JP3261829B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用交流電源を整流・
平滑した直流電源を高周波に変換して負荷に供給するイ
ンバータ装置に関するものであり、例えば、放電灯の高
周波点灯装置の電子安定器に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のインバータ装置の回路図で
ある。図中、１１は昇圧チョッパー、１２はハーフブリ
ッジインバータ、１３は突入電流抑制回路である。以
下、その回路構成について説明する。交流電源Ｖｓはフ
ィルタ回路ＦＴを介してダイオードブリッジＤＢの交流
入力端子に接続されている。ダイオードブリッジＤＢの
直流出力端子には、インダクタＬ２とトランジスタＱ３
の直列回路が突入電流抑制回路３を介して接続されてい
る。トランジスタＱ３の両端には、ダイオードＤ３を介
して平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。コンデ
ンサＣ１の両端には、トランジスタＱ１，Ｑ２の直列回
路とコンデンサＣ３，Ｃ４の直列回路が並列的に接続さ
れている。各トランジスタＱ１，Ｑ２には、それぞれダ
イオードＤ１，Ｄ２が逆並列接続されている。トランジ
スタＱ１，Ｑ２の接続点とコンデンサＣ３，Ｃ４の接続
点の間には、共振用のインダクタＬ１を介して負荷とし
て放電灯Ｌａが接続されている。放電灯Ｌａのフィラメ
ントの非電源側端子間には、共振用のコンデンサＣ２が
並列接続されている。ハーフブリッジインバータ１２で
は、トランジスタＱ１，Ｑ２は交互にオン・オフ動作
し、インダクタＬ１とコンデンサＣ２の共振作用により
放電灯Ｌａに高周波の正弦波電圧が印加される。また、
昇圧チョッパー１１では、トランジスタＱ３はオン・オ
フ動作し、トランジスタＱ３のオン時にはインダクタＬ
２に電源電圧に応じた電磁エネルギーを蓄え、トランジ
スタＱ３のオフ時に電源電圧とインダクタＬ２の誘起電
圧を重畳してコンデンサＣ１を充電する。フィルタ回路
ＦＴは昇圧チョッパー１１に流れるスイッチング電流の
高周波分を除去する。突入電流抑制回路１３は、具体的
には図６に示すようにサイリスタＱ５を用いたものが一
般的である。この回路では、抵抗Ｒと並列に接続された
サイリスタＱ５は電源投入時にはオフされており、電源
投入後、所定時間が経過すると、タイマー回路１５によ
りトリガーされて、サイリスタＱ５がオンされる。した
がって、電源投入後、所定時間は抵抗Ｒにより突入電流
が抑制されるものであり、所定時間の経過後は、抵抗Ｒ
と並列に接続されたサイリスタＱ５が導通することによ
り、抵抗Ｒによる電力ロスが低減されるものである。ま
た、図７に示すように、バイポーラトランジスタ等のス
イッチング素子Ｑ４を接続しただけの回路もあり、この
場合には、電源電圧の０ボルト付近でスイッチング素子
Ｑ４をオンさせるゼロクロス・スイッチングが行われる
ことが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなインバータ
装置の課題として、入力電流歪みの改善、電源投入
時の突入電流の抑制の２つが挙げられ、更に世界中の
広範囲な電源電圧に対応すること（例えば１００Ｖ、２
００Ｖ、２４０Ｖの全てに使用可能とすること）等も要
求されるようになっている。このうち、課題の入力電
流歪みの改善については、昇圧チョッパーがほぼ電源電
圧に比例した電流を流すので満足する。また、課題の
電源投入時の突入電流の抑制については、突入電流抑制
回路により満足することができる。さらに、課題の世
界中の広範囲な電源電圧に対応することについては、昇
圧チョッパーの出力電圧、すなわち、コンデンサＣ１の
電圧を電源電圧によらず、一定化するように制御すれば
良い。ただし、この制御は昇圧チョッパーにおけるトラ
ンジスタＱ３のオンデューティ又はスイッチング周波数
を変えることで行うものであるが、この変化幅を相当広
くせねばならず、制御回路が複雑になる。さらに、これ
に加えてインバータの出力を変化させる、すなわち、負
荷が変動する場合にも適用しようとすると、さらに制御
は複雑になり、設計も困難になる。また、図５の従来例
では、入力電流歪みを改善するために、昇圧チョッパー
が必要となり、突入電流抑制のためにサイリスタ等を設
けているため、インバータ以外にスイッチング素子が２
個必要であり、コストが高くなり、回路が複雑となる。

【０００４】本発明は上述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、入力電流歪みを
改善し、電源投入時の突入電流を抑制し、広範囲の電源
電圧に対応できる簡単な構成のインバータ装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のインバータ装
置にあっては、上記の課題を解決するために、図２に示
すように、順方向が一致するように直列接続された第１
および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、前記第１
および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ逆
並列に接続された第１および第２のダイオードＤ１，Ｄ
２と、前記第１および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２の直列回路に並列接続された平滑コンデンサＣ１と、
前記第１および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の
内、少なくとも一方のスイッチング素子と並列に接続さ
れた負荷回路と、交流電源Ｖｓを全波整流する全波整流
器ＤＢと、前記全波整流器ＤＢの直流出力端間に前記第
１および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のいずれか
一方（Ｑ１）を介して直列接続されたインダクタＬ２お
よび第３のスイッチング素子Ｑ３と、前記平滑コンデン
サＣ１および前記インダクタＬ２と直列に接続されて前
記インダクタＬ２の回生電流を前記平滑コンデンサＣ１
に充電する直列閉回路を形成する第３のダイオードＤ３
と、前記第１、第２および第３のスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３を制御する制御回路Ｓとを備え、前記制
御回路Ｓは、前記第３のスイッチング素子Ｑ３がオン・
オフ動作し、前記第１および第２のスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の内、一方のスイッチング素子Ｑ１はオフとす
る第１の制御と、前記第３のスイッチング素子Ｑ３がオ
ン・オフ動作し、前記第１および第２のスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２は交互にオン・オフ動作する第２の制御
と、前記第３のスイッチング素子Ｑ３がオン動作すると
共に、前記第１および第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２は交互にオン・オフ動作する第３の制御とを切替制御
することを特徴とするものである。図１は本発明を概念
的に説明するための説明図であり、図２の回路構成を機
能面からブロック化して示している。図中の降圧チョッ
パー回路１は、図２の回路の全波整流器ＤＢ、インダク
タＬ２、スイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ４で構成
される回路に対応しており、交流電源Ｖｓを整流してス
イッチング素子Ｑ３とインダクタＬ２を介して平滑コン
デンサＣ１に平滑直流電圧を出力する。また、前記平滑
直流電圧を高周波に変換して負荷３に供給するインバー
タ回路２は、図２の回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２、ダイオードＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ３，Ｃ４で構
成される回路に対応しており、このインバータ回路２は
前記降圧チョッパー回路１のインダクタＬ２、スイッチ
ング素子Ｑ３と共に昇圧又は昇降圧チョッパーを構成す
るためのスイッチング素子Ｑ１を有し、制御回路４は前
記降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑ３とイン
バータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オ
フのタイミングを制御して、降圧、昇降圧、昇圧のいず
れのチョッパー回路としても動作させ得るように上述の
第１、第２、第３の制御を切り替え可能としている。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図２の回路に基づいて説明す
る。第１の制御では、第３のスイッチング素子Ｑ３がオ
ン・オフ動作し、第１および第２のスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の内、一方のスイッチング素子Ｑ１はオフとす
る。この場合、第３のスイッチング素子Ｑ３がオンのと
き、全波整流器ＤＢ、インダクタＬ２、平滑コンデンサ
Ｃ１、第２のダイオードＤ２、第３のスイッチング素子
Ｑ３、全波整流器ＤＢの経路で電流が流れて、インダク
タＬ２にエネルギーが蓄積される。第３のスイッチング
素子Ｑ３がオフされると、インダクタＬ２の蓄積エネル
ギーが第３のダイオードＤ４を介して平滑コンデンサＣ
１に放出される。したがって、第１の制御では、図２の
インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ３、ダイオードＤ
４で構成される回路は降圧チョッパー回路として動作す
ることになる。また、第２の制御では、第３のスイッチ
ング素子Ｑ３がオン・オフ動作し、第１および第２のス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２は交互にオン・オフ動作す
る。この場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がオンのと
き、全波整流器ＤＢ、インダクタＬ２、スイッチング素
子Ｑ１、スイッチング素子Ｑ３、全波整流器ＤＢの経路
で電流が流れて、インダクタＬ２にエネルギーが蓄積さ
れる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がオフされると、イ
ンダクタＬ２の蓄積エネルギーが第３のダイオードＤ４
を介して平滑コンデンサＣ１に放出される。したがっ
て、第２の制御では、図２のインダクタＬ２、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ３、ダイオードＤ４で構成される回路
は、昇降圧チョッパー回路として動作することになる。
また、第３の制御では、第３のスイッチング素子Ｑ３が
オン動作すると共に、第１および第２のスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフ動作する。この場合、
スイッチング素子Ｑ１がオンのとき、全波整流器ＤＢ、
インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ１、スイッチング
素子Ｑ３、全波整流器ＤＢの経路で電流が流れて、イン
ダクタＬ２にエネルギーが蓄積される。スイッチング素
子Ｑ１がオフされると、全波整流器ＤＢ、インダクタＬ
２、平滑コンデンサＣ１、第２のダイオードＤ２、第３
のスイッチング素子Ｑ３、全波整流器ＤＢを介して電流
が流れて、インダクタＬ２の蓄積エネルギーが平滑コン
デンサＣ１に放出される。したがって、第３の制御で
は、図２のインダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ１、ダ
イオードＤ２で構成される回路は昇圧チョッパー回路と
して動作することになる。このように、第１、第２、第
３の制御を切り替えることにより、降圧、昇降圧、昇圧
のいずれのチョッパー回路としても動作させ得るように
したので、昇圧チョッパー又は昇降圧チョッパーのいず
れかの動作を行うことにより入力電流歪みを改善するこ
とができ、また、降圧チョッパー又は昇降圧チョッパー
のいずれかの動作を行うことにより突入電流を抑制する
ことができる。さらに、複数のチョッパー動作を切り換
えることで、広範囲の電源電圧に対応することができ
る。本発明の更に詳しい作用については、以下に述べる
実施例の説明において詳述される。

【０００７】

【実施例】図２は本発明の第１実施例の回路図である。
以下、その回路構成について説明する。交流電源Ｖｓは
フィルタ回路ＦＴを介してダイオードブリッジＤＢの交
流入力端子に接続されている。ダイオードブリッジＤＢ
の直流出力端子には、インダクタＬ２とトランジスタＱ
１，Ｑ３の直列回路が接続されている。インダクタＬ２
の両端には、ダイオードＤ４を介して平滑用のコンデン
サＣ１が接続されている。コンデンサＣ１の両端には、
コンデンサＣ３，Ｃ４の直列回路と、トランジスタＱ
１，Ｑ２の直列回路が並列的に接続されている。トラン
ジスタＱ１，Ｑ２の両端には、それぞれダイオードＤ
１，Ｄ２が逆並列接続されている。トランジスタＱ１，
Ｑ２の接続点と、コンデンサＣ３，Ｃ４の接続点の間
に、共振用のインダクタＬ１を介して放電灯Ｌａが接続
されている。放電灯Ｌａのフィラメントの非電源側端子
間には共振用のコンデンサＣ２が並列接続されている。
各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３は制御回路Ｓによりそ
れぞれオン・オフ制御されている。本実施例では、降圧
チョッパーを構成するトランジスタＱ３を突入電流抑制
回路として利用するものであり、また、トランジスタＱ
１を昇圧チョッパーと昇降圧チョッパーのスイッチング
素子として兼用したものである。また、トランジスタＱ
１はハーフブリッジインバータのスイッチング素子とし
ても利用されている。本実施例では、制御回路Ｓにより
トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の相互のタイミングを制
御し、降圧チョッパー、昇降圧チョッパー、昇圧チョッ
パーのいずれにも動作させ得るものである。

【０００８】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、降圧チョッパー動作について説明する。降圧チョ
ッパー動作では、トランジスタＱ３とトランジスタＱ１
は反転動作を行う。トランジスタＱ３がオン、トランジ
スタＱ１がオフ、トランジスタＱ２がオンのときには、
ダイオードブリッジＤＢ、インダクタＬ２、コンデンサ
Ｃ１、ダイオードＤ２、トランジスタＱ３、ダイオード
ブリッジＤＢを通る経路で電流が流れる。また、トラン
ジスタＱ３がオフ、トランジスタＱ１がオン、トランジ
スタＱ２がオフのときには、インダクタＬ２、コンデン
サＣ１、ダイオードＤ４、インダクタＬ２を通る経路で
電流が流れる。このように、トランジスタＱ１とトラン
ジスタＱ２を相反するようにオン・オフすれば、ハーフ
ブリッジインバータが動作し、負荷に高周波を出力する
ことができる。

【０００９】次に、昇降圧チョッパー動作について説明
する。昇降圧チョッパー動作では、トランジスタＱ３と
トランジスタＱ１は同期して動作する。トランジスタＱ
３、トランジスタＱ１がオンのときには、ダイオードブ
リッジＤＢ、インダクタＬ２、トランジスタＱ１、トラ
ンジスタＱ３、ダイオードブリッジＤＢを通る経路で電
流が流れる。また、トランジスタＱ３、トランジスタＱ
１がオフのときには、インダクタＬ２、コンデンサＣ
１、ダイオードＤ４、インダクタＬ２を通る経路で電流
が流れる。この場合もトランジスタＱ１とトランジスタ
Ｑ２が相反するようにオン・オフして、ハーフブリッジ
インバータが動作し、負荷に高周波を出力することがで
きる。

【００１０】次に、昇圧チョッパー動作について説明す
る。昇圧チョッパー動作では、トランジスタＱ３は常に
オンとなる。そして、トランジスタＱ１がオンのとき、
ダイオードブリッジＤＢ、インダクタＬ２、トランジス
タＱ１、トランジスタＱ３、ダイオードブリッジＤＢを
通る経路で電流が流れる。また、トランジスタＱ１がオ
フのときには、ダイオードブリッジＤＢ、インダクタＬ
２、コンデンサＣ１、ダイオードＤ２、トランジスタＱ
３、ダイオードブリッジＤＢを通る経路で電流が流れ
る。この場合もトランジスタＱ１とＱ２は相反してオン
・オフさせ、インバータ動作させる。

【００１１】以上のように、トランジスタＱ３をＱ１と
反転して動作させれば降圧チョッパー動作を行い、トラ
ンジスタＱ３をＱ１と同期して動作させれば昇降圧チョ
ッパー動作を行い、トランジスタＱ３を常にオンすれば
昇圧チョッパー動作を行うものである。また、昇降圧チ
ョッパー動作、昇圧チョッパー動作のときには、トラン
ジスタＱ１に電流が流れるので、トランジスタＱ１が昇
降圧チョッパーと昇圧チョッパーのスイッチング素子を
兼用していることが分かる。したがって、トランジスタ
Ｑ３のオン・オフ又はトランジスタＱ３とＱ１の同期反
転を制御回路Ｓで制御すれば、前記いずれのチョッパー
としても働く。以上の性質を利用した操作例を以下に示
す。

【００１２】まず、電源投入時の突入電流を抑制するに
は、コンデンサＣ１が充電されるまでトランジスタＱ３
はトランジスタＱ１と反転して動作させ、トランジスタ
Ｑ１とＱ２は交互にオン・オフさせる。これにより、降
圧チョッパーが動作し、突入電流抑制が可能となる。特
に、トランジスタＱ３のオン時間を適度に変化させて、
徐々にコンデンサＣ１が充電されるように制御すれば効
果的である。また、コンデンサＣ１が充電された後の定
常時には、トランジスタＱ３は常にオン、トランジスタ
Ｑ１、Ｑ２はもちろん交互にオン・オフさせると、昇圧
チョッパーとして動作し、入力電流歪みは改善される。

【００１３】また、広範囲の電源電圧に対応する場合と
して、例えば、１００Ｖと２００Ｖについて回路を共用
するときには、２００ＶのときトランジスタＱ３とＱ１
を同期して動作させて昇降圧チョッパー動作を行い、１
００ＶのときトランジスタＱ３を常にオンとして昇圧チ
ョッパー動作を行うことにより、コンデンサＣ１の電圧
を同じになるように制御する。これによれば従来例に比
べて制御が格段に容易になる。また、従来例に比べて主
回路の部品は殆ど増やさずインバータとチョッパーのス
イッチング素子のオン・オフのタイミングを変えるだけ
で昇圧、昇降圧、降圧の３種類のチョッパー動作が可能
となる。

【００１４】前記チョッパー動作の切換えは交流電源Ｖ
ｓの１００Ｖ、２００Ｖの定格による切換えだけでな
く、商用周期内での電源電圧の変化に応じて切換えても
よい。例えば電源電圧のピークをＶｐとしたとき電源電
圧がＶｐ／２より低いとき昇圧チョッパー、Ｖｐ／２よ
り高いとき昇降圧チョッパーとするような制御をしても
よい。本実施例では、負荷を放電灯としているが、放電
灯に限定するものではなく、また、インダクタＬ１とコ
ンデンサＣ２の共振回路に限定するものでもない。

【００１５】図３は本発明の第２実施例の回路図であ
る。以下、その回路構成について説明する。交流電源Ｖ
ｓはフィルタ回路ＦＴを介してダイオードブリッジＤＢ
の交流入力端子に接続されている。ダイオードブリッジ
ＤＢの直流出力端子には、インダクタＬ２とトランジス
タＱ２，Ｑ３の直列回路が接続されている。インダクタ
Ｌ２の両端には、ダイオードＤ４とダイオードＤ１を介
して平滑用のコンデンサＣ１が接続されている。コンデ
ンサＣ１の両端には、コンデンサＣ３，Ｃ４の直列回路
と、トランジスタＱ１，Ｑ２の直列回路が並列的に接続
されている。トランジスタＱ１，Ｑ２の両端には、それ
ぞれダイオードＤ１，Ｄ２が逆並列接続されている。ト
ランジスタＱ１，Ｑ２の接続点と、コンデンサＣ３，Ｃ
４の接続点の間に、共振用のインダクタＬ１を介して放
電灯Ｌａが接続されている。放電灯Ｌａのフィラメント
の非電源側端子間には共振用のコンデンサＣ２が並列接
続されている。各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３は制御
回路Ｓによりそれぞれオン・オフ制御されている。本実
施例では、降圧チョッパーを構成するトランジスタＱ３
を突入電流抑制回路として利用するものであり、また、
トランジスタＱ２を昇圧チョッパーと昇降圧チョッパー
のスイッチング素子として兼用したものである。また、
トランジスタＱ１はハーフブリッジインバータのスイッ
チング素子としても利用されている。本実施例では、ト
ランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３の相互のタイミングを制御
し、降圧チョッパー、昇降圧チョッパー、昇圧チョッパ
ーのいずれにも動作させ得るようにしている。

【００１６】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、降圧チョッパー動作を行う場合には、トランジス
タＱ２は常にオフとする必要がある。このため、本実施
例では、降圧チョッパー動作のときインバータ動作がで
きない。トランジスタＱ３がオンのとき、ダイオードブ
リッジＤＢ、インダクタＬ２、ダイオードＤ１、コンデ
ンサＣ１、トランジスタＱ３、ダイオードブリッジＤＢ
を通る経路で電流が流れる。また、トランジスタＱ３が
オフのときには、インダクタＬ２、ダイオードＤ１、コ
ンデンサＣ１、ダイオードＤ４、インダクタＬ２を通る
経路で電流が流れる。したがって、トランジスタＱ３の
オン・オフにかかわらず、ダイオードＤ１に電流が流れ
るので、トランジスタＱ１は制御不能であり、また、ト
ランジスタＱ２は常にオフしておく必要がある。このた
め、降圧チョッパー動作は可能だが、インバータ動作は
できない。

【００１７】次に、昇降圧チョッパー動作を行う場合に
は、トランジスタＱ３とＱ２が同期してオン・オフ動作
を行う。まず、トランジスタＱ３、トランジスタＱ２が
オンのとき、ダイオードブリッジＤＢ、インダクタＬ
２、トランジスタＱ２、トランジスタＱ３、ダイオード
ブリッジＤＢを通る経路で電流が流れる。また、トラン
ジスタＱ３、トランジスタＱ２がオフのとき、インダク
タＬ２、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、ダイオード
Ｄ４、インダクタＬ２を通る経路で電流が流れる。この
場合には、トランジスタＱ１とＱ２が交互にオン・オフ
することでインバータ動作が可能である。

【００１８】次に、昇圧チョッパー動作を行う場合に
は、トランジスタＱ３は常にオンである。トランジスタ
Ｑ２がオンのとき、ダイオードブリッジＤＢ、インダク
タＬ２、トランジスタＱ２、トランジスタＱ３、ダイオ
ードブリッジＤＢを通る経路で電流が流れる。トランジ
スタＱ２がオフのとき、ダイオードブリッジＤＢ、イン
ダクタＬ２、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、トラン
ジスタＱ３、ダイオードブリッジＤＢを通る経路で電流
が流れる。

【００１９】以上のように、降圧チョッパー動作を行う
場合には、インバータ動作ができないが、昇降圧又は昇
圧チョッパー動作を行う場合には、インバータ動作を行
いながら、チョッパー動作を切換えることができる。そ
して、降圧チョッパーは電源投入時の突入電流抑制のた
めだけに動作させれば良いから、その間インバータが働
いていなくてもさほど問題にならない。また、定常時に
は、昇降圧又は昇圧チョッパー動作を切り換えるように
すれば、広範囲の電源電圧に対応したり、入力電流歪み
を改善することができる。

【００２０】図４は本発明の第３実施例の回路図であ
る。インダクタＬ１とコンデンサＣ２及び放電灯Ｌａよ
りなる負荷回路と、トランジスタＱ１，Ｑ２とダイオー
ドＤ１，Ｄ２、コンデンサＣ３，Ｃ４を含むハーフブリ
ッジインバータの構成については、前記各実施例と同様
であるので、重複する説明は省略する。ダイオードＤ
１，Ｄ２の直列回路には、ダイオードＤ３，Ｄ４の直列
回路が並列接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２の接
続点と、ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点の間には、イン
ダクタＬ２とスイッチング素子ＳＷ２の直列回路が接続
されている。スイッチング素子ＳＷ２の両端には、スイ
ッチング素子ＳＷ１を介して交流電源Ｖｓが接続されて
いる。スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は双方向スイッ
チ素子であり、降圧チョッパーのスイッチング素子とし
て働く。

【００２１】本実施例では、電源極性によって昇圧又は
昇降圧チョッパーとして働くスイッチング素子が切り替
わる。具体的には、入力電圧Ｖｉｎが正のときはトラン
ジスタＱ１がチョッパーのスイッチング素子として働
き、入力電圧Ｖｉｎが負のときはトランジスタＱ２がチ
ョッパーのスイッチング素子として働く。以下は入力電
圧Ｖｉｎが正のときに限って説明する。

【００２２】まず、降圧チョッパー動作について説明す
る。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２は反転してオン・
オフ動作を行う。スイッチング素子ＳＷ１がオン、スイ
ッチング素子ＳＷ２がオフのときには、交流電源Ｖｓ、
スイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ２、ダイオード
Ｄ３、コンデンサＣ１、ダイオードＤ２、交流電源Ｖｓ
を通る経路で電流が流れる。また、スイッチング素子Ｓ
Ｗ１がオフ、スイッチング素子ＳＷ２がオンのときに
は、インダクタＬ２、ダイオードＤ３、コンデンサＣ
１、ダイオードＤ２、スイッチング素子ＳＷ２、インダ
クタＬ２を通る経路で電流が流れる。このように、降圧
チョッパー動作を行うときには、ダイオードＤ２を介し
て常に電流が流れるためインバータの動作はできない。

【００２３】次に、昇降圧チョッパー動作について説明
する。スイッチング素子ＳＷ１とトランジスタＱ１は同
期してオン・オフ動作を行い、スイッチング素子ＳＷ２
は反転してオン・オフ動作を行う。スイッチング素子Ｓ
Ｗ１、トランジスタＱ１がオン、スイッチング素子ＳＷ
２がオフのときには、交流電源Ｖｓ、スイッチング素子
ＳＷ１、インダクタＬ２、ダイオードＤ３、トランジス
タＱ１、交流電源Ｖｓを通る経路で電流が流れる。ま
た、スイッチング素子ＳＷ１、トランジスタＱ１がオ
フ、スイッチング素子ＳＷ２がオンのときには、インダ
クタＬ２、ダイオードＤ３、コンデンサＣ１、ダイオー
ドＤ２、スイッチング素子ＳＷ２、インダクタＬ２を通
る経路で電流が流れる。この昇降圧チョッパー動作を行
うときには、トランジスタＱ１，Ｑ２を反転してオン・
オフさせることにより、インバータ動作が可能である。

【００２４】次に、昇圧チョッパー動作について説明す
る。この昇圧チョッパー動作を行う場合には、スイッチ
ング素子ＳＷ１は常時オン、スイッチング素子ＳＷ２は
常時オフとなる。トランジスタＱ１がオンのときには、
交流電源Ｖｓ、スイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ
２、ダイオードＤ３、トランジスタＱ１、交流電源Ｖｓ
を通る経路で電流が流れる。また、トランジスタＱ１が
オフのときには、交流電源Ｖｓ、スイッチング素子ＳＷ
１、インダクタＬ２、ダイオードＤ３、コンデンサＣ
１、ダイオードＤ２、交流電源Ｖｓを通る経路で電流が
流れる。この昇圧チョッパー動作を行うときにも、トラ
ンジスタＱ１，Ｑ２を反転してオン・オフさせることに
より、インバータ動作が可能である。

【００２５】なお、入力電圧Ｖｉｎが負のときには、ト
ランジスタＱ１に代えてトランジスタＱ２、ダイオード
Ｄ２に代えてダイオードＤ１、ダイオードＤ３に代えて
ダイオードＤ４が使用される以外は、前記と同様の動作
となる。この実施例でも、降圧チョッパー動作を行うと
きには、インバータ動作ができないので、電源投入時に
のみ降圧チョッパー動作を行えば良い。これにより、突
入電流を抑制することができる。また、定常時には、昇
降圧チョッパーと昇圧チョッパーを適宜切換えて、入力
電流歪みを改善したり、広範囲の電源電圧に対応するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、上述のように、第１、
第２、第３の制御を切り替えることにより、降圧、昇降
圧、昇圧のいずれのチョッパー回路としても動作させ得
るので、電源投入時の突入電流を抑制したり、インバー
タ動作をさせながら入力電流歪みを改善したり、広範囲
の電源電圧に対応することが可能な簡単な構成のインバ
ータ装置を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を概念的に説明するための説明図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例の回路図である。

【図３】本発明の第２実施例の回路図である。

【図４】本発明の第３実施例の回路図である。

【図５】従来のチョッパー付きインバータ装置の回路図
である。

【図６】従来の突入電流抑制回路付きのインバータ装置
の回路図である。

【図７】従来の突入電流抑制回路付きの他のインバータ
装置の回路図である。

【符号の説明】 １ 降圧チョッパー回路 ２ チョッパー兼用インバータ回路 ３ 負荷 ４ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 41/282 Ｈ０５Ｂ 41/29 Ｃ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/538 H02M 3/155 H02M 7/5387 H05B 41/02 H05B 41/24 H05B 41/282

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 順方向が一致するように直列接続され
   た第１および第２のスイッチング素子と、前記 第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並
   列に接続された第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の直列回路に並
   列接続された平滑コンデンサと、前記 第１および第２のスイッチング素子の内、少なくと
   も一方のスイッチング素子と並列に接続された負荷回路
   と、 交流電源を全波整流する全波整流器と、前記 全波整流器の直流出力端間に前記第１および第２の
   スイッチング素子のいずれか一方を介して直列接続され
   たインダクタおよび第３のスイッチング素子と、前記平滑コンデンサおよび前記インダクタと直列に接続
   されて前記インダクタの回生電流を前記平滑コンデンサ
   に充電する直列閉回路を形成する 第３のダイオードと、前記 第１、第２および第３のスイッチング素子を制御す
   る制御回路とを備え、前記制御回路は、前記 第３のスイッチング素子がオン・オフ動作し、前記
   第１および第２のスイッチング素子の内、一方のスイッ
   チング素子はオフとする第１の制御と、前記第３のスイッチング素子がオン・オフ動作し、前記
   第１および第２のスイッチング素子は交互にオン・オフ
   動作する 第２の制御と、前記 第３のスイッチング素子がオン動作すると共に、前
   記第１および第２のスイッチング素子は交互にオン・オ
   フ動作する第３の制御とを切替制御することを特徴とす
   るインバータ装置。
2. 【請求項２】 順方向が一致するように直列接続され
   た第１および第２のスイッチング素子と、 前記第１および第２のスイッチング素子にそれぞれ逆並
   列に接続された第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の直列回路に並
   列接続された平滑コンデンサと、 前記第１および第２のスイッチング素子の内、少なくと
   も一方のスイッチング素子と並列に接続された負荷回路
   と、 前記第１および第２のダイオードの直列回路と順方向が
   一致するように並列接続された第３および第４のダイオ
   ードの直列回路と、 交流電源と直列に接続され、双方向に通電可能な第３の
   スイッチング素子と、 交流電源と前記第３のスイッチング素子の直列回路に並
   列に接続され、双方向に通電可能な第４のスイッチング
   素子と、 前記第４のスイッチング素子を介して前記第１および第
   ２のダイオードの接続点と前記第３および第４のダイオ
   ードの接続点の間に接続されたインダクタと、 前記第１、第２、第３および第４のスイッチング素子を
   制御する制御回路とを備え、 前記制御回路は、 前記第３および第４のスイッチング素子は交互にオン・
   オフ動作し、前記第１および第２のスイッチング素子の
   内、交流電源の電源極性に対して順方向となる方のスイ
   ッチング素子はオフ動作する第１の制御と、 前記第１および第２のスイッチング素子と前記第３およ
   び第４のスイッチング素子はそれぞれ交互にオン・オフ
   動作し、前記第３のスイッチング素子と、前記第１およ
   び第２のスイッチング素子の内、交流電源の電源極性に
   対して順方向となる方のスイッチング素子は同期して動
   作する第２の制御と、 前記第３のスイッチング素子はオン動作すると共に、前
   記第４のスイッチング素子はオフ動作し、前記第１およ
   び第２のスイッチング素子は交互にオン・オフ動作する
   第３の制御とを切替制御することを特徴とする インバー
   タ装置。