JP2000184748A - Inverter - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high power factor of a rectifying power source or an AC power source. SOLUTION: The inverter comprises a rectifying power source 10 for rectifying a voltage of an AC power source 11. The inverter also comprises a smoothing capacitor 20. The inverter also comprises an auxiliary inductor 25 for connecting the capacitor 20 in parallel with the power source 10. The inverter also comprises a switching circuit having a pair of forward switching elements 31, 32 in series to receive the voltage of the power source 10 at both ends of the elements 31, 32. The inverter also comprises fly-wheel diodes 41, 42 connected in antiparallel with the elements 31, 32. The inverter also comprises an inductive load 50. The inverter also comprises a capacitor 60 for an arm for connecting the load 50 in parallel with the element 31. The inverter also comprises an auxiliary capacitor 65 connected in parallel with the power source 10 through the capacitor 60.

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
流する整流電源を具備するインバータ装置に関するもの
である。特に前記交流電源の高力率化に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device having a rectified power supply for rectifying an AC power supply voltage. In particular, it relates to a high power factor of the AC power supply.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来は整流電源電圧を大容量コンデンサ
により平滑し、それによる平滑電圧をインバータ回路に
入力する方式が汎用されている。整流電源（交流電源）
からの給電はその電圧瞬時値が前記平滑電圧を越えるわ
ずかな位相に集中する。2. Description of the Related Art Conventionally, a method is widely used in which a rectified power supply voltage is smoothed by a large-capacity capacitor, and the resulting smoothed voltage is input to an inverter circuit. Rectified power supply (AC power supply)
Is concentrated in a small phase whose voltage instantaneous value exceeds the smoothed voltage.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の方式は整流
電源の導通角が狭く、低力率である。本発明の目的は整
流電源ないしは交流電源の高力率化を実現することであ
る。The conventional system has a narrow conduction angle of a rectified power supply and a low power factor. An object of the present invention is to realize a high power factor of a rectified power supply or an AC power supply.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明においては、平滑
用コンデンサと直列に補助用インダクタを設け、ハーフ
ブリッジ形のインバータ回路の一方のスイッチング素子
へ誘導性負荷を介して接続するアーム用コンデンサを設
ける。また、前記アーム用コンデンサを介して整流電源
に並列に接続する補助コンデンサを設ける。In the present invention, an auxiliary inductor is provided in series with a smoothing capacitor, and an arm capacitor connected to one switching element of a half-bridge type inverter circuit via an inductive load is provided. Provide. Further, an auxiliary capacitor connected in parallel to a rectified power supply through the arm capacitor is provided.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１を用いて
説明する。図１のインバータ装置は交流電源１１電圧を
整流する整流電源１０を備える。平滑用コンデンサ２０
を備える。平滑用コンデンサ２０を整流電源１０に並列
に接続する補助インダクタ２５を備える。順直列一対の
スイッチング素子３１・３２を含みそれらの両端に整流
電源１０電圧を受けるスイッチング回路を備える。各ス
イッチング素子３１・３２と逆並列に接続するフライダ
イオード４１・４２を備える。誘導性負荷５０を備え
る。誘導性負荷５０を一方のスイッチング素子３１と並
列に接続するアーム用コンデンサ６０を備える。アーム
用コンデンサ６０を介して整流電源１０へ並列に接続す
る補助コンデンサ６５を備える。図１について補足す
る。整流電源１０は整流用ダイオード１２〜１５を含
む。図示の誘導性負荷５０は点灯回路であり、放電灯
（蛍光ランプ）５１と放電灯５１に直列のバラスト用イ
ンダクタ５２と放電灯５１に並列の予熱用ないしは共振
用のコンデンサ５３を備える。アーム用コンデンサ６０
は相対的に大容量であり、補助コンデンサ６５は相対的
に小容量である。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 includes a rectified power supply 10 that rectifies an AC power supply 11 voltage. Smoothing capacitor 20
Is provided. An auxiliary inductor 25 is provided to connect the smoothing capacitor 20 to the rectified power supply 10 in parallel. A switching circuit which includes a pair of switching elements 31 and 32 in series and receives a rectified power supply 10 voltage at both ends thereof is provided. Fly diodes 41 and 42 are connected in anti-parallel with the switching elements 31 and 32, respectively. An inductive load 50 is provided. An arm capacitor 60 for connecting the inductive load 50 in parallel with one of the switching elements 31 is provided. An auxiliary capacitor 65 is connected in parallel to the rectified power supply 10 via the arm capacitor 60. FIG. 1 is supplemented. The rectification power supply 10 includes rectification diodes 12 to 15. The illustrated inductive load 50 is a lighting circuit and includes a discharge lamp (fluorescent lamp) 51, a ballast inductor 52 in series with the discharge lamp 51, and a preheating or resonance capacitor 53 in parallel with the discharge lamp 51. Arm condenser 60
Has a relatively large capacity, and the auxiliary capacitor 65 has a relatively small capacity.

【０００６】図１の動作について説明する。各スイッチ
ング素子３１・３２と各フライホイールダイオードは３
１−４２−３２−４１−３１の順にオンする。各オン期
間の動作は次のようなものである。なお、矢印→を電流
方向を示す記号とする。 （１）スイッチング素子３１のオン期間 ６０→３１→５０→６０の閉回路に電流が流れる。アー
ム用コンデンサ６０が放電する。誘導性負荷５０に電磁
エネルギーが蓄積する。誘導性負荷５０電流は右向きで
ある。この状態はスイッチング素子３１がターンオフす
るまで続く。 （２）フライホイールダイオード４２のオン期間 ５０→６５→４２→５０の閉回路に電流が流れる。誘導
性負荷５０の電磁エネルキが放出する。補助コンデンサ
６５が充電し、それに高電圧が形成される。誘導性負荷
５０電流は右向きである。この状態は前記電磁エネルギ
が空になるまで続く。 （３）スイッチング素子３２のオン期間 （３１）補助コンデンサ６５の放電・充電期間 ６５→５０→３２→６５の閉回路に電流が流れる。補助
コンデンサ６５が放電する。誘導性負荷５０に電磁エネ
ルキが蓄積する。補助コンデンサ６５電圧極性が反転す
ると、補助コンデンサ６５の充電（逆充電）期間、電磁
エネルギの放出期間に移行する。誘導性負荷５０電流は
左向きである。この状態は補助コンデンサ６５の下向き
電圧が適度に大きくなり、それと整流電源１０電圧（瞬
時値）の合計値がアーム用コンデンサ６０電圧に等しく
なるまで続く。The operation of FIG. 1 will be described. Each switching element 31/32 and each flywheel diode are 3
They are turned on in the order of 1-42-32-41-31. The operation during each ON period is as follows. Note that an arrow → indicates a current direction. (1) ON period of the switching element 31 A current flows through a closed circuit of 60 → 31 → 50 → 60. The arm capacitor 60 is discharged. Electromagnetic energy accumulates in the inductive load 50. The inductive load 50 current is to the right. This state continues until the switching element 31 is turned off. (2) ON Period of Flywheel Diode 42 A current flows through a closed circuit of 50 → 65 → 42 → 50. The electromagnetic energy of the inductive load 50 emits. The auxiliary capacitor 65 charges and a high voltage is formed thereon. The inductive load 50 current is to the right. This state continues until the electromagnetic energy becomes empty. (3) ON period of the switching element 32 (31) Discharge / charge period of the auxiliary capacitor 65 A current flows through a closed circuit of 65 → 50 → 32 → 65. The auxiliary capacitor 65 is discharged. Electromagnetic energy accumulates in the inductive load 50. When the voltage polarity of the auxiliary capacitor 65 is reversed, the period shifts to the charging (reverse charging) period of the auxiliary capacitor 65 and the electromagnetic energy emission period. The inductive load 50 current is to the left. This state continues until the downward voltage of the auxiliary capacitor 65 becomes moderately large and the sum of the voltage and the instantaneous value of the rectified power supply 10 becomes equal to the voltage of the arm capacitor 60.

【０００７】（３２）整流電源１０からの給電期間 １０→６０→５０→３２→１０の閉回路に電流が流れ
る。整流電源１０から給電がなされる。アーム用コンデ
ンサ６０が充電する。誘導性負荷５０の電磁エネルギが
放出する。誘導性負荷５０電流は左向きである。補助イ
ンダクタ２５電流が上向きに反転しかつ増加する過程
で、前記閉回路の電流は減少し、やがてゼロになって次
のステップへ進む。 （３３）平滑用コンデンサ６０からの給電期間 ２０→６０→５０→３２→２５→２０の閉回路に電流が
流れる。平滑用コンデンサ２０が放電する。アーム用コ
ンデンサ６０が充電する。誘導性負荷５０に電磁エネル
ギが蓄積する。補助インダクタ２５に電磁エネルギが蓄
積する。誘導性負荷５０電流は左向きである。この状態
はスイッチング素子３２がターンオフするまで続く。 （４）フライホイールダイオード４１のオン期間 次の（４１）（４２）の動作が同時に進行する。いずれ
も誘導性負荷５０・補助インダクタ２５の電磁エネルギ
に起因する動作である。(32) Power supply period from rectified power supply 10 A current flows through a closed circuit of 10 → 60 → 50 → 32 → 10. Power is supplied from the rectified power supply 10. The arm capacitor 60 is charged. The electromagnetic energy of the inductive load 50 emits. The inductive load 50 current is to the left. As the auxiliary inductor 25 current reverses and increases upward, the current in the closed circuit decreases and eventually goes to zero and proceeds to the next step. (33) Power supply period from the smoothing capacitor 60 A current flows through a closed circuit of 20 → 60 → 50 → 32 → 25 → 20. The smoothing capacitor 20 is discharged. The arm capacitor 60 is charged. Electromagnetic energy accumulates in the inductive load 50. Electromagnetic energy is stored in the auxiliary inductor 25. The inductive load 50 current is to the left. This state continues until the switching element 32 is turned off. (4) On-period of flywheel diode 41 The following operations (41) and (42) proceed simultaneously. In each case, the operation is caused by the electromagnetic energy of the inductive load 50 and the auxiliary inductor 25.

【０００８】（４１）５０→４１→６０→５０の閉回路
に電流が流れる。誘導性負荷５０の電磁エネルギが放出
する。アーム用コンデンサ６０が充電する。誘導性負荷
５０電流は左向きである。 （４２）２５→２０→６０→６５→２５の閉回路に電流
が流れる。補助インダクタ２５の電磁エネルギが放出す
る。平滑用コンデンサ２０が放電する。アーム用コンデ
ンサ６０が充電する。補助コンデンサ６５が充電し、高
電圧を形成する。該閉回路は振動閉回路であり、補助コ
ンデンサ６５電圧が反転して所要のレベル（補助コンデ
ンサ６５電圧と整流電源１０電圧の合計がアーム用コン
デンサ６０電圧と等しくなるレベル）に達したときに、
該振動閉回路が２５→１０→２０→２５に切替わり、整
流電源１０給電がなされる。この動作は補助インダクタ
２５の電磁エネルギが空になるまで続く。以上で１サイ
クル分のインバータ動作を終了し、その後に前記（１）
項に戻り以下は繰り返しの動作となる。その過程で整流
電源１０給電がなされ、力率が向上する。補助コンデン
サ６５は振動用コンデンサであり、そこに高電圧を形成
し、それを放電させることによって整流電源１０給電を
促す。したがって、補助コンデンサ６５の高電圧は必要
条件となるが、本発明の場合の補助コンデンサ６５はア
ーム用コンデンサ６０を介して整流電源１０へ並列に接
続する形態であるために、アーム用コンデンサ６０を介
さずに整流電源１０へ直に並列に接続する形態よりも、
アーム用コンデンサ６０電圧の分だけ、補助コンデンサ
６５高電圧のレベルを下げることができる。また、スイ
ッチング素子３２のオン期間おける誘導性負荷５０へ補
助コンデンサ６５電圧を直に印加することができ、その
際にアーム用コンデンサ６０電圧の分を差し引かれない
ため、アーム用コンデンサ６０電圧の分だけ、補助コン
デンサ６５高電圧のレベルを下げることができる。この
ため、相対的に耐圧の低い補助コンデンサ６５の使用が
可能となる。(41) A current flows through a closed circuit of 50 → 41 → 60 → 50. The electromagnetic energy of the inductive load 50 emits. The arm capacitor 60 is charged. The inductive load 50 current is to the left. (42) A current flows through a closed circuit of 25 → 20 → 60 → 65 → 25. The electromagnetic energy of the auxiliary inductor 25 is released. The smoothing capacitor 20 is discharged. The arm capacitor 60 is charged. The auxiliary capacitor 65 charges and forms a high voltage. The closed circuit is an oscillation closed circuit, and when the voltage of the auxiliary capacitor 65 is inverted and reaches a required level (a level at which the sum of the voltage of the auxiliary capacitor 65 and the voltage of the rectified power supply 10 is equal to the voltage of the arm capacitor 60),
The oscillation closed circuit switches from 25 → 10 → 20 → 25, and the rectified power supply 10 is supplied. This operation continues until the electromagnetic energy of the auxiliary inductor 25 becomes empty. Thus, the inverter operation for one cycle is completed.
Returning to the item, the following is a repeated operation. In the process, power is supplied to the rectified power supply 10, and the power factor is improved. The auxiliary capacitor 65 is a vibrating capacitor, which forms a high voltage and discharges it to encourage power supply to the rectified power supply 10. Therefore, the high voltage of the auxiliary capacitor 65 is a necessary condition. However, in the case of the present invention, the auxiliary capacitor 65 is connected in parallel to the rectified power supply 10 via the arm capacitor 60. Rather than via a direct connection to the rectified power supply 10 in parallel without intervention,
The level of the high voltage of the auxiliary capacitor 65 can be reduced by the voltage of the arm capacitor 60. Further, the voltage of the auxiliary capacitor 65 can be directly applied to the inductive load 50 during the ON period of the switching element 32. At this time, the voltage of the arm capacitor 60 is not subtracted. Only, the level of the high voltage of the auxiliary capacitor 65 can be reduced. For this reason, it is possible to use the auxiliary capacitor 65 having a relatively low withstand voltage.

【０００９】説明を補足する。平滑用コンデンサ２０の
初期充電は整流電源１０から補助インダクタ２５を介し
てなされる。平滑用コンデンサ２０の定常動作時の充電
はアーム用コンデンサ６０電圧・補助コンデンサ６５電
圧の合計値が高い時に補助インダクタ２５を介してなさ
れる。補助コンデンサ６５電圧の高原期間は平滑用コン
デンサ２０の充電期間となり、谷間期間は整流電源１０
からの供給期間となる。補助コンデンサ６５容量が過小
であると、補助コンデンサ６５電圧が過大となり、補助
コンデンサ６５容量が過大であると、補助コンデンサ６
５電圧が過小となり、共に良くない。The description will be supplemented. Initial charging of the smoothing capacitor 20 is performed from the rectified power supply 10 via the auxiliary inductor 25. The charging of the smoothing capacitor 20 during the steady operation is performed via the auxiliary inductor 25 when the sum of the voltage of the arm capacitor 60 and the voltage of the auxiliary capacitor 65 is high. The plateau period of the voltage of the auxiliary capacitor 65 is the charging period of the smoothing capacitor 20, and the valley period is
From the supply period. If the capacity of the auxiliary capacitor 65 is too small, the voltage of the auxiliary capacitor 65 becomes too large, and if the capacity of the auxiliary capacitor 65 is too large, the
5 The voltage is too low and both are not good.

【００１０】[0010]

【発明の効果】本発明によれば、交流電源電圧（瞬時
値）が低いレベルであっても、整流電源給電（交流電源
給電）がなされるために、交流電源の力率が向上する。
また、耐圧の低い補助コンデンサを使用することがで
き、その分だけ安価になる。According to the present invention, even if the AC power supply voltage (instantaneous value) is at a low level, rectified power supply (AC power supply) is performed, so that the power factor of the AC power supply is improved.
In addition, an auxiliary capacitor having a low withstand voltage can be used, and the cost is reduced accordingly.

【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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０：整流電源回路、２０：平滑用コンデンサ、２５：
補助インダクタ、３１・３２：スイッチング素子、４１
・４２：フライホイールダイオード、５０：誘導性負
荷、６０：アーム用コンデンサ、６５：補助コンデンサ10: rectifying power supply circuit, 20: smoothing capacitor, 25:
Auxiliary inductors 31 and 32: switching element 41
42: flywheel diode, 50: inductive load, 60: arm capacitor, 65: auxiliary capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】交流電源電圧を整流する整流電源を備え、
平滑用コンデンサを備え、前記平滑用コンデンサを前記
整流電源に並列に接続する補助インダクタを備え、順直
列一対のスイッチング素子を含みそれらの両端に前記整
流電源電圧を受けるスイッチング回路を備え、前記各ス
イッチング素子と逆並列に接続するフライダイオードを
備え、誘導性負荷を備え、前記誘導性負荷を一方の前記
スイッチング素子と並列に接続するアーム用コンデンサ
を備え、前記アーム用コンデンサを介して前記整流電源
へ並列に接続する補助コンデンサを備えることを特徴と
するインバータ装置。A rectifying power supply for rectifying an AC power supply voltage;
A switching circuit including a pair of switching elements connected in series and receiving the rectified power supply voltage at both ends thereof; A fly diode connected in anti-parallel to the element, an inductive load, an arm capacitor for connecting the inductive load in parallel with one of the switching elements, and the rectifying power supply via the arm capacitor. An inverter device comprising an auxiliary capacitor connected in parallel.