、ブリッジ回路12を構成する上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4は、サインカーブ特性を持った出力電圧(あるいは、出力電流)を生成するためのPWM信号により高周波スイッチングされる。このとき、上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4は、互いに反転した状態となるように、交互にオン状態に制御される。一方、ブリッジ回路11を構成する上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2は、出力電圧の極性が「負」となるように互いに異なる状態に保持される。この例では、上アームスイッチQ1がオフ状態に保持されると共に、下アームスイッチQ2がオン状態に保持されている。
On the other hand, in the second period, the
この期間の電流の流れは以下の通りである。すなわち、上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4がそれぞれ「オン」および「オフ」のときは、入力電源110から出力される電流は、上アームスイッチQ3、負荷130、コイルL1、下アームスイッチQ2を介して入力電源110に戻る。また、上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4がそれぞれ「オフ」および「オン」のときは、負荷130→コイルL1→下アームスイッチQ2→ダイオードD4→負荷130の経路で還流する。
The current flow during this period is as follows. That is, when the upper arm switch Q3 and the lower arm switch Q4 are “on” and “off”, respectively, the current output from the
次に、実施形態のインバータ装置1と特許文献1に記載されているインバータ装置とを比較する。特許文献1に記載のインバータ装置では、出力電圧の極性は、図5に示すスイッチQ3、Q4を利用して切り替えられる。このため、出力電圧の極性を切り替える際にスイッチQ3、Q4を同時にオン状態にしないためには、図4(a)に示すように、スイッチQ3のターンオフ時間とスイッチQ4のターンオン時間の和(あるいは、スイッチQ3のターンオン時間とスイッチQ4のターンオフ時間の和)に相当する期間Td1以上の休止期間を設ける必要がある。ところが、スイッチQ3、Q4は、いずれもオン電圧の低いスイッチング素子である。そして、オン電圧の低いスイッチング素子は、必然的に、ターンオン時間およびターンオフ時間が長くなってしまう。よって、特許文献1に記載のインバータ装置では、インバータ装置の出力電圧の極性が切り替わるタイミングの近傍(すなわち、出力のゼロクロス点近傍)で休止時間が長くなる。この結果、奇数次の高調波が大きくなり、出力電圧の歪が悪化してしまう。
Next, the
これに対して、実施形態のインバータ装置1では、上述したように、ブリッジ回路11およびブリッジ回路12は、それぞれ、高周波スイッチングが可能なスイッチング素子(上アームスイッチQ1、Q3)とオン電圧の低いスイッチング素子(下アームスイッチQ2、Q4)から構成されている。このため、図4(b)に示すように、高周波スイッチングが可能なスイッチング素子(上アームスイッチQ1、Q3)のターンオン時間/ターンオフ時間と、オン電圧の低いスイッチング素子(下アームスイッチQ2、Q4)のターンオフ時間/ターンオン時間との和の相当する時間、すなわち期間Td2以上の休止期間を設けるだけで済む。従って、この期間Td2は、特許文献1に記載のインバータ装置の期間Td1よりも短いため、休止期間も短くすることが可能である。この結果、特に、インバータ装置1の出力電流または出力電圧の極性が切り替わるタイミングの近傍(すなわち、出力のゼロクロス点近傍)で奇数次の高調波が抑制され、出力電流または出力電圧の歪が改善される。
On the other hand, in the
また、実施形態のインバータ装置1は、図3を参照しながら説明したように、交流出力の各周期において、第1の期間は上アームスイッチQ3および下アームスイッチQ4が実質的にスイッチングされず、第2の期間は上アームスイッチQ1および下アームスイッチQ2が実質的にスイッチングされない。すなわち、スイッチング損失は、全期間に渡って実質的にスイッチQ3、Q4のスイッチング損失が発生しない特許文献1に記載のインバータ装置の損失と概ね同じである。
In the
このように、実施形態のインバータ装置1は、特許文献1に記載のインバータ装置と比較すると、損失がほぼ同じである一方で、出力電流または出力電圧の歪を抑えることができる。
As described above, the
なお、本発明のインバータ装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、下記の態様も含む。
(1)各上アームスイッチとしてオン電圧の低いスイッチング素子を使用し、各下アームスイッチとして高周波スイッチングが可能なスイッチング素子を使用してもよい。
In addition, the inverter apparatus of this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following aspect is also included.
(1) A switching element having a low on-voltage may be used as each upper arm switch, and a switching element capable of high-frequency switching may be used as each lower arm switch.
(2)出力電圧をモニタしながら出力を制御する電圧制御型のインバータ装置であってもよい。この場合、制御回路20は、負荷に供給すべき電圧の指令値とインバータ回路10の出力電圧との誤差に基づいて、スイッチQ1〜Q4を制御するための制御信号を生成する。
(2) A voltage control type inverter device that controls the output while monitoring the output voltage may be used. In this case, the
(3)インバータの出力の相数は任意であり、3相または多相インバータにも適用可能である。例えば3相インバータの場合、3相のうち2相に対応するブリッジ回路は高周波スイッチングし、残りの1相に対応するブリッジ回路は上下アームスイッチを互いに異なる状態に保持する、2相変調制御をすればよい。 (3) The number of phases of the output of the inverter is arbitrary, and can be applied to a three-phase or multiphase inverter. For example, in the case of a three-phase inverter, the bridge circuit corresponding to two of the three phases performs high-frequency switching, and the bridge circuit corresponding to the remaining one phase performs two-phase modulation control that maintains the upper and lower arm switches in different states. That's fine.
(4)入力電源110とインバータ回路10との間に電圧を制御するためのコンバータ回路(絶縁型DC/DCコンバータ、降圧コンバータ、昇圧コンバータなど)を設けてもよい。
(4) A converter circuit (insulated DC / DC converter, step-down converter, step-up converter, etc.) for controlling the voltage may be provided between the
1 インバータ装置
10 インバータ回路
11、12 ブリッジ回路
Q1、Q3 上アームスイッチ
Q2、Q4 下アームスイッチ
20 制御回路
110 入力電源
120 フィルタ
130 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1の上アームスイッチング素子および第1の下アームスイッチング素子から構成される第1のブリッジ回路、および第2の上アームスイッチング素子および第2の下アームスイッチング素子から構成される第2のブリッジ回路を備えるインバータ回路と、
上記各スイッチング素子を制御する制御手段、を備え、
上記第1および第2の下アームスイッチング素子のオン電圧は、それぞれ上記第1および第2の上アームスイッチング素子のオン電圧よりも低く、
上記制御手段は、上記周期ごとに、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する第1の制御、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持すると共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行う第2の制御を実行する
ことを特徴とするインバータ装置。 An inverter device that generates alternating current with a predetermined cycle,
A first bridge circuit composed of a first upper arm switching element and a first lower arm switching element, and a second bridge circuit composed of a second upper arm switching element and a second lower arm switching element An inverter circuit comprising:
Control means for controlling each of the switching elements,
The on-voltages of the first and second lower arm switching elements are lower than the on-voltages of the first and second upper arm switching elements, respectively.
The control means performs high-frequency switching for alternately turning on the first upper arm switching element and the first lower arm switching element for each cycle, and the second upper arm switching element and the first upper arm switching element. First control for holding the two lower arm switching elements in different states, holding the first upper arm switching element and the first lower arm switching element in different states and switching the second upper arm switching element An inverter device, wherein second control is performed to perform high-frequency switching that alternately turns on the element and the second lower arm switching element.
第1の上アームスイッチング素子および第1の下アームスイッチング素子から構成される第1のブリッジ回路、および第2の上アームスイッチング素子および第2の下アームスイッチング素子から構成される第2のブリッジ回路を備えるインバータ回路と、
上記各スイッチング素子を制御する制御手段、を備え、
上記第1および第2の下アームスイッチング素子のオン電圧は、それぞれ上記第1および第2の上アームスイッチング素子のオン電圧よりも高く、
上記制御手段は、上記周期ごとに、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する第1の制御、上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持すると共に上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行う第2の制御を実行する
ことを特徴とするインバータ装置。 An inverter device that generates alternating current with a predetermined cycle,
A first bridge circuit composed of a first upper arm switching element and a first lower arm switching element, and a second bridge circuit composed of a second upper arm switching element and a second lower arm switching element An inverter circuit comprising:
Control means for controlling each of the switching elements,
The on-voltages of the first and second lower arm switching elements are higher than the on-voltages of the first and second upper arm switching elements, respectively.
The control means performs high-frequency switching for alternately turning on the first upper arm switching element and the first lower arm switching element for each cycle, and the second upper arm switching element and the first upper arm switching element. First control for holding the two lower arm switching elements in different states, holding the first upper arm switching element and the first lower arm switching element in different states and switching the second upper arm switching element An inverter device, wherein second control is performed to perform high-frequency switching that alternately turns on the element and the second lower arm switching element.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置。 The said control means produces | generates the PWM control signal for the said high frequency switching based on the difference | error of the electric current which should be supplied to load, and the output current of the said inverter circuit. Inverter device.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置。 The said control means produces | generates the PWM control signal for the said high frequency switching based on the difference | error of the voltage which should be applied to load, and the output voltage of the said inverter circuit. Inverter device.
上記制御手段は、上記第1の制御で負荷に流れる電流または電圧の向きと上記第2の制御で負荷に流れる電流または電圧の向きとが逆になるように、上記第1の制御において上記第2の上アームスイッチング素子および上記第2の下アームスイッチング素子を制御し、上記第2の制御において上記第1の上アームスイッチング素子および上記第1の下アームスイッチング素子を制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインバータ装置。 The execution times of the first and second controls are each half of the predetermined period,
The control means performs the first control in the first control so that the direction of the current or voltage flowing in the load in the first control is opposite to the direction of the current or voltage flowing in the load in the second control. 2 upper arm switching elements and the second lower arm switching element are controlled, and the first upper arm switching element and the first lower arm switching element are controlled in the second control. The inverter device according to claim 1 or 2.
上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子から構成されるブリッジ回路を複数備えるインバータ回路と、
上記スイッチング素子を制御する制御手段、を備え、
上記各ブリッジ回路内の上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子のうち一方のオン電圧は、他方のオン電圧よりも低く、
上記制御手段は、上記周期ごとに、少なくとも1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に少なくとも別の1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する制御を実行する
ことを特徴とするインバータ装置。 An inverter device that generates alternating current with a predetermined cycle,
An inverter circuit comprising a plurality of bridge circuits composed of an upper arm switching element and a lower arm switching element;
Control means for controlling the switching element,
The on-voltage of one of the upper arm switching element and the lower arm switching element in each bridge circuit is lower than the other on-voltage,
The control means performs high-frequency switching for alternately turning on the upper arm switching element and the lower arm switching element of at least one bridge circuit for each period, and at least another upper arm switching element of the bridge circuit and An inverter device that performs control to hold the lower arm switching elements in different states.
上記ブリッジ回路は3つであり、
上記制御手段は、上記周期ごとに、2つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を交互にオン状態にする高周波スイッチングを行うと共に残りの1つのブリッジ回路の上アームスイッチング素子および下アームスイッチング素子を互いに異なる状態に保持する2相変調制御を実行する
ことを特徴とする請求項6に記載のインバータ装置。
The alternating current is a three-phase alternating current,
There are three bridge circuits,
The control means performs high-frequency switching for alternately turning on the upper arm switching element and the lower arm switching element of the two bridge circuits for each cycle, and the upper arm switching element and the lower arm of the remaining one bridge circuit. The inverter device according to claim 6, wherein two-phase modulation control is performed to hold the switching elements in different states.
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