JP2003047253A - 多重結合インバータ装置 - Google Patents

多重結合インバータ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多重化されたPWMインバータから出力される
交流出力のキャリア信号成分が同相で重畳されることに
より生じる電流リップルを低減させる。 【解決手段】 要求出力の波形指令とキャリア信号とに
基づいて生成されるPWM信号で制御される２系統のPWMイ
ンバータを多重化し、各PWMインバータの交流出力を相
互に重畳する多重結合インバータ装置において、各PWM
インバータの交流出力を相互に逆位相、そのキャリア信
号成分を同位相とし、各PWMインバータを並列接続する
際は、一方のPWMインバータの正極と他方のPWMインバー
タの負極とを接続して出力端子の一方とし、一方のPWM
インバータの負極と他方のPWMインバータの正極とを接
続して出力端子の他方とする。直列接続の際は、各PWM
インバータの負極同士を接続し、各正極を出力端子とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のPWMインバ
ータを多重化して構成される多重結合インバータ装置に
係り、特に、各交流出力に含まれるキャリア信号が同相
で重畳されることにより生じる電流リップルを低減させ
た多重結合インバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】PWMインバータ装置は、交流発電機や交
流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ
部と、このコンバータ部からの直流電力を任意の周波数
を有する交流電力に再変換するインバータ部とから構成
されている。インバータ部は、電圧指令や周波数指令等
の波形指令とキャリア信号とに基づいて生成されるＰＷ
Ｍ信号によって、インバータ部を構成するスイッチング
素子（例えばパワートランジスタ）をPWM制御すること
により、任意の周波数を有する交流電力を出力する。こ
のようなPWMインバータを多重結合することで高電圧出
力を得る技術が、例えば特開昭６０−９８８７５号公報
に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】PWM信号で制御されるP
WMインバータの交流出力には、図８に示したように、前
記PWM信号の生成に用いられたキャリア信号成分が含ま
れる。したがって、各交流出力を、そのキャリア信号成
分が同相となるように重畳してしまうと、図９に示した
ように、前記キャリア信号成分が実質的に増幅されてし
まい、交流出力の電圧リップルが大きくなってしまうと
いう技術課題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、多重化されたPWMインバータから出力される
各交流出力に含まれるキャリア信号成分が同相で重畳さ
れることにより生じる電流リップルを低減させることに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】要求出力の波形指令とキ
ャリア信号とに基づいて生成されるPWM信号で制御され
る２系統のPWMインバータを多重化し、各PWMインバータ
の交流出力を相互に重畳する多重結合インバータ装置に
おいて、各PWMインバータの交流出力を、この交流出力
に含まれるキャリア信号成分が相互に逆位相となるよう
に重畳したことを特徴とする。
【０００６】上記した特徴によれば、各PWMインバータ
の交流出力を相互に重畳すると、そのキャリア信号成分
が相互に相殺されるので、電流リップルを低減させるこ
とができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるエン
ジン発電機の多重化インバータ装置の主要部の構成を示
したブロック図である。
【０００８】発電機２は、２系統の３相メイン巻線２
Ａ，２Ｂを備え、エンジン１により駆動される。エンジ
ン１の出力は、ステップモータ５により開度調整される
スロットル（図示せず）によって制御される。メイン巻
線２Ａ，２Ｂの出力段には、インバータ回路３ａ（マス
タ），３ｂ（スレーブ）がそれぞれ接続されている。マ
スタ３ａおよびスレーブ３ｂの出力段は直列・並列切換
部４に接続されている。前記直列・並列切換部４は、マ
スタ３ａおよびスレーブ３ｂの各交流出力を、直列また
は並列に接続して両者を重畳する。
【０００９】前記３相メイン巻線２Ｂの出力段にはトラ
ンス７の一次コイル７１が接続されている。トランス７
の二次側には３つのサブコイル７２（７２ａ，７２ｂ，
７２ｃ）が二次コイルとして結合されている。
【００１０】サブコイル７２ａ，７２ｂはインバータ電
源コイルであり、それぞれマスタ３ａの制御電源３４ａ
およびスレーブ３ｂの制御電源３４ｂへ駆動電力を供給
する。サブコイル７２ｃは、内部バッテリ（図示せず）
へ充電電流を供給するための充電コイル、または直流電
圧を外部ソケット（図示せず）へ供給するための外部直
流電源コイルである。
【００１１】このように、本実施形態では発電機２の出
力の一部をトランス７を介して取り出し、インバータ電
源やバッテリ充電電源等の内部電源として利用するの
で、内部電源として必要な電力に応じてトランス７の一
次コイル７１と二次コイル７２との巻数比を設定すれ
ば、発電機２のメイン出力から必要な電力のみを取り出
すことができ、発電効率を向上させることができる。
【００１２】さらに、本実施形態ではトランス７の二次
側を複数のサブコイル７２ａ，７２ｂ，７２ｃで構成し
たので、内部電源で駆動される複数の電気負荷における
消費電力に応じて各サブコイルの巻数を設定すれば、交
流発電機のメイン出力から内部電源として必要な電力を
正確に取り出せるようになる。
【００１３】マスタ３ａにおいて、３相メイン巻線２Ａ
の出力は、整流平滑回路３１ａ、インバータ回路３２ａ
およびフィルタ回路３３ａを経由して前記直列・並列切
換部４へ供給される。前記整流平滑回路３１ａは、サイ
リスタブリッジ回路３１１ａおよび平滑回路３１２ａか
ら構成される。前記インバータ回路３２ａは、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）ブリッジ３２１ａおよび平滑回
路３２２ａから構成される。
【００１４】SCRドライバ３７ａは、サイリスタブリッ
ジ回路３１１ａを構成するサイリスタの導通角を制御す
る。回転検出部３５ａは、前記制御電極３４ａの交流出
力に基づいてエンジン回転数を検知する。ガバナ制御部
３６ａは、前記検知されたエンジン回転数に基づいて、
前記ステップモータ５を制御する。インバータ制御部３
８ａは、要求出力に応じたPWM信号をインバータ回路３
２ａへ供給する。
【００１５】なお、スレーブ３ｂの構成は、前記回転検
出部３５ａおよびガバナ制御部３６ａを搭載していない
点を除いて前記マスタ３ａと同等なので、その説明は省
略する。また、各インバータ回路３ａ，３ｂ間は通信線
８で接続されており、互いを同期運転するための制御信
号および同期信号が、この通信線８を介して送受され
る。
【００１６】図２は、前記マスタ３ａおよびスレーブ３
ｂに搭載されるインバータ制御部３８ａ、３８ｂの構成
を示したブロック図である。
【００１７】インバータ制御部３８ａにおいて、キャリ
ア信号発生部３８１ａは、キャリア信号としての三角波
を出力する。正弦波発生部３８２ａは、電圧指令、周波
数指令および位相指令等の波形指令に基づいて正弦波を
出力する。比較部３８３ａは、前記キャリア信号および
正弦波の比較結果に基づいてPWM信号を生成し、これを
出力する。このPWM信号は、FETブリッジ３２１ａを構成
する各EFTのゲートに印加される。
【００１８】なお、インバータ制御部３８ｂの構成は、
上記したインバータ制御部３８ａの構成と同等なので、
その説明は省略する。但し、各インバータ回路３ａ，３
ｂ間は前記通信線８を介して同期信号を送受し、それぞ
れの正弦波発生部３８２ａ、３８２ｂに供給される位相
指令は、出力正弦波が逆相すなわち位相が１８０°ずれ
るように調整されている。
【００１９】上記した構成によれば、マスタ３ａおよび
スレーブ３ｂの各インバータ回路３ａ，３ｂから出力さ
れる交流電圧Ｖａ、Ｖｂは、位相が相互に逆相であっ
て、これに含まれるキャリア信号成分が同相となる。
【００２０】続いて、前記２つのインバータ回路の直列
・並列接続切り換えについて説明する。図３は、前記直
列・並列切換部４の詳細を示した回路図であり、図４，
５は、その機能を模式的に表現した図である。
【００２１】本実施形態では、マスタ３ａおよびスレー
ブ３ｂの交流出力Ｖａ、Ｖｂを直列接続する際は、図４
に示したように、スレーブ３ｂの交流出力Ｖｂを反転し
たうえでマスタ３ａの交流出力Ｖａに対して直列的に重
畳する。各交流出力Ｖａ、Ｖｂを並列接続する際は、図
５に示したように、スレーブ３ｂの交流出力Ｖｂを反転
したうえでマスタ３ａの交流出力Ｖａに対して並列的に
重畳する。
【００２２】これにより、交流電圧Ｖａ、Ｖｂは同位相
で重畳されるのに対して、そのキャリア信号成分は、図
６に示したように逆位相で重畳されて相殺される。この
結果、直列・並列切換部４からは、図７に示したよう
に、電圧リップルが低減された交流出力を得られるよう
になる。
【００２３】前記直列・並列切換部４はトグルスイッチ
で構成することができ、スイッチが接点ａ側に切り換え
られているときは、出力端子Ｔ１およびＴ２間には、マ
スタ３ａの出力電圧Ｖａが出力され、出力端子Ｔ２およ
びＴ３間にはスレーブ３ｂの出力電圧Ｖｂが逆相が出力
され、結果的に出力端子Ｔ１およびＴ３間ではマスタ３
ａおよびスレーブ３ｂの出力電圧の２倍の出力電圧が得
られる。すなわち、マスタ３ａとスレーブ３ｂとは直列
に接続されたことになる。
【００２４】また、スイッチが接点ｂ側に切り換えられ
ているときは、出力端子Ｔ１およびＴ２間には電圧が出
力されず、出力端子Ｔ２およびＴ３間にのみ、マスタ３
ａおよびスレーブ３ｂによる出力電圧が出力される。結
果的に出力端子Ｔ２およびＴ３間には、マスタ３ａ，ス
レーブ３ｂのそれぞれの出力電圧が変化されずに、その
出力が２倍になって現れる。すなわち、マスタ３ａとス
レーブ３ｂとは並列に接続されたことになる。
【００２５】このように、本実施形態によれば、マスタ
３ａおよびスレーブ３ｂの各交流出力Ｖａ、Ｖｂは同位
相で重畳されるのに対して、そのキャリア信号成分は逆
相で重畳されるので相殺される。したがって、電圧リッ
プルの少ない交流出力を得られるようになる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、２つの系統から出力さ
れる交流出力同士を、そのキャリア信号成分が相互に相
殺されるように重畳されるので、電圧リップルの小さい
交流出力を得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態であるエンジン発電機の
多重化インバータ装置の構成を示したブロック図であ
る。
【図２】 インバータ制御部の構成を示したブロック図
である。
【図３】 直列・並列切換部の回路図である。
【図４】 直列・並列切換部の直列接続機能を模式的に
示した図である。
【図５】 直列・並列切換部の並列接続機能を模式的に
示した図である。
【図６】 キャリア信号成分の相殺方法を示した図であ
る。
【図７】 本発明の効果を説明するための図である。
【図８】 従来技術の問題点を示した図である。
【図９】 従来技術の問題点を示した図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…エンジン発電機、３ａ（マスタ）…
インバータ回路、３ｂ（スレーブ）…インバータ回路、
４…直列・並列切換部、５…ステップモータ、７…トラ
ンス、３１ａ，３１ｂ…整流平滑回路、３２ａ，３２ｂ
…インバータ回路、３３ａ，３３ｂ…フィルタ回路、３
４ａ，３４ｂ…制御電源３４ａ，３４ｂ…、３５ａ…回
転検出部、３６ａ…ガバナ制御部、３７ａ，３７ｂ…SC
Rドライバ、３８…インバータ制御部、７１…一次コイ
ル、７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ）…サブコイル
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA08 CA02 CB04 CC04 CC05 CC06 CC12 DA03 DA06 DB01 DB05 EA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 要求出力の波形指令とキャリア信号とに
    基づいて生成されるPWM信号で制御される２系統のPWMイ
    ンバータを多重化し、各PWMインバータの交流出力を相
    互に重畳する多重結合インバータ装置において、 前記各PWMインバータの交流出力は、そのキャリア信号
    成分が相互に逆位相となるように重畳されることを特徴
    とする多重結合インバータ装置。
  2. 【請求項２】 前記各PWMインバータの交流出力は相互
    に逆位相であって、そのキャリア信号成分は相互に同相
    であり、 一方のPWMインバータの正極と他方のPWMインバータの負
    極とを接続して出力端子の一方とし、一方のPWMインバ
    ータの負極と他方のPWMインバータの正極とを接続して
    出力端子の他方とする手段を具備したことを特徴とする
    請求項１に記載の多重結合インバータ装置。
  3. 【請求項３】 前記各PWMインバータの交流出力は相互
    に逆位相であって、そのキャリア信号成分は相互に同相
    であり、 各PWMインバータの負極同士を接続し、各正極を出力端
    子とする手段を具備したことを特徴とする請求項１また
    は２に記載の多重結合インバータ装置。
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