JPH03141600A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は外部からの信号により出力を可変としたインバ
ータ装置に関するものであり、例えば、ランプ負荷の調
光システムやモータの速度制御システムに利用されるも
のである。

［従来の技術］ 第７図はインバータ装置を用いた調光システムの従来例
を示している。交流電源Ｖｓの交流電圧はインバータ装
Ｗｔ５に供給されている。インバータ装置５は、インバ
ータ回路１とランプ負荷２及び制御回路３を備えている
。インバータ回路１は交流電源Ｖｓの交流電圧を整流平
滑した直流電圧を高周波電圧に変換してランプ負荷２に
供給する。

制御回路３は、外部から供給される調光信号Ｓｄに応じ
てインバータ回路１の発振動作を制御して、ランプ負荷
２への供給電力を制御し、光出力を可変とする。

第８図は上記調光システムに用いるインバータ装置５の
具体回路例を示している。以下、その回路構成について
説明する。交流電源Ｖｓの交流電圧は、ダイオードブリ
ッジＤＢにより全波整流され、コンデンサＣ６により平
滑されて、直流電源となる。コンデンサＣ１の両端には
、主スイツチング素子たるトランジスタＱ２．Ｑ、の直
列回路が並列接続され、各トランジスタＱ２．Ｑ３には
それぞれダイオードＤ　１．　Ｄ　２が逆並列接続され
ている。

トランジスタＱ２の両端には、直流成分をカットするた
めの結合コンデンサＣ５と、限流及び共振用のインダク
タＬ１、及び負荷電流を帰還するための電流トランスＣ
Ｔ、を介して、共振用のコンデンサＣ１とランプ負荷２
の並列回路が接続されている。ランプ負荷２は、２灯の
放電灯Ａ、Ｂと、そのフィラメント予熱回路を構成する
コンデンサＣ６及び電流トランスＣＴ、を含む。インダ
クタＬ１はコンデンサＣ４、Ｃｓと共にＬＣ共振回路を
構成し、負荷電流は振動電流となる。この振動電流は電
流トランスＣＴ　＋の１次巻線を介して流れる。

したがって、電流トランスＣＴ、の２次巻線には、負荷
に流れる振動電流に応じて極性の変化する電圧が誘起さ
れ、この誘起電圧を抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２
のベース・エミッタ間に印加して、トランジスタＱ２を
スイッチングさせる。トランジスタＱ、のベースには、
制御回路３の出力信号が供給されている。制御回路３は
、トランジスタＱ、を駆動するための駆動回路３２と、
外部から供給される矩形波電圧よりなる調光信号Ｓｄを
直流電圧に変換する信号変換回路３１を備えている。駆
動回路３２においては、トランジスタＱ３の両端電圧を
検出して、トランジスタＱ、の両端電圧が立ち下がって
から所定時間トランジスタＱ。

をオンさせるものである。この所定時間は、信号変換回
路３１から出力される直流電圧に応じて決定される。

インバータ回路１は、電源投入時に、自励発振動作を開
始するための起動回路を備えている。この起動回路は電
源投入によりコンデンサＣ２が抵抗Ｒ１を介して充電さ
れ、その充電電圧が２端子サイリスタＱ１のブレークオ
ーバー電圧に達すると２端子サイリスタＱ、がオンし、
トランジスタＱｓのベースに２端子サイリスタＱ１を介
してベース電流を流してトランジスタＱ、を最初にオン
動作させ、発振動作を開始させるものである。

以下、第８図回路の動作について説明する。電源を投入
すると、起動回路によりトランジスタＱ。

がオンとなり、その両端電圧がＬｏｗ”レベルになる。

これにより、駆動回路３２がトリガーされて、その出力
が“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、トランジスタＱ、のオン
状態が維持される。トランジスタＱ、がオンすると、ダ
イオードＤ０が導通して、コンデンサＣ２は充電されな
くなるので、起動回路は停止する。このとき、電流トラ
ンスＣＴ、の２次巻線は、トランジスタＱ２のベース・
エミッタ間に逆バイアスの電圧を印加するような極性に
巻かれているので、トランジスタＱ２はオフ状態を維持
する０次に、所定時間の経過後に、駆動回路３２の出力
は°’Ｌｏｗ”レベルとなり、トランジスタＱ。

はオフ状態になる。トランジスタＱ、がオフすると、ト
ランジスタＱ３のコレクタ電流が減少することによりイ
ンダクタし、の残留インダクタンスは逆の誘起電圧を発
生し、インダクタし、に流れる振動電流は同一方向に流
れようとするので、ダイオードＤ１が導通する。また、
電流トランスＣＴ１の２次巻線が逆の誘起電圧を発生す
ることにより、トランジスタＱ２が順バイアスされて、
トランジスタＱ２はオン状態となる。ダイオードＤ１の
電流がゼロになると、コンデンサＣ１の蓄積電荷を電源
としてトランジスタＱ２に電流が流れる。

このとき、インダクタＬ１のコアは飽和磁束に向かって
直線的に磁化される。やがて、コアが飽和磁束に達する
と、インダクタンスは急激にゼロの方向に向かい、その
結果、トランジスタＱ２のコレクタ電流の時間変化分は
無限大となる。トランジスタＱ２のコレクタ電流がベー
ス電流のｈｆｅ倍に達すると、トランジスタＱ２は不飽
和状態となり、電流トランスＣＴから帰還されるベース
電流が減少してトランジスタＱ２はオフする。トランジ
スタＱ２がオフした後も、インダクタＬ１に流れる振動
電流は同一方向に流れようとするので、ダイオードＤ２
が導通し、インダクタＬ１、ランプ負荷２、コンデンサ
Ｃコ、コンデンサＣ１の経路で電流が流れる。ダイオー
ドＤ２が導通すると、トランジスタＱ、の両端電圧はゼ
ロになるので、駆動回路３２がトリガーされて、駆動回
路３２の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルになり、トランジス
タＱ、は順バイアスされる。ダイオードＤ２に流れる振
動電流がゼロになった後は、コンデンサＣ１より、コン
デンサｃコ、ランプ負荷２、インダクタＬ１、トランジ
スタＱ３の経路で電流が流れる。以下、上述の動作を繰
り返すことにより、インバータの発振動作が継続される
。

外部から制御回路３に供給される調光信号Ｓｄとしては
、第４図に示すように、周期Ｔ、が一定で、オン時間Ｔ
２が可変とされた矩形波電圧が用いられる。制御回路３
では、外部から供給される調光信号Ｓｄのオン・デユー
ティ（Ｔ　２／　Ｔ　＋　）を増加させると、光出力を
ほぼ直線的に減少するようにインバータ回路１を制御す
る。なお、オン・デユーティの変化する矩形波電圧より
なる調光信号に基づいてインバータ回路の出力を制御す
るための具体的な回路構成については、特願平１−１０
５１８２号に開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 第８図に示すインバータ装置では、２灯の放電灯Ａ、Ｂ
がインバータ回路１の出力により同時に駆動されている
。ところが、放電灯Ａ、Ｂの光出力が全点灯時の２０％
以下の低光束状態では、放電状態が不安定となり、ちら
つき等が発生するという問題がある。このため、インバ
ータ回路１の出力の下限は、各放電灯Ａ、Ｂが安定に点
灯できる範囲内に制限されることになる。したがって、
従来例では、インバータ回路１の出力を下限に設定して
も、灯数の分だけ照度が増加し、十分に低い照度が得ら
れないという問題があった。これは、負荷が放電灯であ
る場合に限らず、一般に、低出力状態での安定した駆動
が困難な複数の負荷を、１つのインバータ回路の出力で
同時に駆動する場合に共通する問題である。

本発明はこ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、外部から供給される信号に応じ
て出力を制御可能なインバータ回路により複数個の負荷
を同時に駆動可能としたインバータ装置において、低出
力時でも負荷の駆動を安定して行えるようにすることに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、複数個の負荷２と、複数個の負荷２を
同時に駆動可能なインバータ回路１と、外部から供給さ
れる信号Ｓに応じてインバータ回路１の出力を制御する
制御回路３とを備えるインバータ装Ｗ５において、上記
信号Ｓに応じて決定されるインバータ回路１の出力が所
定値以下になると負荷２の駆動個数を減少させる負荷選
択切替回路４を設けたことを特徴とするものである。

なお、制御回路３に外部から供給される信号Ｓはオン・
デユーティ可変の矩形波電圧に限定されるものではなく
、電圧値を可変とされた直流電圧であっても良いし、振
幅又は周波数を可変とされた交流電圧であっても良い。

［作用］ 本発明のインバータ装置にあっては、通常の制御状態で
は、外部から供給される信号Ｓに応じて制御回路３によ
りインバータ回路１の出力を制御し、複数個の負荷２を
同時に駆動している。一方、上記信号Ｓに応じて決定さ
れるインバータ回路１の出力が所定値以下になると、負
荷選択切替回路４により負荷２の駆動個数が減少する。

このため、インバータ回路１の出力が比較的高出力であ
るときには、複数個の負荷２が同時に駆動され、その出
力が同時に変化するように制御されるが、インバータ回
路１の出力が比較的低出力であるときには、出力の低下
に伴い負荷２の駆動個数が減少する。したがって、低出
力での駆動が困難な負荷２を使用している場合でも、負
荷２の駆動個数を減少させることにより安定して出力を
減少させることができるものである。

［実施例１］ 第２図は本発明の第１実施例の回路図である。

本実施例にあっては、第８図に示す従来例において、直
列接続された２灯の放電灯Ａ、Ｂのうち、一方の放電灯
ＢにスイッチＳｌを並列接続し、このスイッチＳ１を調
光信号Ｓｄのオン・デユーティに応じて開閉制御する負
荷選択切替回路４を設けたものである。

第３図は負荷選択切替回路４の内部構成を示している。

オン・デユーティ可変の矩形波電圧よりなる調光信号Ｓ
ｄは、トランジスタＱ、のベース・エミッタ間に印加さ
れている。直流低電圧よりなる制御電源電圧Ｖｃｃは、
抵抗Ｒ３、Ｒ＜の直列回路と、抵抗Ｒ，，Ｒ，の直列回
路によりそれぞれ分圧される。抵抗Ｒ３、Ｒ４の接続点
の電圧は否定回路Ｇ、に入力されており、抵抗Ｒ，，Ｒ
，の接続点の電圧ＥＩはコンパレータＣＰの反転入力端
子に基準電圧として印加されている。抵抗Ｒ４には、ト
ランジスタＱ、のコレクタ・エミッタ間が並列接続され
ている。否定回路Ｇ１の出力は、抵抗Ｒ９とコンデンサ
Ｃ６よりなるＣＲ積分回路に印加される。

コンデンサＣ６に得られる電圧Ｅ２はコンパレータＣＰ
の非反転入力端子に印加されている。コンパレータＣＰ
の出力は抵抗Ｒ８を介してリレーＲｙの励磁コイルＬ１
゜に接続されている。リレーＲｙの接点は、上述のスイ
ッチＳｌとして、放電灯Ｂの両端に接続されている。

第４図は矩形波電圧よりなる調光信号Ｓｄの波形図であ
る。この調光信号Ｓｄは、電圧Ｅ０が調光信号伝送線の
線間に印加されるオン時間Ｔ２が可変で、その繰り返し
周期Ｔ、が一定の矩形波電圧よりなり、制御回路３では
、調光信号Ｓｄのオン・デユーティ（Ｔ　２／　Ｔ　＋
　）を増加させると、光出力をほぼ直線的に減少するよ
うにインバータ回路１を制御する。調光信号Ｓｄのオン
時間Ｔ２では、第３図に示すトランジスタＱ４がオンと
なり、抵抗Ｒ，，Ｒ，の接続点の電圧を低下させるので
、否定回路ＧＩの出力は”Ｈｉ８ｈ’”レベルとなる。

また、調光信号Ｓｄのオン時間Ｔ２以外では、トランジ
スタＱ４がオフとなり、抵抗Ｒ３，Ｒ，の接続点の電圧
が上昇するので、否定回路Ｇ、の出力は“Ｌｏｗ”レベ
ルとなる。したがって、否定回路Ｇ１の出力電圧は、第
４図に示す矩形波電圧と同じ波形となる。

この否定回路Ｇ１の出力電圧を、抵抗Ｒ５とコンデンサ
Ｃ６よりなるＣＲ積分回路により平均化することにより
、コンデンサＣ６には、第５図に示すように、調光信号
Ｓｄのオン・デユーティ（Ｔ２／Ｔ、）に比例する電圧
Ｅ２が得られる。この電圧Ｅ２が、抵抗Ｒ，，Ｒ，の接
続点に得られる基準電圧Ｅ以上になると、コンパレータ
ＣＰの出力が“Ｈｉｇｂ”レベルとなり、抵抗Ｒ，を介
してリレーＲｙの励磁コイルＬＩＧに電流が流れて、そ
の接点であるスイッチＳ１がオンとなる。基準電圧Ｅ１
は、例えば、調光信号Ｓｄのオン・デユーティが９０％
のときにコンデンサＣ６に得られる電圧Ｅ２に設定して
おけば、調光信号Ｓｄのオン・デユーティが９０％〜１
００％のとき、つまり、インバータ回路１の出力が比較
的低い状態のときに、スイッチＳ１がオンとなる。した
がって、インバータ回路１の出力が放電灯Ａ、Ｂを安定
に点灯させるのに不十分な奄 レベルであっても、放電灯Ｂが消灯し、放電灯Ａのみを
点灯させるので、ちらつきを生じることなく、安定した
調光制御が可能となる。しかも、灯数が減ることにより
、確実に照度を落とすことができる。

なお、実施例では、スイッチＳ、としてリレー接点を使
用しているが、代わりに半導体スイッチ素子を使用して
ら良い。

［実施例２］ 第６図は本発明の第２実施例の回路図である。

本実施例にあっては、インバータ回路１の出力側に３灯
の放電灯Ａ、Ｂ、Ｃを並列接続している。各放電灯Ａ、
Ｂ、Ｃには、限流及び共振用のインダクタＬＡ　＋　Ｌ
Ｂ　ｒ　Ｌ　Ｃを直列接続すると共に、共振及び予熱電
流通電用のコンデンサＣＡ　、ＣＢ　＋　ＣＣを非電源
側に並列接続して、ＬＣ共振回路を含むランプ負荷を構
成している。各ランプ負荷には、スイッチＳｌ、Ｓ２．
Ｓ３が直列接続されている。スイッチＳ　＋　、　Ｓ　
２　、　Ｓ　ｙは半導体スイッチ素子やリレー接点より
なり、負荷選択切替回路４により開閉制御される。イン
バータ回路１の出力が所定値よりも高いときには、全て
のスイッチＳｌ、Ｓ２．ＳＯがオン状態であり、調光信
号Ｓｄに応じてインバータ回路１の出力が変化すると、
３灯の放電灯Ａ、Ｂ、Ｃの光出力が同時に変化する０次
に、インバータ回路１の出力が第１の所定値よりも低く
なると、スイッチＳｓがオフ状態となり、放電灯Ｃが消
灯し、放電灯Ａ、Ｂのみがインバータ回路１の出力によ
り点灯状態を維持する０次に、インバータ回路１の出力
が第１の所定値よりも低い第２の所定値を下回ると、ス
イッチＳ　２　、　Ｓ　３がオフ状態となり、放電灯Ｂ
、Ｃが消灯し、放電灯Ａのみがインバータ回路１の出力
により点灯状態を維持する。このように、灯数が減少す
ることにより、全体として照度が低下するので、低い照
度まで調光制御することができる。

なお、本実施例のような多灯用の点灯装置を組み合わせ
てサイン表示を行うシステムを実現することもできる。

例えば、全灯が点灯した状態、１灯だけ消灯した状態、
２灯消灯して他は点灯した状態等を外部からの調光信号
Ｓｄにより切り替えれば、所望のサイン表示を行うこと
ができる。

また、インバータ装置の負荷は、ランプ負荷に限定され
るものではなく、モータやその他の負荷であっても良い
。例えば、３台のポンプで給水を行う場合に、給水量が
多いときには、３台のポンプを同時に駆動し、給水量が
少ないときには、ポンプの駆動台数を減少させるような
システムにも本発明を適用できる。

さらに、インバータ装置の回路方式についても実施例に
限定されるものではなく、ハーフブリッジ方式、フルブ
リッジ方式、１石式等の任意の回路方式を用いることが
できる。

［発明の効果］ 本発明は、上述のように、複数個の負荷と、複数個の負
荷を同時に駆動可能なインバータ回路と、外部から供給
される信号に応じてインバータ回路の出力を制御する制
御回路とを備えるインバータ装置において、上記信号に
応じて決定されるインバータ回路の出力が所定値以下に
なると負荷の駆動個数を減少させる負荷選択切替回路を
設けたから、低出力状態での安定した駆動が困難な負荷
を使用している場合においても、個々の負荷には安定し
た駆動が可能な出力を与えながら、駆動される負荷の個
数を減少させることにより複数個の負荷全体として低い
出力状態を安定して実現することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図は
本発明の第１実施例のブロック回路図、第３図は同上に
用いる負荷選択切替回路の回路図、第４図は同上に用い
る調光信号の波形図、第５図は同上の負荷選択切替回路
の動作説明図、第６図は本発明の第２実施例のブロック
回路図、第７図は従来例の概略構成を示すブロック図、
第８図は同上の具体的構成を示す回路図である。 １はインバータ回路、２はランプ負荷、３は制御回路、
４は負荷選択切替回路である。 第１図 一−−−−−−−−−ど

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の負荷と、複数個の負荷を同時に駆動可能
   なインバータ回路と、外部から供給される信号に応じて
   インバータ回路の出力を制御する制御回路とを備えるイ
   ンバータ装置において、上記信号に応じて決定されるイ
   ンバータ回路の出力が所定値以下になると負荷の駆動個
   数を減少させる負荷選択切替回路を設けたことを特徴と
   するインバータ装置。