JP2000184741A - Inverter - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter with a rectifying power source for operating the power source at a high power factor. SOLUTION: The inverter comprises a smoothing capacitor 1 having a large capacity of a low voltage change. The inverter also comprises a rectifying power source 2 for rectifying a voltage of an AC power source 21. The inverter also comprises a vibrating inductor 5 in series with the capacitor 1. The inverter also comprises an auxiliary inductor 3 in series with the power source 2. The inverter also comprises a switching element 6 for intermittently applying a voltage of the capacitor 1 to the inductor 5 and simultaneously intermittently applying the voltage of the power source 2 to the inductor 3. The inverter also comprises a vibrating capacitor 4 in series with the capacitor 1 or in parallel with the inductor 5 of a small capacity of a large voltage change.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は交流電源電圧を整流
する整流電源が付属し、それが高力率で動作するインバ
ータ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device provided with a rectified power supply for rectifying an AC power supply voltage and operating at a high power factor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図２の従来装置について説明する。図２
装置は電圧変動の少ない大容量の平滑用コンデンサ１を
備える。交流電源２１電圧を整流する整流電源２を備え
る。平滑用コンデンサ１と直列の振動用インダクタ５を
備える。整流電源２と直列の補助インダクタ３を備え
る。平滑用コンデンサ１電圧を前記振動用インダクタ５
へ断続的に印加するスイッチング素子６を備える。平滑
用コンデンサ１を介してあるいは直に振動用インダクタ
５と並列に接続するコンデンサであって、電圧変動の大
きい小容量の振動用コンデンサ４を備える。整流電源２
・補助インダクタ３の直列回路は直に平滑用コンデンサ
１と並列に接続される。７はスイッチング素子６と逆並
列のフライホイールダイオードである。８は振動用イン
ダクタ５の両端に接続されるインバータ負荷であり、図
示のそれは点灯回路であり、放電灯８１・バラスト用イ
ンダクタ８２・予熱用コンデンサ８３を含む。2. Description of the Related Art A conventional apparatus shown in FIG. 2 will be described. FIG.
The apparatus includes a large-capacity smoothing capacitor 1 with little voltage fluctuation. An AC power supply 21 includes a rectified power supply 2 for rectifying the voltage. A vibration inductor 5 is provided in series with the smoothing capacitor 1. An auxiliary inductor 3 is provided in series with the rectified power supply 2. The voltage of the smoothing capacitor 1 is applied to the oscillation inductor 5.
And a switching element 6 for intermittently applying voltage to the switch. The capacitor includes a small-capacity vibration capacitor 4 which is connected in parallel with the vibration inductor 5 via the smoothing capacitor 1 or directly and has a large voltage fluctuation. Rectified power supply 2
The series circuit of the auxiliary inductor 3 is directly connected in parallel with the smoothing capacitor 1. Reference numeral 7 denotes a flywheel diode in antiparallel with the switching element 6. Reference numeral 8 denotes an inverter load connected to both ends of the vibration inductor 5, which is a lighting circuit and includes a discharge lamp 81, a ballast inductor 82, and a preheating capacitor 83.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図２の平滑用コンデン
サ１電圧は整流電源２電圧最大値よりもやや低いレベル
を保持する。整流電源２給電（整流電源２からの電力供
給）は整流電源２電圧（瞬時値）が平滑用コンデンサ１
電圧を越えるわずかな期間に集中する。その際の整流電
源２電流は急増急減形波形である。補助インダクタ３は
その急増急減を緩和する役割分担を負う。ほとんどは整
流電源２電圧（瞬時値）が平滑用コンデンサ１電圧を下
回る期間であり、その間には整流電源２給電はなされな
い。このため、整流電源２は導通角の少ない低力率形動
作となる。本発明の目的は整流電源が高力率で動作す
る、整流電源付属形のインバータ装置を提供することで
ある。The level of the voltage of the smoothing capacitor 1 shown in FIG. 2 is maintained at a level slightly lower than the maximum value of the voltage of the rectified power supply 2. The rectifier power supply 2 (supply of power from the rectifier power supply 2) supplies the rectifier power supply 2 voltage (instantaneous value) to the smoothing capacitor 1.
Concentrate on small periods of time that exceed voltage. The current of the rectified power supply 2 at that time has a sudden increase / decrease waveform. The auxiliary inductor 3 has a role to mitigate the sudden increase and decrease. Most of the time is a period in which the voltage (instantaneous value) of the rectifying power supply 2 is lower than the voltage of the smoothing capacitor 1, during which time the rectifying power supply 2 is not supplied. Therefore, the rectified power supply 2 operates in a low power factor mode with a small conduction angle. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inverter device with a rectified power supply, which operates at a high power factor.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、電圧変動の少
ない大容量の平滑用コンデンサを備える。交流電源電圧
を整流する整流電源を備える。前記平滑用コンデンサと
直列の振動用インダクタを備える。前記整流電源と直列
の補助インダクタを備える。本発明においては、前記平
滑用コンデンサ電圧を前記振動用インダクタへ断続的に
印加し、同時に前記整流電源電圧を前記補助インダクタ
へ断続的に印加するスイッチング素子を備える。前記平
滑用コンデンサを介して、あるいは直に前記振動用イン
ダクタと並列に接続するコンデンサであって電圧変動の
大きい小容量の振動用コンデンサを備える。According to the present invention, a large-capacity smoothing capacitor having a small voltage fluctuation is provided. A rectifying power supply for rectifying the AC power supply voltage is provided. And a vibration inductor in series with the smoothing capacitor. An auxiliary inductor is provided in series with the rectified power supply. According to the present invention, there is provided a switching element for intermittently applying the smoothing capacitor voltage to the oscillation inductor and simultaneously applying the rectified power supply voltage to the auxiliary inductor. A capacitor connected to the vibration inductor via the smoothing capacitor or directly in parallel with the vibration inductor and having a small voltage and a large capacitance is provided.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】図１を用い、本発明の実施形態に
ついて説明する。本発明に係る図１のインバータ装置
は、電圧変動の少ない大容量の平滑用コンデンサ１を備
える。交流電源２１電圧を整流する整流電源２を備え
る。平滑用コンデンサ１と直列の振動用インダクタ５を
備える。整流電源２と直列の補助インダクタ３を備え
る。平滑用コンデンサ１電圧を振動用インダクタ５へ断
続的に印加し、同時に整流電源２電圧を補助インダクタ
３へ断続的に印加するスイッチング素子６を備える。平
滑用コンデンサ１を介してあるいは直に振動用インダク
タ５と並列に接続するコンデンサであって、電圧変動の
大きい小容量の振動用コンデンサ４を備える。図１につ
いて補足する。平滑用コンデンサ１は相対的に大容量で
あり、振動用コンデンサ４は相対的に小容量である。整
流電源２に整流用ダイオード２２〜２５が付属する。ス
イッチング素子６のオン期間に平滑用コンデンサ１電圧
が振動用インダクタ５へ印加する。同時に整流電源２電
圧が補助インダクタ３へ印加する。その間に振動用イン
ダクタ５・補助インダクタ３に電磁エネルギが蓄積さ
れ、その後のインバータ動作に役立てられる。図１の振
動用コンデンサ４は平滑用コンデンサ１を介して振動用
インダクタ５へ並列に接続される。その点を改め、振動
用コンデンサ４を直に振動用インダクタ５へ並列に接続
しても同効である。インバータ動作の基本は振動用イン
ダクタ５・振動用コンデンサ４間の振動動作である。そ
の両者が直に接続される場合も、平滑用コンデンサ１を
介して間接的に接続される場合も同様である。後者の場
合も、振動用インダクタ５の高周波成分電圧は振動用コ
ンデンサ４の高周波成分電圧とほぼ一致する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The inverter device of FIG. 1 according to the present invention includes a large-capacity smoothing capacitor 1 with small voltage fluctuation. An AC power supply 21 includes a rectified power supply 2 for rectifying the voltage. A vibration inductor 5 is provided in series with the smoothing capacitor 1. An auxiliary inductor 3 is provided in series with the rectified power supply 2. A switching element is provided which intermittently applies the voltage of the smoothing capacitor to the oscillating inductor and simultaneously applies the rectified power supply voltage to the auxiliary inductor. The capacitor includes a small-capacity vibration capacitor 4 which is connected in parallel with the vibration inductor 5 via the smoothing capacitor 1 or directly and has a large voltage fluctuation. FIG. 1 is supplemented. The smoothing capacitor 1 has a relatively large capacity, and the vibration capacitor 4 has a relatively small capacity. Rectifier diodes 22 to 25 are attached to the rectifier power supply 2. During the ON period of the switching element 6, the voltage of the smoothing capacitor 1 is applied to the oscillation inductor 5. At the same time, the voltage of the rectified power supply 2 is applied to the auxiliary inductor 3. In the meantime, the electromagnetic energy is accumulated in the oscillation inductor 5 and the auxiliary inductor 3, and is used for the subsequent inverter operation. The vibration capacitor 4 of FIG. 1 is connected in parallel to the vibration inductor 5 via the smoothing capacitor 1. In other words, the same effect can be obtained by connecting the vibration capacitor 4 directly to the vibration inductor 5 in parallel. The basic operation of the inverter is a vibration operation between the vibration inductor 5 and the vibration capacitor 4. The same applies to the case where both are connected directly and the case where they are connected indirectly via the smoothing capacitor 1. Also in the latter case, the high-frequency component voltage of the vibration inductor 5 substantially matches the high-frequency component voltage of the vibration capacitor 4.

【０００６】図１の７はスイッチング素子６と逆並列の
フライホイールダイオードである。８はインバータ負荷
に相当する点灯回路であり、放電灯（蛍光ランプ）８１
と、放電灯８１に直列のバラスト用インダクタ８２と、
放電灯８１に並列の予熱用コンデンサ８３を含む。イン
バータ負荷８を振動用コンデンサ４（スイッチング素子
６）と並列に接続することも可能である。この場合はイ
ンバータ負荷８と直列は配置する図外の直流成分遮断用
コンデンサを補う。図１装置は次のように動作する。ス
イッチング素子６のオン期間に１→５→６→１の閉回路
に電流が流れる。それにより、平滑用コンデンサ１が放
電し、振動用インダクタ５に電磁エネルギが蓄積する。
同時に、２→３→６→２の閉回路に電流が流れる。それ
により、整流電源２給電がなされ、補助インダクタ３に
電磁エネルギが蓄積する。この動作はスイッチング素子
６がターンオフするまで継続する。スイッチング素子６
がターンオフすると、１→５→４→１の閉回路に電流が
流れる。それにより、平滑用コンデンサ１が放電し、振
動用インダクタ５の電磁エネルギ（始めは蓄積、その後
は放出）が変化し、振動用コンデンサ４が充電する。同
時に、２→３→４→２の閉回路に電流が流れる。それに
より、整流電源２給電がなされ、補助インダクタ３の電
磁エネルギ（始めは蓄積、その後は放出）が変化し、振
動用コンデンサ４が充電する。これらの動作は振動用イ
ンダクタ５あるいは補助インダクタ３の電磁エネルギが
空になるまで続く。[0007] Reference numeral 7 in FIG. 1 denotes a flywheel diode in antiparallel with the switching element 6. Reference numeral 8 denotes a lighting circuit corresponding to an inverter load, and a discharge lamp (fluorescent lamp) 81
A ballast inductor 82 in series with the discharge lamp 81,
The discharge lamp 81 includes a preheating capacitor 83 in parallel with the discharge lamp 81. It is also possible to connect the inverter load 8 in parallel with the vibration capacitor 4 (switching element 6). In this case, a DC component blocking capacitor (not shown) arranged in series with the inverter load 8 is supplemented. The device of FIG. 1 operates as follows. During the ON period of the switching element 6, a current flows through a closed circuit of 1 → 5 → 6 → 1. As a result, the smoothing capacitor 1 is discharged, and electromagnetic energy is accumulated in the vibration inductor 5.
At the same time, a current flows through the closed circuit of 2 → 3 → 6 → 2. As a result, power is supplied to the rectified power supply 2, and electromagnetic energy is accumulated in the auxiliary inductor 3. This operation continues until the switching element 6 is turned off. Switching element 6
Turns off, a current flows through a closed circuit of 1 → 5 → 4 → 1. Thus, the smoothing capacitor 1 is discharged, the electromagnetic energy (accumulated at first, then released) of the vibration inductor 5 is changed, and the vibration capacitor 4 is charged. At the same time, a current flows through a closed circuit of 2 → 3 → 4 → 2. As a result, power is supplied to the rectified power supply 2, the electromagnetic energy (accumulated at first, then released) of the auxiliary inductor 3 changes, and the vibration capacitor 4 is charged. These operations continue until the electromagnetic energy of the vibration inductor 5 or the auxiliary inductor 3 becomes empty.

【０００７】振動用コンデンサ４電圧が図示極性の極大
値になると、４→５→１→４の閉回路に電流が流れる。
これにより、振動用コンデンサ４が放電し、振動用イン
ダクタ５に電磁エネルギが蓄積し、平滑用コンデンサ１
が充電する。この動作は振動用コンデンサ４電圧がゼロ
になるまで続く。振動用コンデンサ４電圧がゼロになる
と、５→１→７→５の閉回路に電流が流れる。それによ
り、振動用インダクタ５の電磁エネルギが放出し、平滑
用コンデンサ１が充電する。この動作は振動用インダク
タ５の電磁エネルギが空になるまで続く。振動用インダ
クタ５の電磁エネルギが空になり、その上向き電流がゼ
ロになると、１→５→６→１および２→３→６→２の各
閉回路に電流が流れる。スイッチング素子６はその少し
前の段階で、いつでもターンオンが可能な状態に図外の
制御回路により制御される。かくして、冒頭の動作に戻
り、以下は繰り返しの動作となる。フライホイールダイ
オード７がない場合は、フライホイールダイオード７を
経由すべき電流は２→３および４の並列回路を介して流
れる。図１装置においては、スイッチング素子６のオン
期間に同期して整流電源２給電がなされる。そのため
に、整流電源２導通角が広がり、高力率化する。この仕
組みはチョッパ回路に類似する。チョッパ回路との違い
は整流電源２給電がインバータ動作・振動動作に利用さ
れる点である。整流電源２給電は平滑用コンデンサ１出
力に足され、振動動作に役立てられる。一連の振動動作
の末期に余ったエネルギを平滑用コンデンサ１へ帰還し
それを充電する。整流電源２電圧（瞬時値）が高い場合
は平滑用コンデンサ１への帰還量が増し、低い場合は少
ない帰還量となる。チョッパ回路の場合は整流電源２給
電は平滑用コンデンサ１充電にのみ利用され、その後に
平滑用コンデンサ１出力となって振動動作に役立てられ
る。図１装置の場合は振動回路を経由して平滑用コンデ
ンサ１を充電（帰還形充電）するが、その過程で振動動
作に役立てられる。このため、その過程では振動操作に
役立てられないチョッパ回路形よりも動作効率が高ま
る。この点は図１のインバータ負荷８を図外の直流成分
遮断用コンデンサを介して振動用コンデンサ４へ並列に
接続するタイプであっても同効である。When the voltage of the oscillation capacitor 4 reaches the maximum value of the polarity shown, a current flows through a closed circuit of 4 → 5 → 1 → 4.
As a result, the vibration capacitor 4 is discharged, the electromagnetic energy is accumulated in the vibration inductor 5, and the smoothing capacitor 1 is discharged.
Charges. This operation continues until the voltage of the vibration capacitor 4 becomes zero. When the voltage of the oscillation capacitor 4 becomes zero, a current flows through a closed circuit of 5 → 1 → 7 → 5. Thereby, the electromagnetic energy of the vibration inductor 5 is released, and the smoothing capacitor 1 is charged. This operation continues until the electromagnetic energy of the vibration inductor 5 becomes empty. When the electromagnetic energy of the oscillating inductor 5 becomes empty and its upward current becomes zero, a current flows through each closed circuit of 1 → 5 → 6 → 1 and 2 → 3 → 6 → 2. The switching element 6 is controlled by a control circuit (not shown) so that it can be turned on at any time immediately before. Thus, returning to the operation at the beginning, the following is an iterative operation. Without the flywheel diode 7, the current to pass through the flywheel diode 7 would flow through 2 → 3 and 4 parallel circuits. In the apparatus shown in FIG. 1, power is supplied to the rectified power supply 2 in synchronization with the ON period of the switching element 6. For this reason, the conduction angle of the rectified power supply 2 is widened and the power factor is increased. This mechanism is similar to a chopper circuit. The difference from the chopper circuit is that the power supply from the rectified power supply 2 is used for the inverter operation and the vibration operation. The power supplied from the rectified power supply 2 is added to the output of the smoothing capacitor 1 and is used for the vibration operation. The surplus energy at the end of a series of vibration operations is fed back to the smoothing capacitor 1 to charge it. When the rectified power supply 2 voltage (instantaneous value) is high, the amount of feedback to the smoothing capacitor 1 increases, and when it is low, the amount of feedback decreases. In the case of the chopper circuit, the power supply from the rectifying power supply 2 is used only for charging the smoothing capacitor 1 and thereafter becomes the output of the smoothing capacitor 1 to be used for the vibration operation. In the case of the apparatus shown in FIG. 1, the smoothing capacitor 1 is charged (feedback type charging) via an oscillating circuit, and is used for an oscillating operation in the process. For this reason, in the process, the operation efficiency is higher than that of the chopper circuit type that cannot be used for the vibration operation. This point is the same even if the inverter load 8 shown in FIG. 1 is connected in parallel to the vibration capacitor 4 via a DC component blocking capacitor (not shown).

【０００８】[0008]

【発明の効果】本発明は整流電源電圧をスイッチング素
子を介して補助インダクタへ断続的に印加する仕組みと
し、かつそれによる整流電源給電を振動用コンデンサ等
の振動動作に役立て、その後の余剰なエネルギを平滑用
コンデンサ充電のために帰還させる仕組みとしたもので
ある。これによれば、整流電源導通角が広がり、高力率
化する。また、構造が簡単で動作効率の高いインバータ
装置が得られる。According to the present invention, the rectified power supply voltage is intermittently applied to the auxiliary inductor via the switching element, and the rectified power supply is used for the vibration operation of the vibration capacitor and the like, and the surplus energy is supplied. Is fed back for charging the smoothing capacitor. According to this, the conduction angle of the rectified power supply is widened and the power factor is increased. Further, an inverter device having a simple structure and high operation efficiency can be obtained.

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

【図１】本発明装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of the device of the present invention.

【図２】従来装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ：平滑用コンデンサ ２ ：整流電源 ２１：交流電源 ３ ：補助インダクタ ４ ：振動用コンデンサ ５ ：振動用インダクタ ６ ：スイッチング素子 1: Smoothing capacitor 2: Rectifying power supply 21: AC power supply 3: Auxiliary inductor 4: Vibration capacitor 5: Vibration inductor 6: Switching element

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】電圧変動の少ない大容量の平滑用コンデン
サを備え、交流電源電圧を整流する整流電源を備え、前
記平滑用コンデンサと直列の振動用インダクタを備え、
前記整流電源と直列の補助インダクタを備え、前記平滑
用コンデンサ電圧を前記振動用インダクタへ断続的に印
加し同時に前記整流電源電圧を前記補助インダクタへ断
続的に印加するスイッチング素子を備え、前記平滑用コ
ンデンサを介してあるいは直に前記振動用インダクタと
並列に接続するコンデンサであって電圧変動の大きい小
容量の振動用コンデンサを備えたことを特徴とするイン
バータ装置。A large-capacity smoothing capacitor having a small voltage fluctuation; a rectifying power supply for rectifying an AC power supply voltage; a vibration inductor in series with the smoothing capacitor;
A switching element for intermittently applying the smoothing capacitor voltage to the oscillating inductor and simultaneously applying the rectified power supply voltage to the auxiliary inductor intermittently; An inverter device comprising a small-capacity vibration capacitor having a large voltage fluctuation, which is connected in parallel with the vibration inductor via a capacitor or directly.