JP2889303B2 - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JP2889303B2
JP2889303B2 JP2043339A JP4333990A JP2889303B2 JP 2889303 B2 JP2889303 B2 JP 2889303B2 JP 2043339 A JP2043339 A JP 2043339A JP 4333990 A JP4333990 A JP 4333990A JP 2889303 B2 JP2889303 B2 JP 2889303B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、商用交流電源を直流電圧に変換し、この直
流電圧をスイッチング素子のオン・オフによりスイッチ
ングして負荷に供給するインバータ装置に関するもので
ある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for converting a commercial AC power supply into a DC voltage, switching the DC voltage by turning on / off a switching element, and supplying the switching to a load. It is.

[従来の技術] 従来例1 第7図は従来の一般的なインバータ装置(特開昭60−
134776号公報参照)の回路図である。交流電源Vsの交流
電圧は、ACフィルタFを介してダイオードD3〜D6よりな
るダイオードブリッジ回路にて全波整流され、平滑用の
コンデンサC0にて平滑されて、直流電圧となる。コンデ
ンサC0の両端には、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。各トランジスタQ1,Q2には、ダ
イオードD1,D2が逆並列接続されている。トランジスタQ
1の両端には、コンデンサC1とインダクタL2を介して放
電灯laが接続されている。放電灯laの非電源側には、コ
ンデンサC3が並列接続されている。トランジスタQ1,Q2
は高速度で交互にオンオフするように駆動される。ま
ず、トランジスタQ1がオン状態でトランジスタQ2がオフ
状態であるときには、コンデンサC1からトランジスタQ1
を介して放電灯laに一方向に電流が流れる。次に、トラ
ンジスタQ1がオフ状態でトランジスタQ2がオン状態であ
るときには、コンデンサC0からコンデンサC1、放電灯l
a、インダクタL2、トランジスタQ2を介して逆方向に電
流が流れる。したがって、放電灯laには高周波電力が供
給されるものである。以上によりハーフブリッジ式のイ
ンバータ回路が構成されている。
[Prior Art] Conventional Example 1 FIG. 7 shows a conventional general inverter device (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1985).
FIG. 134 is a circuit diagram. AC voltage of the AC power source Vs is totally wave rectified by the diode bridge circuit via an AC filter F consisting of the diode D 3 to D 6, is smoothed by the capacitor C 0 for smoothing, a DC voltage. A series circuit of transistors Q 1 and Q 2 is connected in parallel to both ends of the capacitor C 0 . Diodes D 1 and D 2 are connected in anti-parallel to the transistors Q 1 and Q 2 , respectively. Transistor Q
The first ends, the discharge lamp la is connected through a capacitor C 1 and the inductor L 2. The non-power side of the discharge lamp la, the capacitor C 3 is connected in parallel. Transistors Q 1 and Q 2
Are driven to alternately turn on and off at a high speed. First, when the transistor Q 1 is a transistor Q 2 is turned off in the on state, the transistor Q 1 from the capacitor C 1
A current flows in one direction to the discharge lamp la through the discharge lamp la. Then, when the transistor Q 1 is the transistor Q 2 is turned on in the OFF state, the capacitor C 1 from the capacitor C 0, the discharge lamp l
a, inductor L 2, a current flows in the reverse direction through the transistor Q 2. Therefore, high-frequency power is supplied to the discharge lamp la. Thus, a half-bridge type inverter circuit is configured.

この回路では、トランジスタQ2がチョッパー回路のス
イッチイング素子を兼用している。まず、トランジスタ
Q2がオンされると、ダイオードブリッジの直流出力端を
インダクタL1で短絡することになる。これにより、イン
ダクタL1に流れる電流は、ダイオードブリッジの直流出
力電圧の大きさに比例した傾きで増加し、インダクタL1
にエネルギーが蓄えられて行く。次に、トランジスタQ2
がオフされると、インダクタL1のエネルギーは放出さ
れ、ダイオードD1を介してコンデンサC0を充電する。こ
のとき、コンデンサC0には、ダイオードブリッジの直流
出力電圧にインダクタL1の両端に生じる電圧を加えた電
圧が充電されるので、コンデンサC0には交流電源Vsのピ
ーク値よりも高い直流電圧を得ることができる。また、
従来例1に比べると、コンデンサC0に充電電流が流れて
いる期間が長いので、コンデンサC0の電圧は、より平滑
化される。
In this circuit, the transistor Q 2 also serves as a switching device of the chopper circuit. First, the transistor
When Q 2 is turned on, thereby shorting the DC output ends of the diode bridge in the inductor L 1. Thus, the current flowing through the inductor L 1 is increased in inclination in proportion to the magnitude of the DC output voltage of the diode bridge, an inductor L 1
Energy is stored. Next, the transistor Q 2
There Once off, the energy of the inductor L 1 is released via the diode D 1 to charge the capacitor C 0. At this time, the capacitor C 0, the voltage obtained by adding the voltage generated across the inductor L 1 into a DC output voltage of the diode bridge is charged, a DC voltage higher than the peak value of the AC power source Vs to capacitor C 0 Can be obtained. Also,
Compared to the conventional example 1, since a long period in which the charging current flows into the capacitor C 0, the voltage of the capacitor C 0 is smoother.

従来例2 第8図は従来の他のインバータ装置(特願平1−6446
5号参照)の回路図である。以下、その回路構成につい
て説明する。トランジスタQ1,2はバイポーラ型のトラン
ジスタよりなる。トランジスタQ1のエミッタは、トラン
ジスタQ2のコレクタに接続されている。トランジスタ
Q1,Q2のコレクタ及びエミッタには、ダイオードD1,D2
カソード及びアノードが夫々接続されている。トランジ
スタQ1のコレクタにはダイオードD3のカソードが接続さ
れ、ダイオードD3のアノードはダイオードD4のカソード
に接続され、ダイオードD4のアノードはトランジスタQ2
のエミッタに接続されている。トランジスタQ1のコレク
タには、コンデンサC01の一端が接続され、コンデンサC
01の他端はコンデンサC02の一端に接続され、コンデン
サC02の他端はトランジスタQ2のエミッタに接続されて
いる。トランジスタQ1,Q2の接続点とコンデンサC01,C02
の接続点の間には、負荷回路が接続されている。負荷回
路としては、放電灯laにコンデンサC3を並列接続し、イ
ンダクタL2を直列接続した放電灯点灯回路が接続され
る。トランジスタQ1,Q2の接続点は、ACフィルタFを介
して交流電源Vsの一端に接続されている。ダイオード
D3,D4の接続点は、インダクタL1とACフィルタFを介し
て交流電源Vsの他端に接続されている。
Conventional Example 2 FIG. 8 shows another conventional inverter device (Japanese Patent Application No. 1-6446).
FIG. 5 is a circuit diagram. Hereinafter, the circuit configuration will be described. The transistors Q 1 and Q 2 are bipolar transistors. The emitter of the transistor Q 1 is connected to the collector of the transistor Q 2. Transistor
The cathodes and anodes of diodes D 1 and D 2 are connected to the collectors and emitters of Q 1 and Q 2 , respectively. The collector of the transistor Q 1 is connected the cathode of a diode D 3, the anode of the diode D 3 is connected to the cathode of the diode D 4, the anode of the diode D 4 is the transistor Q 2
Connected to the emitter. The collector of the transistor Q 1 is connected to one end of the capacitor C 01, the capacitor C
The other end 01 is connected to one end of the capacitor C 02, the other end of the capacitor C 02 is connected to the emitter of the transistor Q 2. Connection point between transistors Q 1 and Q 2 and capacitors C 01 and C 02
A load circuit is connected between the connection points. The load circuit, the capacitor C 3 connected in parallel to the discharge lamp la, the discharge lamp lighting circuit inductor L 2 connected in series are connected. A connection point between the transistors Q 1 and Q 2 is connected to one end of an AC power supply Vs via an AC filter F. diode
The connection point between D 3 and D 4 is connected to the other end of the AC power supply Vs via the inductor L 1 and the AC filter F.

第9図は上記回路の動作波形図である。 FIG. 9 is an operation waveform diagram of the above circuit.

以下、その動作について説明する。交流電源Vsが正の
半サイクルにあるときに、トランジスタQ1がオンする
と、インダクタL1、ダイオードD3、トランジスタQ1を通
る経路で交流電源VsからインダクタL1に電流が流れ、イ
ンダクタL1の電流は入力交流電圧Vinの瞬時値に比例し
た傾きで増加して行き、インダクタL1にエネルギーが蓄
積される。そして、トランジスタQ1がオフすると、イン
ダクタL1のエネルギーはダイオードD3、コンデンサC01,
C02、ダイオードD2を通る経路で放出され、コンデンサC
01,C02を充電する。そして、交流電源Vsの正の半サイク
ルの間は、上記過程を繰り返すことで、インダクタL1
流れる電流の包絡線を正の期間について正弦波状とする
ことができる。
Hereinafter, the operation will be described. When the AC power source Vs is in a positive half cycle, when transistor Q 1 is turned on, inductor L 1, diode D 3, a current flows from the AC power source Vs through a path passing through the transistor Q 1 to the inductor L 1, inductor L 1 currents continue to increase with a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin, energy is stored in inductor L 1. When the transistor Q 1 is turned off, the energy of the inductor L 1 is a diode D 3, capacitor C 01,
C 02 , released in the path through diode D 2 and capacitor C
01 and C 02 are charged. Then, during the positive half cycle of the AC power source Vs, by repeating the above process, the envelope of the current flowing through the inductor L 1 for positive period may be a sine wave.

次に、交流電源Vsの負の半サイクルでは、トランジス
タQ2がオンすると、トランジスタQ2、ダイオードD4、イ
ンダクタL1を通る経路で交流電源VsからインダクタL1
電流が流れる。インダクタL1に流れる電流は、入力交流
電圧Vinの瞬時値に比例した傾きで、正の半サイクルの
ときとは反対方向に増大して行き、インダクタL1にエネ
ルギーが蓄積される。トランジスタQ2がオフすると、イ
ンダクタL1のエネルギーはダイオードD1、コンデンサC
01,C02、ダイオードD4を通る経路で放出され、コンデン
サC01,C02が充電される。そして、交流電源Vsの負の半
サイクルの間、上記過程を繰り返すことで、インダクタ
L1に流れる電流の包絡線を負の期間についても正弦波状
とすることができる。また、トランジスタQ1,Q2が交互
にオン・オフすることで、負荷回路には高周波の電圧V
が印加される。
Next, in the negative half cycle of the AC power source Vs, when the transistor Q 2 is turned on, the transistor Q 2, the diode D 4, a current flows from the AC power source Vs in a path through the inductor L 1 to the inductor L 1. Current flowing through the inductor L 1 is a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin, the case of the positive half cycle continue to increase in the opposite direction, energy is stored in inductor L 1. When transistor Q 2 is turned off, the energy of the inductor L 1 is a diode D 1, the capacitor C
01, C 02, is released through a path passing through the diode D 4, a capacitor C 01, C 02 is charged. By repeating the above process during the negative half cycle of the AC power supply Vs, the inductor
It may be sinusoidal even for negative period the envelope of the current flowing in L 1. In addition, the transistors Q 1 and Q 2 are alternately turned on and off, so that the high frequency voltage V
Is applied.

上記の回路では、トランジスタQ1,Q2を高速で交互に
オン・オフさせることで、交流電源Vsの正負の半サイク
ルに同期して交流的にチョッパー動作を行わせることが
できる。そして、前段にACフィルタFを挿入すること
で、入力電流を連続的にすることができ、入力電流の歪
率を小さくすることができる。また、このときの入力電
流は、ほぼ入力電圧と同相の正弦波状にすることがで
き、入力力率はほぼ1となる。
In the above circuit, the transistors Q 1 and Q 2 are alternately turned on and off at a high speed, so that the chopper operation can be performed in an AC manner in synchronization with the positive and negative half cycles of the AC power supply Vs. Then, by inserting the AC filter F in the preceding stage, the input current can be made continuous, and the distortion rate of the input current can be reduced. Further, the input current at this time can be made into a sine wave shape having substantially the same phase as the input voltage, and the input power factor becomes substantially 1.

従来例3 第8図に示す回路は、第10図の動作波形図に示すよう
に動作させることもできる。この第10図に示す動作例で
は、交流電源Vsが正の半サイクルのときには、トランジ
スタQ1が高周波的にオン・オフ駆動され、トランジスタ
Q2はオフ状態とされる。また、交流電源Vsが負の半サイ
クルのときには、トランジスタQ2が高周波的にオン・オ
フ駆動され、トランジスタQ1はオフ状態とされる。以
下、上記回路の動作について詳述する。
Conventional Example 3 The circuit shown in FIG. 8 can be operated as shown in the operation waveform diagram of FIG. In the tenth operation example shown in FIG, when the AC power source Vs is a positive half cycle, the transistor Q 1 is a high-frequency manner on and off the drive, transistor
Q 2 is turned off. Further, when the AC power source Vs is a negative half cycle, the transistor Q 2 is a high-frequency manner on and off the drive, the transistor Q 1 is turned off. Hereinafter, the operation of the above circuit will be described in detail.

まず、交流電源Vsが正の半サイクルのときに、トラン
ジスタQ1がオンすると、インダクタL1、ダイオードD3
トランジスタQ1を通る経路で交流電源Vsからインダクタ
L1に電流が流れ、その電流値は入力交流電圧Vinの瞬時
値に比例した傾きで増加していく。このとき、コンデン
サC01からトランジスタQ1を介して負荷回路に電流が流
れる。次に、トランジスタQ1がオフすると、インダクタ
L1、ダイオードD3、コンデンサC01、負荷回路、交流電
源Vsを通る経路、並びに、インダクタL1、ダイオード
D3、コンデンサC01,C02、ダイオードD2、交流電源Vsを
通る経路で、インダクタL2のエネルギーが放出され、コ
ンデンサC01及びC02が充電される。
First, when the AC power source Vs is a positive half cycle, when transistor Q 1 is turned on, inductor L 1, diode D 3,
Inductor from the AC power source Vs through a path passing through the transistor Q 1
Current flows through L 1, the current value increases with a gradient proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin. At this time, a current flows from the capacitor C 01 to the load circuit via the transistor Q 1. Next, when the transistor Q 1 is turned off, the inductor
L 1 , diode D 3 , capacitor C 01 , load circuit, path through AC power supply Vs, inductor L 1 , diode
In a path passing through D 3 , capacitors C 01 and C 02 , diode D 2 , and AC power supply Vs, energy of inductor L 2 is released, and capacitors C 01 and C 02 are charged.

このように、交流電源Vsが正の半サイクルでは、トラ
ンジスタQ1がチョッパー用のスイッチング素子と負荷電
流供給用のスイッチング素子を兼ねるものであり、トラ
ンジスタQ2は休止している。
Thus, the AC power source Vs is positive half cycle, which transistor Q 1 is also serves as a switching element for the load current supplied to the switching element of the chopper, the transistor Q 2 is at rest.

次に、交流電源Vsが負の半サイクルのときに、トラン
ジスタQ2がオンすると、交流電源Vs、トランジスタQ2
ダイオードD4、インダクタL1を通る経路で、インダクタ
L1に電流が流れ、その電流値は入力交流電圧Vinの瞬時
値に比例した傾きで増加して行く。このとき、コンデン
サC02から負荷回路、トランジスタQ2を通る経路で負荷
回路に電流が流れる。次に、トランジスタQ2がオフする
と、交流電源Vs、負荷回路、コンデンサC02、ダイオー
ドD4、インダクタL1を通る経路、並びに、交流電源Vs、
ダイオードD1、コンデンサC01,C02、ダイオードD4、イ
ンダクタL1を通る経路で、インダクタL1のエネルギーが
放出され、コンデンサC01及びC02を充電する。
Then, when the AC power source Vs is a negative half cycle, the transistor Q 2 is turned on, the AC power source Vs, the transistor Q 2,
The path through diode D 4 and inductor L 1
Current flows through L 1, the current value is gradually increased with a slope proportional to the instantaneous value of the input AC voltage Vin. In this case, the load circuit from the capacitor C 02, a current flowing through the load circuit path through the transistor Q 2. Next, when the transistor Q 2 is turned off, AC power source Vs, a load circuit, a capacitor C 02, a diode D 4, path through the inductor L 1, and an AC power source Vs,
The energy passing through the diode D 1 , the capacitors C 01 and C 02 , the diode D 4 , and the inductor L 1 releases the energy of the inductor L 1 and charges the capacitors C 01 and C 02 .

このように、交流電源Vsが負の半サイクルでは、トラ
ンジスタQ2がチョッパー用のスイッチング素子と負荷電
流供給用のスイッチング素子の働きを兼ねるものであ
り、トランジスタQ1は休止している。
Thus, the AC power source Vs is negative half cycle, which transistor Q 2 serves also as the function of the switching element for the load current supplied to the switching element of the chopper, the transistor Q 1 is at rest.

[発明が解決しようとする課題] ところで、従来例1では、トランジスタQ2がチョッパ
ー用とインバータ用のスイッチング素子として兼用され
ているので、トランジスタQ2にのみストレスが加わると
いう問題がある。また、従来例2又は3では、トランジ
スタQ1,Q2に均等にストレスが分散されるが、チョッパ
ー電流がトランジスタQ1,Q2に流れるので、トランジス
タQ1,Q2の電流容量が増大するという問題がある。
[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, in the conventional example 1, the transistor Q 2 is also used as a switching element for the chopper for the inverter, there is a problem that stress is applied only to the transistor Q 2. Further, in the conventional example 2 or 3, but equally stress to the transistor Q 1, Q 2 is distributed, the chopper current flows through the transistors Q 1, Q 2, the current capacity of the transistors Q 1, Q 2 is increased There is a problem.

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、スイッチング素子の負担を増大
させることなく、入力電流及び負荷電流を制御し、入力
力率が高く、入力電流歪みが小さくできるようなインバ
ータ装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to control an input current and a load current without increasing a load on a switching element, to provide a high input power factor, and to reduce an input current distortion. It is an object of the present invention to provide an inverter device capable of reducing the size.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る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、第8図(又は第3図)に示すよう
に、直列接続された第1及び第2のスイッチング素子
と、直列接続された第1及び第2のコンデンサC01,C02
を並列的に接続し、第1及び第2のスイッチング素子の
少なくとも一方の両端に、インダクタンス要素と整流要
素を介して交流電源Vsを接続し、第1及び第2のスイッ
チング素子の接続点と第1及び第2のコンデンサC01,C
02の接続点の間に負荷回路を接続して構成されるインバ
ータ装置において、交流電源と前記インダクタンス要素
と前記一方のスイッチング素子との閉回路に電流が流れ
ない期間に他方のスイッチング素子を複数回オンオフす
る期間を設け、負荷回路に矩形波電圧を出力するように
構成したことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In the inverter device according to the present invention, as shown in FIG. 8 (or FIG. 3), in order to solve the above-described problems, the first device and the first device are connected in series. A second switching element and first and second capacitors C 01 and C 02 connected in series;
Are connected in parallel, an AC power supply Vs is connected to at least one end of the first and second switching elements via an inductance element and a rectifying element, and a connection point of the first and second switching elements is First and second capacitors C 01 , C
In the inverter device configured by connecting a load circuit between the connection points of 02 , the other switching element is switched a plurality of times during a period in which no current flows in a closed circuit between the AC power supply, the inductance element, and the one switching element. An on-off period is provided to output a rectangular wave voltage to the load circuit.

ここで、第1及び第2のスイッチング素子は、例え
ば、トランジスタQ1,Q2にダイオードD1,D2を逆並列接続
して構成されており、逆方向電流を阻止しない。
Here, the first and second switching elements are configured by, for example, connecting the diodes D 1 and D 2 in antiparallel to the transistors Q 1 and Q 2 and do not block the reverse current.

[作用] 本発明にあっては、このように、チョッパー電流制御
用として動作する側のスイッチング素子を停止させ、他
方のスイッチング素子のオン・オフ動作によって生じる
負荷の帰還電流によって停止した側のスイッチング素子
に逆方向電流を流して、見掛け上、停止したスイッチン
グ素子をオン状態とする。これによって、負荷回路を介
して入力電流を流してチョッパー動作を行うことがで
き、入力力率を高くし、入力電流歪みを小さくすること
ができる。したがって、チョッパー電流は負荷を介して
流れるので、スイッチング素子には電流を流す必要がな
く、スイッチング素子の損失は著しく減少するものであ
る。
[Operation] In the present invention, the switching element on the side that operates for chopper current control is stopped, and the switching on the side stopped by the feedback current of the load generated by the on / off operation of the other switching element. A reverse current is passed through the element, and the apparently stopped switching element is turned on. Thereby, the chopper operation can be performed by flowing the input current through the load circuit, and the input power factor can be increased and the input current distortion can be reduced. Therefore, since the chopper current flows through the load, it is not necessary to supply a current to the switching element, and the loss of the switching element is significantly reduced.

[実施例1] 第1図は本発明の一実施例の動作波形図である。本実
施例にあっては、第8図に示す回路を使用するものであ
るが、その制御方法が異なる。すなわち、交流電源Vsが
正の半サイクル(Vin>0)では、トランジスタQ1はオ
フとなり、トランジスタQ2のみがオン・オフされる。ま
た、負の半サイクル(Vin<0)では、トランジスタQ1
のみがオン・オフされ、トランジスタQ2はオフとなる。
これは、従来例3の動作波形図(第10図)と比較する
と、トランジスタQ1,Q2を動作させる期間が逆になって
いるものである。したがって、本実施例にあっては、ト
ランジスタQ1,Q2は共に入力側のチョッパーを制御せ
ず、負荷側の出力のみを制御するものであり、第1図に
示すような負荷電流I laが流れる。また、入力電流は、
負荷電流I laのコンデンサC01又はC02への帰還時に流れ
始める。
Embodiment 1 FIG. 1 is an operation waveform diagram of an embodiment of the present invention. In this embodiment, the circuit shown in FIG. 8 is used, but the control method is different. That is, the AC power source Vs is the positive half cycle (Vin> 0), the transistor Q 1 is turned off, only the transistor Q 2 is turned on and off. In the negative half cycle (Vin <0), the transistor Q 1
Only it is turned on and off, transistor Q 2 is turned off.
This is because the period during which the transistors Q 1 and Q 2 are operated is reversed as compared with the operation waveform diagram of the conventional example 3 (FIG. 10). Therefore, in this embodiment, both the transistors Q 1 and Q 2 do not control the chopper on the input side but control only the output on the load side, and the load current I la as shown in FIG. Flows. The input current is
Starts to flow when the feedback to the capacitor C 01 or C 02 of the load current I la.

まず、交流電源Vsの正の半サイクル(Vin>0)のと
きには、トランジスタQ2がオンすると、コンデンサC02
から負荷回路、トランジスタQ2へと電流が流れる。この
とき、入力電流は停止する。また、トランジスタQ2がオ
フすると、負荷回路からダイオードD1、コンデンサC01
へと帰還電流が流れる。また、交流電源VsからACフィル
タF、インダクタL1、ダイオードD3、コンデンサC01
負荷回路、ACフィルタFを介して、交流電源Vsへと、負
荷を介して入力からも電流が流れる(第2図(a)の期
間Ta参照)。そして、負荷電流が0になると、交流電源
VsからACフィルタF、インダクタL1、ダイオードD3、コ
ンデンサC01,C02、ダイオードD2、ACフィルタFを介し
て、交流電源Vsへと電流が流れて、コンデンサC01,C02
を充電する(第2図(b)の期間Tb参照)。
First, when the positive half cycle of the AC power source Vs (Vin> 0), when the transistor Q 2 is turned on, the capacitor C 02
The load circuit, current flows into the transistor Q 2 from. At this time, the input current stops. Further, the transistor Q 2 is turned off, the diode D 1 from the load circuit, the capacitor C 01
The feedback current flows to. Further, AC filters F from the AC power source Vs, an inductor L 1, diode D 3, capacitor C 01,
A current also flows from the input to the AC power supply Vs via the load circuit and the AC filter F via the load (see the period Ta in FIG. 2A). When the load current becomes 0, the AC power
A current flows from Vs to the AC power supply Vs through the AC filter F, the inductor L 1 , the diode D 3 , the capacitors C 01 and C 02 , the diode D 2 , and the AC filter F, and the capacitors C 01 and C 02
(See period Tb in FIG. 2 (b)).

トランジスタQ2がオフしたとき、負荷の電流は、ダイ
オードD1を介してコンデンサC01への帰還電流となる。
このとき、負荷の両端電圧は、ほぼコンデンサC01の電
圧と等しい電圧となっている。したがって、トランジス
タQ1の両端には、ダイオードD1のオン電圧のみで、電圧
だけを見れば、トランジスタQ1がオンしているのと同じ
状態である。ところが、トランジスタQ1はオンしていな
いので、トランジスタQ1には電流が流れず、コンデンサ
C01、負荷を通ってトランジスタQ1のコレクタ側からエ
ミッタ側へインダクタL1の電流が流れる。負荷の帰還電
流が0になって、ダイオードD1がオフすると、インダク
タL1に蓄えられたエネルギーによってコンデンサC01,C
02を充電する。
When the transistor Q 2 is turned off, the load current is a feedback current to the capacitor C 01 through the diode D 1.
At this time, the voltage between both ends of the load is substantially equal to the voltage of the capacitor C01 . Accordingly, both ends of the transistor Q 1 is, only the ON voltage of the diode D 1, if you look at the voltage only, the same state as the transistor Q 1 is turned on. However, since the transistor Q 1 is not turned on, no current flows through the transistor Q 1, a capacitor
C 01, the current in inductor L 1 from the collector of the transistor Q 1 to the emitter side to flow through the load. Become the feedback current is zero load, the diode D 1 is turned off, the capacitor C 01 with the energy stored in the inductor L 1, C
Charge 02 .

次に、交流電源Vsが負の半サイクル(Vin<0)のと
きには、トランジスタQ1がオンすると、コンデンサC01
からトランジスタQ1を介して負荷に電流が流れる。この
とき、入力電流は停止している。また、トランジスタQ1
がオフすると、負荷からコンデンサC02、ダイオードD2
を介して帰還電流が流れる。また、交流電源Vsから、AC
フィルタF、負荷、コンデンサC02、ダイオードD4、イ
ンダクタL1、ACフィルタF、交流電源Vsを介して電流が
流れ、負荷を介して入力からも電流が流れる(第2図
(b)の期間Tc参照)。そして、負荷電流が0になる
と、交流電源Vsから、ACフィルタF、ダイオードD1、コ
ンデンサC01,C02、ダイオードD4、インダクタL1、ACフ
ィルタF、交流電源Vsへと電流が流れて、コンデンサC
01,C02を充電する(第2図(b)の期間Td参照)。
Then, when the AC power source Vs is negative half cycle (Vin <0), when the transistor Q 1 is turned on, the capacitor C 01
From the current flows to the load through the transistor Q 1. At this time, the input current has stopped. Also, the transistor Q 1
Turns off, the capacitor C 02 , diode D 2
A feedback current flows through. Also, from the AC power supply Vs,
Filter F, load, the capacitor C 02, a diode D 4, inductor L 1, AC filter F, a current flows through the AC power source Vs, a period of a current also flows from the input through the load (FIG. 2 (b) Tc). When the load current becomes zero, the AC from the power supply Vs, AC filter F, the diode D 1, the capacitor C 01, C 02, a diode D 4, inductor L 1, AC filter F, a current flows to the AC power source Vs , Capacitor C
01 and C 02 are charged (see period Td in FIG. 2 (b)).

ここで、入力電流が流れる理由は、Vin>0のときと
同様であり、負荷電流の帰還時にはコンデンサC02の電
圧とほぼ等しい電圧が負荷の両端に発生し、ダイオード
D2がオンとなり、トランジスタQ2は電圧だけを見ればオ
ンしているのと同じ状態となる。ところが、トランジス
タQ2はオンしていないので、入力電流は負荷とコンデン
サC02を通って流れる。負荷の帰還電流が0になると、
ダイオードD2がオフし、ダイオードD1,D4がオンして、
インダクタL1に蓄えられたエネルギーでコンデンサC01,
C02を充電する。
The reason why the input current flows is the same as the case of Vin> 0, a voltage approximately equal to the voltage of the capacitor C 02 during feedback of the load current is generated across the load, the diode
D 2 is turned on, the transistor Q 2 is the same state as is on if you look at only the voltage. However, since the transistor Q 2 is not on, the input current flows through the load and the capacitor C 02. When the load feedback current becomes 0,
Diode D 2 turns off, diodes D 1 and D 4 turn on,
Capacitor C 01 by the energy stored in the inductor L 1,
To charge the C 02.

本実施例にあっては、このように、スイッチング素子
には、負荷の電流のみしか流れてないので、スイッチン
グ素子での損失は従来例1〜3に比べて著しく少ない。
したがって、スイッチング素子の小形化ができる。ま
た、負荷を介してチョッパー作用を行い、入力電流を流
すので、入力力率は高く、入力電流歪みは小さい。
In this embodiment, as described above, only the load current flows through the switching element, so that the loss in the switching element is significantly smaller than in the conventional examples 1 to 3.
Therefore, the size of the switching element can be reduced. In addition, since a chopper effect is performed via a load and an input current flows, an input power factor is high and an input current distortion is small.

[実施例2] 第3図は本発明の他の実施例の回路図であり、この実
施例は、本発明を従来例1に適用した例である。ただ
し、コンデンサC01,C02は大容量の平滑用コンデンサで
あり、その直列回路は第7図に示す平滑用コンデンサC0
の働きを兼ねている。また、各コンデンサC01,C02は第
7図に示す直流カット用のコンデンサC1と同様に、負荷
に対する電源としての働きを有している。
Embodiment 2 FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to Conventional Example 1. However, the capacitors C 01 and C 02 are large-capacity smoothing capacitors, and the series circuit thereof is a smoothing capacitor C 0 shown in FIG.
Also serves as a work. Each of the capacitors C 01 and C 02 has a function as a power source for a load, similarly to the DC cut capacitor C 1 shown in FIG.

第4図は本実施例の動作波形図である。まず、期間T1
においては、トランジスタQ1のみをオン・オフしてい
る。負荷には、電流I laが流れる。また、トランジスタ
Q1のオフ時の負荷電流の帰還によって、実施例1と同じ
ように入力電流が流れる。この間、トランジスタQ1には
負荷の電流のみしか流れないので、トランジスタQ1の損
失は少ない。この期間では、コンデンサC01は充電及び
放電を行い、コンデンサC02は充電のみを行う。
FIG. 4 is an operation waveform diagram of the present embodiment. First, period T 1
In, it is turned on and off only the transistor Q 1. The current I la flows through the load. Also transistors
By the feedback of the load current at the time to Q 1 off, just like the input current flows as in Example 1. During this time, since only flows only load currents in transistors Q 1, loss of the transistor Q 1 is small. During this period, the capacitor C01 performs charging and discharging, and the capacitor C02 performs only charging.

次に、期間T2においては、トランジスタQ2のみをオン
・オフしている。負荷には期間T1とは逆向きに電流が流
れる。この期間T2では、トランジスタQ2は負荷の電流を
制御するのと同時に、入力チョッパー電流をも制御す
る。この期間T2では、コンデンサC01は充電のみ、コン
デンサC02は充電及び放電を行う。
Next, in a period T 2, are turned on and off only the transistor Q 2. Load current flows in opposite direction to the period T 1 in. In the period T 2, the transistor Q 2 is at the same time as controlling the load current, also controls the input chopper current. In the period T 2, the capacitor C 01 is charged only, capacitor C 02 performs charging and discharging.

本実施例において、コンデンサC01,C02の電圧をほぼ
同じ電圧に保つためには、その容量は大きく設定するこ
とが適切である。期間T1,T2はコンデンサC01,C02の電圧
のバランスを保つように、適度に切り替えられる。その
切り替えの時期は、入力電流の歪みを常に最小にするた
めに、交流電源Vsの極性反転時と同期させることが好ま
しい。
In this embodiment, in order to keep the voltages of the capacitors C 01 and C 02 at substantially the same voltage, it is appropriate to set the capacitance to be large. The periods T 1 and T 2 are appropriately switched so as to maintain the voltage balance between the capacitors C 01 and C 02 . It is preferable that the switching timing is synchronized with the polarity reversal of the AC power supply Vs in order to always minimize the distortion of the input current.

本実施例にあっては、期間T1において、負荷の電流制
御のためのスイッチング素子のオン・オフのみで入力電
流が流れている。これにより、第3図に示す回路で、放
電灯laに矩形波電圧を与えることができ、矩形波点灯回
路を容易に実現することができる。
In the present embodiment, in the period T 1, the input current flows only on-off switching element for current control of the load. Accordingly, a rectangular wave voltage can be applied to the discharge lamp la by the circuit shown in FIG. 3, and a rectangular wave lighting circuit can be easily realized.

本実施例において、期間T1におけるトランジスタQ1
期間T2におけるトランジスタQ2を同じ周期、同じオン時
間でスイッチングさせると、入力電流の大きさは同じに
はならず、期間T2のときの方が入力電流が大きくなる。
これは、期間T2の方が交流電源VsからインダクタL1へ電
流が流れる時間が長いため、より大きな電流となるため
である。もし、期間T1とT2とで入力電流を同じにしたい
のであれば、期間T2において、オン時間あるいは周期を
適度に短くすると良い。このようにすれば、期間T1とT2
の切換は電源極性と同期させる必要はない。
In this embodiment, the same period the transistor Q 2 in the transistor Q 1, the period T 2 in the period T 1, when the switching at the same on-time, the magnitude of the input current does not become the same, when the period T 2 The larger the input current is.
This is because better period T 2 is longer the time that the current flows from the AC power source Vs to the inductor L 1, it is because a larger current. If it is desired to equalize the input current in a period T 1 and T 2, in the period T 2, it may moderately shorten the ON time or period. In this way, the periods T 1 and T 2
Does not need to be synchronized with the power supply polarity.

なお、第5図に示すように、インダクタL1をダイオー
ドブリッジD3〜D6よりも交流電源Vsの側に接続した場合
でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
Note that, as shown in FIG. 5, the same effect even when connected to the inductor L 1 on the side of the AC power source Vs than the diode bridge D 3 to D 6 is obtained of course.

[実施例3] 第6図は本発明のさらに他の実施例の動作波形図であ
る。上述の第1図に示す制御方法では、入力電流の大き
さが従来例に比べて小さくなるため、コンデンサC01,C
02の出力電圧が低くなる。このコンデンサC01,C02の電
圧低下は、ランプ電流即ち出力の低下を招く。したがっ
て、出力を低下させないようにするために、適度に従来
例の制御方法を用いる期間を設けて、コンデンサC01,C
02の電圧低下を防止することが好ましい。
Embodiment 3 FIG. 6 is an operation waveform diagram of still another embodiment of the present invention. In the control method shown in FIG. 1 described above, since the magnitude of the input current is smaller than that in the conventional example, the capacitors C 01 and C
02 output voltage decreases. The voltage drop of the capacitors C 01 and C 02 causes a decrease in the lamp current, that is, the output. Therefore, in order to prevent the output from lowering, the capacitor C 01 , C 01
It is preferable to prevent the voltage drop of 02 .

第6図において、期間T3では本発明の制御方法を用い
ており、期間T4では従来例2の制御方法を用いている。
これらの期間T3,T4の長さについては、特に限定しない
が、例えば、コンデンサC01,C02の電圧が一定の範囲内
にあるように制御する方法や、ランプ電流の値を一定範
囲内に制御する方法などが考えられる。
In Figure 6, it uses a method of controlling the period T 3 in the present invention uses a method of controlling the period T 4 Conventional Example 2.
The lengths of these periods T 3 and T 4 are not particularly limited. For example, a method of controlling the voltages of the capacitors C 01 and C 02 to be within a certain range, or a method of controlling the lamp current value to a certain range It is possible to consider a method of controlling within.

この例では、期間T3とT4の切換時期が、電源極性の反
転の時期と一致していないため、切換時点を含む半周期
の電流波形には不連続となり、入力歪みが大きくなる。
しかしながら、この点は切換の半周期だけなので、全体
に対する影響は少ない。
In this example, the period T 3 and switching-life of T 4 is, because it does not match the timing of the reversal of the supply polarity, becomes discontinuous to the current waveform of a half cycle that contains a switching time point, the input distortion is increased.
However, since this point is only a half cycle of the switching, the influence on the whole is small.

この場合、第4図の動作例と同様に、期間T3とT4の切
換時期を電源極性の反転時期と一致させれば、入力電流
歪みは最小に抑えることができる。
In this case, similarly to the operation example of FIG. 4, if the period T 3 and switching period of T 4 is consistent with the reversal timing of the power supply polarity, input current distortion can be minimized.

[発明の効果] 本発明によれば、直列接続された第1及び第2のスイ
ッチング素子と、直列接続された第1及び第2のコンデ
ンサを並列的に接続し、第1及び第2のスイッチング素
子の少なくとも一方の両端に、インダクタンス要素と整
流要素を介して交流電源を接続し、第1及び第2のスイ
ッチング素子の接続点と第1及び第2のコンデンサの接
続点の間に負荷回路を接続して構成されるインバータ装
置において、交流電源と前記インダクタンス要素と前記
一方のスイッチング素子との閉回路に電流が流れない期
間に他方のスイッチング素子を複数回オンオフする期間
を設け、負荷回路に矩形波電圧を出力するように構成し
たものであるから、スイッチング素子がオフされたとき
の負荷回路の帰還電流を利用することにより、負荷回路
を介して入力電流を流してチョッパー動作を行うことが
でき、入力力率を高くし、入力電流歪みを小さくするこ
とができるという効果がある。また、チョッパー電流は
負荷回路を介して流れるので、スイッチング素子には電
流を流す必要がなく、スイッチング素子の損失は著しく
減少するという効果がある。
According to the present invention, the first and second switching elements connected in series and the first and second capacitors connected in series are connected in parallel, and the first and second switching elements are connected. An AC power supply is connected to at least one of both ends of the element via an inductance element and a rectifying element, and a load circuit is provided between a connection point of the first and second switching elements and a connection point of the first and second capacitors. In the inverter device configured to be connected, a period in which no current flows in a closed circuit between the AC power supply, the inductance element, and the one switching element is provided with a period in which the other switching element is turned on and off a plurality of times, and the load circuit has a rectangular shape. It is configured to output a wave voltage, so that the feedback current of the load circuit when the switching element is turned off is used to allow the load circuit to pass through. Thus, the chopper operation can be performed by flowing the input current to increase the input power factor and reduce the input current distortion. Further, since the chopper current flows through the load circuit, it is not necessary to supply a current to the switching element, and there is an effect that the loss of the switching element is significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の動作波形図、第2図
(a),(b)は同上の要部波形図、第3図は本発明の
他の実施例の回路図、第4図は同上の動作波形図、第5
図は同上の一変形例の回路図、第6図は本発明のさらに
他の実施例の動作波形図、第7図は従来例の回路図、第
8図は他の従来例の回路図、第9図は同上の動作波形
図、第10図はさらに他の従来例の動作波形図である。 S1,S2は制御信号である。
FIG. 1 is an operation waveform diagram of one embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are main portion waveform diagrams of the above embodiment, FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. The figure shows the operation waveform diagram of the above,
FIG. 6 is a circuit diagram of a modification of the above, FIG. 6 is an operation waveform diagram of still another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional example, FIG. 8 is a circuit diagram of another conventional example, FIG. 9 is an operation waveform diagram of the above, and FIG. 10 is an operation waveform diagram of still another conventional example. S 1 and S 2 are control signals.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直列接続された第1及び第2のスイッチン
グ素子と、直列接続された第1及び第2のコンデンサを
並列的に接続し、第1及び第2のスイッチング素子の少
なくとも一方の両端に、インダクタンス要素と整流要素
を介して交流電源を接続し、第1及び第2のスイッチン
グ素子の接続点と第1及び第2のコンデンサの接続点の
間に負荷回路を接続して構成されるインバータ装置にお
いて、交流電源と前記インダクタンス要素と前記一方の
スイッチング素子との閉回路に電流が流れない期間に他
方のスイッチング素子を複数回オンオフする期間を設
け、負荷回路に矩形波電圧を出力するように構成したこ
とを特徴とするインバータ装置。
A first and a second switching element connected in series and a first and a second capacitor connected in series are connected in parallel, and both ends of at least one of the first and second switching elements are connected. And a load circuit connected between a connection point of the first and second switching elements and a connection point of the first and second capacitors. In the inverter device, a period in which a current does not flow in a closed circuit of the AC power supply, the inductance element, and the one switching element is provided with a period in which the other switching element is turned on and off a plurality of times, and a rectangular wave voltage is output to a load circuit. An inverter device characterized by comprising:
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