JPS59204469A

JPS59204469A - インバ−タ装置

Info

Publication number: JPS59204469A
Application number: JP58077162A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sekino; 関野　吉宏; Masayuki Shibata; 柴田　正之; Nobuhiro Hodaka; 保高　伸洋
Original assignee: Shinano Electric Co Ltd
Current assignee: Daiichi Components Ltd
Priority date: 1983-04-30
Filing date: 1983-04-30
Publication date: 1984-11-19

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】〔発明の属する技術分野〕本発明は、直流電圧電源から正弦波交流電圧を得るイン
バータ装置に関する。特にインバータ変換回路の半導体
スイッチ素子をパルス幅変調信号で開閉制御するインバ
ータ装置に関する。

〔従来技術の説明〕

第１図は、従来から使用されているインバータ装置の主
回路ブロック構成図である。第１図において、１は直流
電源、２は変換回路である。この変換回路２は、例えば
トランジスタＧＴＯサイリスクなどの半導体素子からな
るスイッチ３１〜３４により構成され、外部からの制御
信号により開閉制御される。４は歪を含む直流電圧を正
弦波に成形するフィルタ、５はインバータの負荷である
。

この開閉は、スイッチ３２および３３が開き、スイッチ
３１および３４が閉じている期間には、直流電源ｌから
電圧レベルＥの正極性電圧がフィルタ４に与えられ、ス
イッチ３２および３３が閉じ、スイッチ３１および３４
が開いている期間には、電圧レベルＥの負極性電圧がフ
ィルタ４に与えられる。したがって、スイッチ３１およ
び３４の対と、スイッチ３２および３３０対とを交互に
開閉させることにより、変換回路２の出力にパルス状の
交流電圧が得られる。

この交流電圧はフィルタ４を通して正弦波交流電圧に変
換され９荷５に供給される。このフィルタ４の出力に正
弦波を効率的に得るために、低次の高調波成分を零また
は十分に小さくするように半導体スイッチの開閉を制御
する。

第２図は、上記従来例インバータ制御回路のブロック構
成例を示す図である。第２図において、正弦波発振器１
１は基準となる交流の基準正弦波電圧を発生する発振器
である。その正弦波出力を減算器１２のプラス入力に導
く。減算器１２のマイナス入力には、インバータの出力
である正弦波交流電圧Ｖを導く。この減算器１２では両
入力電圧の差電圧をとり、その差電圧を誤差増幅器１３
の入力に導く。誤差増幅器１３は入力された差電圧を増
幅し、正弦波に近い波形の出力を、変調信号としてｐｗ
Ｍ（パルス幅変調）変調器１４に与える。

さらにＰＷＭ変調器１４の入力には搬送波発振器１５か
らの三角波状の搬送波を与える。このＰＷＭ変調器１４
は搬送波発生器からの搬送波を誤差増幅器１３からの変
調信号によりパルス幅変調し、結果として得られるパル
ス幅変調された信号は論理回路１６に導く。論理回路１
６はこのパルス幅変調された信号に基づいて変換回路２
のスイッチ３１〜３４にそれぞれ送出する。

この従来例回路の動作を第３図の信号波形図を参照して
説明する。第３図Ａ〜Ｅは第１図および第２図に示すＡ
−Ｅ点の電圧波形図である。インバータ変換回路２の出
力正弦波交流電圧Ａを基準正弦波発振器１１の出力電圧
と比較し、その差信号によって変調信号Ｂを得る。さら
に搬送波発生器１５から三角波状の搬送波信号Ｃを得て
、これをＰＷＭ変調器１４の変調信号入力に与える。こ
の結果、変調信号ＢがＩＭ送送波信号束りレベルが高い
期間に出力信号が送出されて信号りを得る。この信号り
を論理回路１６にて、上記信号の逆極性の信号Ｅを得る
。この信号りおよびＥでそれぞれ半導体スイッチ３１　
３４と３２　３３の各対を駆動する。

その結果インバータ変換回路２の出力には、波形Ａの出
力が得られる。

このようなインバータ装置では、搬送波信号波形ｆｃ、
基本波周波数をｒｓとすると、変換回路２の出力電圧に
含まれる高調波成分のスペクトルは第４図に示すようにｆｃ　”ｎＸｆｓ　　（ｎ＝ｏ、２．＋ｌ・”・・）と
なり、周波数ｆｃの高調波成分が最も大きくなる。した
がって出力波形からすれば、搬送波の周波数を高くする
ほどフィルタ４は小形化が可能であるが、実際には搬送
波の周波数を高くすると半導体スイッチのオン・オフの
回数が増え、スイッチング損失が増大するという問題が
あるため、搬送波の周波数を高くすることができない。

したがってフィルタ４を小さくすることができない欠点
がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような欠点を解消するもので、半導体ス
イッチのオン・オフ回数を増すことなく、フィルタを小
形化するとともに、効率のよいインバータ装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の特徴〕本発明は、複数のスイッチ素子による変換回路として、
はぼ同等望ましくは同等の構成による２組の変換回路を
備え、その２組の変換回路の入力は共に直流入力端子に
並列に接続し、その２組の変換回路の交流出力の和また
は差をとって交流出力とする。それぞれその２組の変換
回路のスイッチ素子を開閉制御するために、２個のパル
ス幅変調回路を設け、その２個のパルス幅変調回路の搬
送波入力には互いに位相が】８０°異なる搬送波を与え
るように構成することにより、各スイッチ素子の開閉周
波数は従来例装置と等しく、交流出力の高調波を従来例
装置の２倍にすることを特徴とする。

〔実施例による説明〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図は本発明の第１実施例装置の要部ブロック構成図
である。第５図において、１は直流電源、２１および２
２は変換回路である。変換回路２１および２２はトラン
ジスタなどの半導体素子からなるスイッチ３１１〜３１
４および３１５〜３１８で構成され、直流電源ｌの直流
を交流に変換する。６１および６２は変換回路２１およ
び２２の各出力の和をとるための変圧器で、その二次巻
線を直列に結線する。４は歪交流電圧を正弦波化するた
めのフィルタ、５ばインバータの負荷である。

第６図は上記第１実施例の制御回路のブロック構成図で
ある。第６図において、正弦波発振器１１は基準となる
交流の基準正弦波電圧を発生する発振器である。その正
弦波出力は減算器１２のプラス入力に導く。減算器Ｉ２
のマイナス入力にはインバータ変換回路２１および２２
の加算出力である正弦波交流電圧（ＡＩ　）を導き、こ
の減算器１２で両型圧の差電圧をとる。その差電圧を誤
差増幅器１３に導く。誤差増幅器１３は入力された差電
圧を増幅し、正弦波に近い波形の出力を変調信号として
ＰＷＭ変調器１４１および１４２に与える。

一方、ＰＷＭ変調器１４１には搬送波発生器１５からの
三角波状の搬送波を与え、さらに別のＰＷＭ変調器１４
２には搬送波発生器１５から三角波状の搬送波を反転増
幅器１７を通すことにより　１８０°位相がずれ、振幅
は等しい三角波状の搬送波を与える。

このＰＷＭ変調器１４１および１４２は、搬送波を誤差
増幅器１３からの変調信号によりパルス幅変調する回路
であり、ＰＷＭ変調器１４１と１４２の出力信号は、基
本波に対しては同位相であり、搬送波に対しては逆位相
のパルス幅変調された信号となる。

論理回路１６１および１６２は、このパルス幅変調され
た信号に基づいて変換回路２１および２２のスイッチ３
１１〜３１４および３１５〜３１８の制御信号となるオ
ン・オフパターンを発生し、スイッチ３１１〜３１４お
よび３１５〜３１８を駆動するように構成される。

次に、本発明の第１実施例回路の動作を回路各部の信号
波形を参照して説明する。

第７図Ａ１〜に１は、上記第１実施例回路の各部Ａ１〜
に１の信号波形である。インバータ出力の正弦波交流電
圧ＡＩと、基準正弦波発振器１１の出力電圧とを比較し
、その差信号によって変調信号Ｂ１を得る。さらに搬送
波発生器１５からの搬送波信号Ｃ１と、反転増幅器１７
を通した反転搬送波信号Ｄ１とを、それぞれＰＷＭ変調
器１４１および１４２に導く。ＰＷＭ変調器１４１では
、変調信号Ｂ１が搬送波信号ＣＩよりレベルが高い期間
に出力信号が送出されて信号Ｅ１を得る。また、ＰＷＭ
変調器１４２では、変調信号Ｂ１が搬送波信号ＤＩより
レベルが高い期間に出力信号が送出されて信号Ｆｌを得
る。論理回路１ｆ＋１または１６２では、そ０輝特− ２１＜　　　　　　（Ｄ（Ｊ　　　　Ｏ田Ｍ変調器１４１に与え、一方、上記搬送波Ｅ３を利得１
の反転増幅器１７にて位相反転し、搬送波Ｆ３としてＰ
ＷＭ変調器１４２に与える。

ＰＷＭ変調器１４２の出力Ｂ３は、さらに反転回路２１
にて位相反転を行い、論理回路１６４に入力する。論理
回路１６３および】６４にて変換回路７１および７２の
駆動する信号に構成し、変換回路７１および７２を駆動
する。これにより第１２図Ａ３と０３に示す信号が得ら
れ、これが変換回路７エおよび７２の出力波形となる。

この両者の出力の差をとることによって第１２図Ｇ３に
示す波形の出力が得られる。以上の実施例による説明で
は、変調波をインバータ出力と基準正弦半波の誤差信号
としたが、モータ制御用などの場合は正弦半波発振器出
力を変調信号としても差しつかえない。また、本実施例
では単相出力をインバータ装置に適用した場合について
説明したが、本発明を３組使用すれば、同様に３相イン
バータが構成できる。

〔発明の効果〕このように、本発明によれば、１つの変調信号と、１８
０°の位相差をもつ２つの搬送波信号とから得られる２
組のインバータの出力を和または差をとることによって
、インバータの出力に含まれる搬送波信号による高調波
成分の周波数を上げることができる。このために、フィ
ルタの遮断周波数を上げ、フィルタの負担を軽くするこ
とができる。さらに、半導体スイッチのスイッチング回
数が少なくてよいので、スイッチング損失を小さくする
ことができるインバータ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例インバータ装置の主回路を示すブロック
構成図。第２図は上記従来例のインバータ制御回路を示すブロッ
ク構成図。第３図は上記従来例のインバータの各部信号波形図。第４図は上記従来例のインバータ出力に含まれる周波数
スペクトル。第５図は本発明の第１実施例回路を示す主回路５のブロック構成図。第６図は第１実施例回路の制御回路を示すブロック構成
図。第７図は第１実施例回路の制御回路の各部信号波形図。第８図は第２実施例回路の制御回路を示すブロック構成
図。第９図は第２実施例回路の各部信号波形図。第１０図は第３実施例回路を示す主回路のブロック構成
図。第１１図は第３実施例回路の制御回路を示すブロック構
成図。第１２図は第３実施例回路の各部信号波形図。特許出願人　　　　信濃電気株式会社　−２代理人　弁
理士　井　出　直　孝　２．′、１−１糺− ７６輝特− 」〈　　　の（ＪＯ田１Ｇ１児　７ａｌ篤　８　図第　９　回７１７２光１２　図第　１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直流電源入力端子と、複数のスイッチ素子を含みこのスイッチ素子を交互に開
閉することにより上記入力端子に与えられる直流を交流
に変換して出力する第一の変換回路と、この第一の変換回路とほぼ同等の構成であって上記入力
端子に与えられる直流を交流に変換して出力する第二の
変換回路と、交流出力の基本波周波数を与える基本波周波数発生手段
と、上記スイッチ素子の開閉周波数を与える搬送波発生手段
と、上記基本波周波数発生手段の出力を変調入力とし、上記
搬送波発生手段の特定位相の出力を搬送波入力として、
上記第一の変換回路の複数のスイッチ素子にパルス幅変
調された開閉制御信号を与える第一のパルス幅変調回路
と、上記基本波周波数発生手段の出力を変調入力とし、上記
搬送波発生手段の特定位相と反対位相の出力を搬送波入
力として、上記第二の変換回路の複数のスイッチ素子に
パルス幅変調された開閉制御信号を与える第二のパルス
幅変調回路と、上記第一および第二の変換回路の交流出
力を合成する回路手段と、この回路手段の出力から基本波周波数成分を抽出するフ
ィルタとを備えたインバータ装置。
（２）合成する回路手段は、第一および第二の変換回路
の交流出力の和をとるように構成された特許請求の範囲
第（１）項に記載のインバータ装置。
（３）合成する回路手段は、第一および第二の変換回路
の交流出力の差をとるように構成された特許請求の範囲
第（］）項に記載のインバータ装置。
（４）基本波周波数発生手段は、基準正弦波発振器と、
この発振器出力信号とインバータ装置の出力交流電圧の
差電圧をとる手段と、この差電圧を増幅する手段とを含
む特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれ
かに記載のインバータ装置。
（５）搬送波発生手段は、三角波を発生するように構成
された特許請求の範囲第（１）項ないし第（４）項のい
ずれかに記載のインバータ装置。