JP2816692B2 - Current supply balance method to switching element - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば部材の焼入れ，焼戻等用高周波誘導
加熱電源として使用されるフルブリツジインバータに関
し、詳しくは各アームを並列する複数のスイツチング素
子で構成するとともに、ハーフブリツジを複数のモジュ
ールタイプ回路，即ち各アームのスイツチング素子どお
しを直列接続して一体化したモジユールやスイツチング
素子どおしを直列接続した回路で構成する場合を対象と
した、スイツチング素子の電流供給バランス方法に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a full-bridge inverter used as a high-frequency induction heating power supply for, for example, quenching and tempering of members, and more particularly, to a plurality of parallel-connected arms. It is intended for the case where the half bridge is composed of a plurality of module type circuits, that is, a module in which switching elements of each arm are connected in series and integrated, and a half bridge is connected in series with the switching elements. And a current supply balance method for the switching element.

（従来の技術） 各種形式のインバータでは、アームに複数のスイツチ
ング素子（以下単に素子と云う）を並列させる場合に
は、素子の電流分布のバランスを確保するための方策と
して、従来から直流給電源から負荷までの配線インダク
タンスが一定となるように等距離配線，機械的対称配置
等の借地を講じている。(Prior Art) In inverters of various types, when a plurality of switching elements (hereinafter simply referred to as elements) are arranged in parallel with an arm, a DC power supply has conventionally been used as a measure for maintaining a current distribution of the elements. Leases such as equidistant wiring and mechanically symmetrical arrangement are taken so that the wiring inductance from the load to the load is constant.

（従来技術に存する問題点） 各アームそれぞれを単数の素子で構成する比較的小出
力のフルブリツジインバータの需要は多く、当該場合の
ハーフブリツジ用として２個の素子を直列接続して一体
化したモジュールが使用の便利さから賞用されるので、
大量に市販され、従つて廉価でもある。(Problems existing in the prior art) There is a great demand for a relatively small output full bridge inverter in which each arm is composed of a single element, and two elements are connected in series and integrated for a half bridge in this case. Since the module is awarded for convenience of use,
It is commercially available in large quantities and is therefore inexpensive.

然し乍ら、大出力を得るためには各アームそれぞれに
複数の素子を並列させなければならない。かかる場合
に、複数のモジュールを並列させてハーフブリツジを形
成すると、当該モジュールの一体化形状に起因して上述
従来の等距離配線，機械的対称配置等の借置をとること
が極めて困難であり、電流分布のバランスが崩れやす
い。その理由を以下に述べる。However, in order to obtain a large output, a plurality of elements must be arranged in each arm. In such a case, when a half bridge is formed by arranging a plurality of modules in parallel, it is extremely difficult to borrow the above-described conventional equidistant wiring, mechanically symmetric arrangement, and the like due to the integrated shape of the modules. The current distribution tends to be out of balance. The reason is described below.

まず、この種フルブリツジインバータの基本回路を，
例えば素子としてトランジスタを用いた場合として第１
図に示す。First, the basic circuit of this type of full-bridge inverter is
For example, as a case where a transistor is used as an element,
Shown in the figure.

同図において、Ａ〜Ｄそれぞれは負荷L₀にフルブリツ
ジ接続されたアーム、Sa1〜Sa3は並列してアームＡを,S
b1〜Sb3は並列してアームＢを,Sc1〜Sc3は並列してアー
ムＣを，またSd1〜Sd3は並列してアームＤをそれぞれ構
成する素子であり、公知の如くアームＡ内の素子Sa1〜S
a3およびアームＤ内の素子Sb1〜Sb3の同時導通と，アー
ムＣ内の素子Sc1〜Sc3およびアームＢ内の素子Sb1〜Sb3
の同時導通とを交互に繰り返すことにより、直流電源電
流を負荷L₀へ交流出力する。In the figure, the arms each A~D which is Furuburitsuji connected to a load L _0, the arms A and parallel SA1 to SA3, S
b1 to Sb3 are elements constituting the arm B in parallel, Sc1 to Sc3 are elements constituting the arm C in parallel, and Sd1 to Sd3 are elements constituting the arm D in parallel. S
a3 and the elements Sb1 to Sb3 in the arm D at the same time, and the elements Sc1 to Sc3 in the arm C and the elements Sb1 to Sb3 in the arm B.
By repeating of the simultaneous conduction alternately to AC output DC power supply current to the load L _0.

而して、例えば素子Sa1とSb3とを直列接続して一体化
したモジュール，或いは素子Sa1とSb1とを直列接続した
回路（以下両者をあわせて単にモジュールと称する）の
複数を給電バーおよび出力バーへ接続配置する場合の従
来法は第４図に示すとおりであつた。Thus, for example, a module in which elements Sa1 and Sb3 are connected in series and integrated, or a plurality of circuits in which elements Sa1 and Sb1 are connected in series (hereinafter, both are simply referred to as a module) are connected to a power supply bar and an output bar. FIG. 4 shows a conventional method for connecting and arranging the devices.

図において、SBおよびSBそれぞれは図示しない給
電電源に接続する＋および−給電バー、OB1およびOB2そ
れぞれは出力バー、L₀は負荷、MA1〜MA3それぞれは一方
側ハーフブリツジを構成するモジユール,MD1〜MD3それ
ぞれは他方側のハーフブリツジを構成するモジユールで
ある。In the figure, each SB and SB are connected to a feed source (not shown) + and - power supply bar, OB1 and OB2 are respectively output bar, L ₀ is the load, MAl to MA3 each modules constituting one side Hafuburitsuji, MD1～MD3 Each is a module that constitutes the other half bridge.

当該モジユール接続配置構成は、給電バーの直流電源
側と出力バーの負荷L₀側とを逆位置とし，かつMA側とMD
側とを対称配置することによつて、少なくとも等距離配
線に可及的に近づこうとしている。然し乍ら、本発明者
が本願発明を完成する過程で実施した考察では、個々の
素子を流れる電流はバランスがとれているとは言い難
い。以下これを説明する。The modules connect arrangement includes a load L ₀ side of the DC power supply side of the feed bar output bar opposite position, and MA side and MD
By symmetrically arranging the sides, it is attempted to approach at least the equidistant wiring as much as possible. However, according to considerations made by the present inventor in the process of completing the present invention, it is hard to say that the current flowing through each element is balanced. This will be described below.

まず素子Sa1に着目し、当該素子Sa1を流れる電流ia₁
が作るループは、給電バーSB→素子Sa1→出力バーOB1
→負荷L₀→出力バーOB2→素子Sd1→給電バーSBからな
るループ，略してMA1→MD1と、当該ループのうちで負荷
L₀からの帰還経路上にあつて経由する素子のみを異にす
るループ，即ち素子Sd2経由のMA1→MD2と、素子Sd3経由
のMA1→MD3の３ループとなる。ところで配線のインピー
ダンスはほんどがインダクタンスによるリアクタンス分
であり抵抗分は無視できる。直流回路についてはインダ
クタンスは無関係であり抵抗分も前記のように無視でき
るので、給電バーの引き回し方や長さは無関係とする。
したがって交流が流れる出力バーOB1およびOB2のインダ
クタンスのみが問題になる。この場合第４図において出
力バーのうち負荷L₀から符号１まで部分は必ず同じ大き
さの電流が逆向きに流れるので後に説明するようにイン
ダクタンスは無いものとし、出力バーにおける各素子間
のインダクタンスを図中に記載したようにすべて同じＬ
とする。素子Sa1の配置位置を基準とすれば、各ループ
の配線インダクタンスは MA1−MD1……1L MA1−MD2……2L MA1−MD3……3L である。上記の計算において、出力バーのうち符号１か
ら符号２まで部分は２本の出力バーの電流が逆方向に流
れる場合があることを考慮している。すなわち電流方向
が逆向きの線路が平行に近接している場合、線路を周回
する磁力線が打ち消されてインダクタンスが減少するか
ら、この後の例における計算においても同様であるが、
同じ大きさの逆電流が流れる区間のインダクタンスは無
いものとして計算している。ところで並列する回路に流
れる電流は各回路の電気伝導度に比例して分配され、こ
の伝導度は上記のインダクタンスの逆数に応じた値にな
るから、前記各電流経路における電流の分配はインダク
タンスの逆数を指標とする。この場合、MA1を介してMD
1,MD2およびMD3へとループを作つて流れる電流ia₁→d₁,
ia₁→d₂およびia₁→d₃それぞれは、電流ia₁→d₁の電流
値を１とすれば、 ia₁→d₁＝１ ia₁→d₂＝1/2 ia₁→d₃＝1/3 となる。First, focusing on the element Sa1, the current ia ₁ flowing through the element Sa1
The loop created by power supply bar SB → element Sa1 → output bar OB1
→ Load L ₀ → Output bar OB2 → Element Sd1 → Loop consisting of power supply bar SB, MA1 → MD1, abbreviated
Element only differing loop through shall apply on the feedback path from L _0, i.e. the MA1 → MD2 via element Sd2, the 3 loops MA1 → MD3 via elements Sd3. By the way, the impedance of the wiring is almost the reactance due to the inductance, and the resistance can be ignored. As for the DC circuit, the inductance is irrelevant and the resistance can be neglected as described above, so that the way of drawing and the length of the feed bar are irrelevant.
Therefore, only the inductance of the output bars OB1 and OB2 through which the alternating current flows matters. In this case inductance as part of the load L ₀ up code 1 always the same magnitude of current will be described later flows through in the opposite direction of the output bars in Figure 4 is that there is no inductance between the elements in the output bar Are the same L as described in the figure.
And Based on the arrangement position of the element Sa1, the wiring inductance of each loop is MA1-MD1... 1L MA1-MD2... 2L MA1-MD3. In the above calculation, the portions of the output bars from the reference numeral 1 to the reference numeral 2 take into consideration that the currents of the two output bars may flow in opposite directions. In other words, when the lines with opposite current directions are close to each other in parallel, the lines of magnetic force surrounding the lines are canceled out and the inductance is reduced.
The calculation is performed on the assumption that there is no inductance in a section in which a reverse current of the same magnitude flows. By the way, the current flowing in the parallel circuits is distributed in proportion to the electric conductivity of each circuit, and the conductivity is a value corresponding to the reciprocal of the above-described inductance. Is used as an index. In this case, MD via MA1
1, Current flowing in a loop to MD2 and MD3 ia ₁ → d ₁ ,
Assuming that the current value of the current ia ₁ → d ₁ is _1, ia ₁ → d ₂ and ia ₁ → d ₃ are ia ₁ → d ₁ = 1 ia ₁ → d ₂ = 1/2 ia ₁ → d ₃ = 1/3.

同様にMA2が含む素子Sa2について言えば、 MA2−１……2L MA2−２……3L MA2−３……4L 而して電流ia₁→d₁の電流値を１として、 ia₂→d₁＝1/2 ia₂→d₂＝1/3 ia₂→d₃＝1/4 またMA2が含む素子Sa3について言えば、 MA3−MD1……3L MA3−MD2……4L MA3−MD3……5L 而して電流ia₁→d₁の電流値を１として、 ia₃→d₁＝1/3 ia₃→d₂＝1/4 ia₃→d₃＝1/5 となる。ここで、帰還径路側モジュールMD1〜MD3の各素
子，即ちSd1〜Sd3を流れる電流を積算すると、 素子Sd1;1＋1/2＋1/3≒1.83 素子Sd2;1/2＋1/3＋1/4≒1.08 素子Sd3;1/3＋1/4＋1/5≒0.75 となる。上記の数値自体は先に説明したように出力バー
の部分における電気伝導度を現わしているものであり、
実際に流れる電流の分配はたとえば各回路に直列に入る
スイッチング素子の電気抵抗などが関与するからこのよ
うな大きな差にはならない。しかしながら上記数値は41
％もの差があり、いずれにしても内側のモジュールMD1
に電流がかなり集中することになる。Speaking Similarly the element Sa2 that MA2 includes, as a current value of the current ia ₁ → d ₁ and MA2-1 ...... 2L MA2-2 ...... 3L MA2-3 ...... 4L Thus, ia ₂ → d ₁ = 1/2 ia ₂ → d ₂ = 1/3 ia ₂ → d ₃ = 1/4 For the element Sa3 contained in MA2, MA3−MD1… 3L MA3−MD2… 4L MA3−MD3… 5L Thus, assuming that the current value of the current ia ₁ → d ₁ is 1, ia ₃ → d ₁ = 1/3 ia ₃ → d ₂ = 1/4 ia ₃ → d ₃ = 1/5. Here, when the currents flowing through the respective elements of the feedback path side modules MD1 to MD3, that is, the currents flowing through the Sd1 to Sd3 are integrated, the element Sd1; 1 + 1/2 + 1/31 / 1.83 element Sd2; 1/2 + 1/3 + 1/4 ≒ 1.08 element Sd3; 1/3 + 1/4 + 1/5 ≒ 0.75. The above numerical values themselves represent the electrical conductivity at the output bar portion as described above,
The distribution of the current actually flowing is not such a large difference because, for example, the electric resistance of the switching element which is connected in series to each circuit is involved. However, the above value is 41
% Difference, in any case the inner module MD1
The current will be concentrated to a considerable extent.

上記計算は、モージュルMA1〜MA3を帰還径路とする場
合，即ち素子Sc1〜Sc3に対する素子Sb1〜Sb3についても
当てはまることであり、かつモジュール数が多ければ多
い程、それぞれのループが形成する配線インダクタンス
Ｌの些少の相違が積算され、最も内側に位置する素子に
電流の集中が生起されるので、電流分布のバランスを大
きく崩してしまうることが明白となつた。The above calculation is also applied to the case where the modules MA1 to MA3 are used as a feedback path, that is, the elements Sb1 to Sb3 for the elements Sc1 to Sc3, and the larger the number of modules, the larger the wiring inductance L formed by each loop. It has become apparent that the trivial differences are accumulated and a current concentration occurs in the element located at the innermost side, so that the current distribution is largely unbalanced.

電流分布のバランスが不均一であると、電流の集中す
る素子は負担増となつて開放や短絡故障する。而して一
個の素子が例えば開放故障した場合、アーム内の他の端
子が故障素子の機能を肩代わりして出力電力を維持する
ので、インバータの運転は継続され、故障は発見されな
い。しかし一個の素子の開放故障はアーム内の他の素子
を過負荷に追い込むこととなり、これに起因した連鎖的
故障が招来される。また一個の素子の短絡故障すれば、
インバータの運転は不安定となるが、もし当該故障に気
付かずに放置すれば，故障素子が介挿された回路の加熱
断線が生じ、その結果としてアーム内の他の素子に上記
同様な連鎖的故障を招来することとなる。従つていずれ
の場合でも損害の拡大は免れず、問題視されるところで
あつた。If the current distribution is not balanced, the elements where the current is concentrated increase the load and cause an open or short circuit failure. Thus, if one element has an open fault, for example, the other terminals in the arm take over the function of the faulty element and maintain the output power, so that the operation of the inverter is continued and no fault is found. However, an open failure of one element causes an overload of the other elements in the arm, which results in a chain failure. Also, if a short-circuit failure of one element occurs,
The operation of the inverter becomes unstable, but if left unnoticed, the circuit in which the faulty element is inserted may be overheated, and as a result, the other elements in the arm may be connected in the same manner as described above. This will cause a failure. Therefore, in any case, the spread of damage was unavoidable, and it was regarded as a problem.

（発明の目的） 本発明は、フルブリツジインバータを各アームに複数
の素子を並列させ，かつハーフブリツジを複数のモジュ
ール構成とする場合に生ずる上述の如き問題点を解消す
るためになされたもので、電流分布のバランスを可及的
に均一化し、特定接続配置位置の素子のみが負担増とな
つて早期に故障し，かつ当該故障が引金となつてアーム
内の素子が連鎖的に故障する如き事態の発生を防止する
ことを目的とする。(Object of the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems that occur when a plurality of elements are arranged in parallel with each arm of a full bridge inverter and a plurality of modules are configured as a half bridge. In addition, the current distribution balance is made as uniform as possible, and only the element at a specific connection arrangement position increases the load, causing a failure at an early stage, and the failure triggers a failure in a chain of elements in the arm. It is intended to prevent such a situation from occurring.

（発明の効果） 本発明の要旨は、スイッチング素子が２個直列になっ
たモジュールを複数個並列接続し、これら並列接続され
たモジュールによりフルブリッジインバータを構成する
ときに、各スイッチング素子に流れる電流をバランスさ
せるスイッチング素子への電流供給バランス方法におい
て、前記複数個のモジュールを平行に配列し、負荷から
各モジュールと交差する方向に延びた２本の出力バーの
いずれかに各モジュール内の２個のスイッチング素子間
の端子を接続すると共に、各モジュールの他の２つの端
子はモジュール内の２個のスイッチング素子の極性に応
じて正負それぞれ給電バーに接続するさい、負荷の或る
半サイクルにおいて電流が前記供給バーから前記出力バ
ーに流れるモジュールを第１極性のモジュール、出力バ
ーから供給バーに流れるモジュールを第２極性のモジュ
ールとしたき、第１極性のモジュールの１個を前記平行
に配列した一端に配列し、これに隣接して第２極性のモ
ジュールを配列し、以降相隣るモジュールの極性が両端
の各１個のモジュールを除き一方が同じで他方が異なる
ように順次配列することにある。ここにおいて、上記の
フルビリッジインバータがさらに１基、前記２本の出力
バーを共有し、出力バーに対して各モジュールが対称位
置になるように設けられていてもよい。(Effects of the Invention) The gist of the present invention is that a plurality of modules each having two switching elements connected in series are connected in parallel, and a current flowing through each switching element when a full-bridge inverter is configured by these connected modules. In the method of balancing the current supply to the switching element, the plurality of modules are arranged in parallel, and two of the modules in each module are connected to one of two output bars extending in a direction intersecting with each module from a load. And the other two terminals of each module are connected to the positive and negative power supply bars, respectively, depending on the polarity of the two switching elements in the module. Is a module of the first polarity, an output bar, a module flowing from the supply bar to the output bar. If the module flowing from the supply bar to the supply bar is a module of the second polarity, one of the modules of the first polarity is arranged at one end of the parallel arrangement, and the module of the second polarity is arranged adjacent thereto. The polarities of adjacent modules are sequentially arranged so that one is the same and the other is different, except for one module at each end. Here, one full-bridge inverter may share the two output bars, and the modules may be provided so as to be symmetrical with respect to the output bars.

（実施例） 本発明を第２図に示す実施例に従つて詳述する。但
し、本発明の原理を明瞭に示すため、図では一方向電流
回路のみを示してある。(Embodiment) The present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in FIG. However, in order to clearly show the principle of the present invention, only a one-way current circuit is shown in the drawing.

同図において、SBおよびSBそれぞれは＋側および
−側の給電バー、OB1およびOB2それぞれは出力バー、L₀
は負荷である。而して本発明では、各モジュールを給電
バーSB,SBおよび出力バーOB1,OB2へ接続配置するに
際し、図示のように複数個のモジュールを平行に配列
し、負荷L₀から各モジュールと交差する方向に延びた２
本の出力バーOB1、OB2のいずれかに各モジュール内の２
個のスイッチング素子（図示せず）間の端子を接続す
る。各モジュールの他の２つの端子はモジュール内の２
個のスイッチング素子の極性に応じて正負それぞれの給
電バーに接続する。この図においてはモジュールが８個
であるからブリッジの各アームは４個の素子が並列接続
されていることになる。In the figure, SB and SB each have a power supply bar on the + side and − side, OB1 and OB2 each have an output bar, and L ₀
Is the load. In the present invention are Thus, upon connecting place each module feed bar SB, SB and to the output bars OB1, OB2, arranged in parallel a plurality of modules as shown, crosses the load L ₀ and each module 2 extending in the direction
One of the output bars OB1 and OB2 in each module
Terminals between the switching elements (not shown) are connected. The other two terminals of each module are
The switching elements are connected to the positive and negative power supply bars according to the polarities of the switching elements. In this figure, since there are eight modules, each arm of the bridge has four elements connected in parallel.

このさい各モジュールを並べる順序は、或る半サイク
ルにおいて電流が給電バーから出力バーに流れるモジュ
ール（この例ではMA1ないしM4）を第１極性のモジュー
ル、出力バーから給電バーに流れうモジュール（この例
ではMD1ないしMD4）を第２極性のモジュールとしたと
き、を第１極性のモジュールの１個を平行に配列された
一端に配列し、これに隣接して第２極性のモジュールを
配列し、以降相隣るモジュールの極性が両端の各１個の
モジュールを除き一方が同じで他方が異なるように順次
配列する。これを個々のモジュールごとに以下説明す
る。In this case, the order of arranging the modules is as follows. In a certain half cycle, the module in which current flows from the power supply bar to the output bar (in this example, MA1 to M4) is the module of the first polarity, and the module in which the current flows from the output bar to the power supply bar. In the example, when MD1 to MD4) are the modules of the second polarity, one of the modules of the first polarity is arranged at one end arranged in parallel, and the module of the second polarity is arranged adjacent thereto. Subsequently, adjacent modules are sequentially arranged so that one polarity is the same and the other is different except for one module at each end. This will be described below for each module.

第１極性のモジュールMA1を平行に配列された８個の
モジュールの一端に配置する。次いで第２極性のモジュ
ールMD1を上記MD1を上記MA1に隣接して配置する。さら
にこれに隣接して第２極性のモジュールMD2を配置する
が、これにより前記MD1は一方は同じ極性のMD2に、他方
は異なる極性のMA1に隣接することになる。The module MA1 of the first polarity is arranged at one end of eight modules arranged in parallel. Next, a module MD1 of the second polarity is placed adjacent to the MD1. Furthermore, a module MD2 of the second polarity is arranged adjacent thereto, whereby one of the MD1 is adjacent to MD2 of the same polarity and the other is adjacent to MA1 of a different polarity.

さらにこれに次いで第１極性のモジュールMA2を配置
することによって、前記第２極性のモジュールMD2は一
方は同じ極性のMD1に、他方は異なる極性のMA2に隣接さ
せることができる。次いでもう１つ第１極性のモジュー
ルMA3を配置し次に第２極性のモジュールMD3を配置すれ
ば、２つの第１極性のモジュールMA2、MA3の両方につい
て一方は同じ極性のモジュール、他方は異なる極性のモ
ジュールに隣接させることができる。Furthermore, by arranging the module MA2 of the first polarity following this, the module MD2 of the second polarity can be adjacent to the MD1 of the same polarity and the MA2 of the other polarity. Next, if another module MA3 of the first polarity is arranged and then the module MD3 of the second polarity is arranged, one of the two modules MA2 and MA3 of the first polarity has one of the same polarity and the other has a different polarity. Module.

同様に上記第２極性のモジュールMD3の次にもう１つ
第２極性のモジュールMD4を配置し、最後に残った１個
の第１極性のモジュールMA4を配置すれば、第２極性の
モジュールMD3、MD4の両方について一方は同じ極性のモ
ジュール、他方は異なる極性のモジュールに隣接させる
ことができる。Similarly, another module MD4 of the second polarity is arranged next to the module MD3 of the second polarity, and one module MA4 of the first polarity remaining at the end is arranged. For both MD4, one can be adjacent to a module of the same polarity and the other to a module of a different polarity.

このような本発明の上記モジュールの配置は別の表現
をすれば、両端の各１個を除いて２個ずつの同じ極性の
モジュールを交互に極性を変えつつ順次配置すること、
また前記両端のモジュールについては隣接するモジュー
ルと極性が異なるように配置する、すなわち同じ極性の
モジュールが３個並ぶことはないように配置するという
ことができる。In other words, the arrangement of the modules of the present invention is to sequentially arrange two modules having the same polarity except for one at each end while alternately changing the polarity.
Further, the modules at both ends can be arranged so that the polarity is different from that of the adjacent module, that is, three modules having the same polarity are not arranged side by side.

而して、一見すると乱雑な配置と見えるものの、モジ
ュールMA1〜MA4で一方側ハーフブリツジが，またMD1〜M
D4で他方側ハーフブリツジが構成される。At first glance, it looks like a random arrangement, but the modules MA1 to MA4 have half-bridges on one side, and MD1 to M
D4 constitutes the other half bridge.

上記実施例のモジユール接続配置における電流分布
を、前掲従来例を考察した場合同様に，各モジュールは
等間隔配置であり、出力バーにおける各素子間のインダ
クタンスを図中に記載したようにすべて同じＬとして以
下に示す。なお出力バーのうち負荷L₀からこれに最も近
いモジュールMA1まで部分は必ず同じ大きさの電流が逆
向きに流れるのでインダクタンスは無いものとするこ
と、直流回路についてはインダクタンス無関係があるか
ら給電バーの引き回し方や長さは無関係とすることも先
の従来例と同様である。さらにインダクタンスの計算に
当たって出力バーの同じ大きさの逆電流が流れている区
間についてはインダクタンスが無いものとすることも先
の例と同様である。The current distribution in the module connection arrangement of the above-described embodiment is the same as in the case of the conventional example described above, and the modules are arranged at equal intervals, and the inductance between the elements in the output bar is all the same as shown in FIG. Is shown below. Note that the portion closest to the module MA1 thereto from the load L ₀ of the output bar always the same amount of current is to be assumed inductance not so flow in the opposite direction, the feed bar because there is inductance independently of the DC circuit It is the same as the prior art example that the way of routing and the length are irrelevant. Further, in the calculation of the inductance, it is the same as in the previous example that there is no inductance in the section where the reverse current of the same magnitude in the output bar flows.

素子Sa1を含むモジュールMA1をとおる電流ia₁が作る
各ループの配線インダクタンスは MA1−MD1……1L MA1−MD2……2L MA1−MD3……5L MA1−MD4……6L である。前記従来例の場合と同様に、各回路の電気伝導
度を示すインダクタンスの逆数を指標として各電流経路
における電流の分配を計算すると、MA1を介してMD1へ流
れる電流ia₁→d₁の電流値を１とすれば、 ia₁→d₁＝１ ia₁→d₂＝1/2 ia₁→d₃＝1/5 ia₁→d₄＝1/6 となる。Wiring inductance of each loop currents ia ₁ passing through the module MA1 including an element Sa1 makes is MA1-MD1 ...... 1L MA1-MD2 ...... 2L MA1-MD3 ...... 5L MA1-MD4 ...... 6L. As in the case of the above-described conventional example, when the distribution of current in each current path is calculated using the reciprocal of the inductance indicating the electrical conductivity of each circuit as an index, the current value of the current ia ₁ → d ₁ flowing to MD1 via MA1 If 1 is set, ia ₁ → d ₁ = 1 ia ₁ → d ₂ = 1/2 ia ₁ → d ₃ = 1/5 ia ₁ → d ₄ = 1/6.

同様にモジュールMA2が含む素子Sa2について言えば、 MA2−MD1……2L MA2−MD2……1L MA2−MD3……2L MA2−MD4……3L 而して電流ia₁→d₁の電流値を１として、 ia₂→d₁＝1/2 ia₂→d₂＝１ ia₂→d₃＝1/2 ia₂→d₄＝1/3 またモジュールMA3が含む素子Sa3について言えば、 MA3−MD1……3L MA3−MD2……2L MA3−MD3……1L MA3−MD4……2L 而して電流ia₁→d₁の電流値を１として、 ia₃→d₁＝1/3 ia₃→d₂＝1/2 ia₃→d₃＝１ ia₃→d₄＝1/2 またモジュールMA4が含む素子Sa4について言えば、 MA4−MD1……6L MA4−MD2……5L MA4−MD3……2L MA4−MD4……1L 而して電流ia₁→d₁の電流値を１として、 ia₄→d₁＝1/6 ia₄→d₂＝1/5 ia₄→d₃＝1/2 ia₄→d₄＝１ となる。ここで、帰還径路側モジュールMD1〜MD4の各素
子，即ちSd1〜Sd4を流れる積算電流値を求めると、 素子Sd1;1＋1/2＋1/3＋1/6≒2.00 素子Sd2;1/2＋１＋1/2＋1/5≒2.20 素子Sd3;1/5＋1/2＋１＋1/2≒2.20 素子Sd3;1/6＋1/3＋1/2＋１≒2.00 となり、電気伝導差はあるものの10％程度と、第４図に
示した従来例に比してはるかに小さな差になる。このこ
とはモジュールMA1〜MA4についても同様であり、また他
の反サイクルに導通する図示しない各素子、すなわちSb
1〜Sb4およびSc1〜Sc4についても全く同様である。As for device Sa2 included in the similarly module MA2, the current value of MA2-MD1 ...... 2L MA2-MD2 ...... 1L MA2-MD3 ...... 2L MA2-MD4 ...... 3L Thus to current ia ₁ → d _{1 1} Ia ₂ → d ₁ = 1/2 ia ₂ → d ₂ = 1 ia ₂ → d ₃ = 1/2 ia ₂ → d ₄ = 1/3 Also, for the element Sa3 included in the module MA3, MA3−MD1 … 3L MA3-MD2… 2L MA3-MD3… 1L MA3-MD4… 2L Therefore, assuming that the current value of the current ia ₁ → d ₁ is 1, ia ₃ → d ₁ = 1/3 ia ₃ → d ₂ = 1/2 ia ₃ → d ₃ = 1 ia ₃ → d ₄ = 1/2 Also, as for the element Sa4 included in the module MA4, MA4-MD1 ... 6L MA4-MD2 ... 5L MA4-MD3 ... 2L MA4−MD4... 1L Assuming that the current value of the current ia ₁ → d ₁ is 1, ia ₄ → d ₁ = 1/6 ia ₄ → d ₂ = 1/5 ia ₄ → d ₃ = 1/2 ia ₄ → d ₄ = 1. Here, when an integrated current value flowing through each element of the feedback path side modules MD1 to MD4, that is, Sd1 to Sd4 is obtained, an element Sd1; 1 + 1/2 + 1/3 + 1/6 {2.00 element Sd2; 1/2 + 1 + 1/2 + 1/5} 2.20 Element Sd3; 1/5 + 1/2 + 1 + 1/2 ≒ 2.20 Element Sd3; 1/6 + 1/3 + 1/2 + 1 ≒ 2.00, and although there is a difference in electric conduction, it is about 10%, as compared with the conventional example shown in FIG. The difference is much smaller. This is the same for the modules MA1 to MA4, and each element (not shown) conducting in another anti-cycle, that is, Sb
The same applies to 1 to Sb4 and Sc1 to Sc4.

（応用例） 上記実施例では、各アームに４個の並列する素子を用
いた場合であるが、さらに多くの素子で各アームを構成
する場合にも、モジユールに前述の関係を維持させつつ
接続配置すればよい。(Application Example) In the above embodiment, four parallel elements are used for each arm. However, even when each arm is composed of more elements, the module is connected while maintaining the above relationship. It should just be arranged.

特に多数のモジュールを使用する場合には、第３図に
示すように前記の本発明のフルブリッジインバータをさ
らに１基、２本の出力バーOB1、OB2を共有し、出力バー
に対して各モジュールが対称位置になるように（MA1とM
A2、MD1とMD2など）設ければ良い。In particular, when a large number of modules are used, as shown in FIG. 3, one additional full-bridge inverter of the present invention shares two output bars OB1 and OB2, and each module is connected to the output bar. To be symmetrical (MA1 and M
A2, MD1 and MD2).

図は12個のモジュールMA1〜MD6を用いた場合である
が、SB1,SB2はSBを分岐させた＋給電バー、SB1
,SB2はSBを分岐させた−給電バー、OB1,OB2は出
力バー、MA1〜MA6は一方側ハーフブリツジを,MD1〜MD6
は他方側ハーフブリツジを構成する。この場合，使用す
るモジュール数の如何に拘わらず半分割すればよい。The figure shows a case where 12 modules MA1 to MD6 are used.
, SB2 branched SB-power supply bar, OB1, OB2 output bars, MA1 to MA6 one side half bridge, MD1 to MD6
Constitutes the other half bridge. In this case, it is sufficient to divide into half regardless of the number of modules used.

分割したそれぞれの群に属するモジュールの配置は前
記第２図について説明した本発明のモジュールの配置と
同様である。たとえば第３図において上側の群に属する
MA2、MA4、MA6、MD2、MD4、MD6の６個のモジュールにつ
いて見ると、一端に１個の第１極性のモジュールMA2を
配置し、次いで２個の第２極性のモジュールMD2、MD4を
配置し、さらに次いで２個の第１極性のモジュールMA
4、MA6を配置し、最後に残った１個の第２極性のモジュ
ールMD6を配置している。これにより第２図のモジュー
ルが８個の場合と同様に相隣るモジュールの極性が両端
の各１個のモジュールを除き一方が同じで他方が異なる
という条件を満足している。The arrangement of the modules belonging to each of the divided groups is the same as the arrangement of the module of the present invention described with reference to FIG. For example, it belongs to the upper group in FIG.
Looking at the six modules MA2, MA4, MA6, MD2, MD4, MD6, one module of the first polarity MA2 is arranged at one end, and then two modules MD2 and MD4 of the second polarity are arranged. , And then two modules of the first polarity MA
4. The MA6 is arranged, and the last remaining second polarity module MD6 is arranged. This satisfies the condition that the polarity of adjacent modules is the same and the other is different, except for one module at each end, as in the case of eight modules in FIG.

（発明の作用） 本発明は、各アームに多数のスチツチング素子を並列
させる場合であつても、スイツチング素子の電流分布の
バランスに可及的に均一化する作用がある。(Effects of the Invention) The present invention has an effect of making the current distribution of the switching elements as uniform as possible even when a large number of switching elements are arranged in parallel with each arm.

（発明の効果） 本発明によれば、各スイツチング素子を流れる電流は
従来に比し飛躍的に均一化されるので、従来の如き特定
配置の素子のみが負担増となつて早期に故障し，かつ当
該故障が引金となつてアーム内素子が連鎖的に故障する
事態の発生が確実に防止され、これによりインバータを
長期にわたり安定して運転することが可能となるので、
齎される効果は甚大である。(Effects of the Invention) According to the present invention, the current flowing through each switching element is dramatically uniformed as compared with the prior art, so that only the element having a specific arrangement as in the prior art increases the load and fails at an early stage. In addition, the occurrence of a situation in which the elements in the arm are successively broken due to the occurrence of the fault as a trigger is reliably prevented, whereby the inverter can be stably operated for a long period of time.
The effect brought is enormous.

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

第１図は本発明が対象として例示するフリブリツジイン
バータの基本回路図、第２図は本発明方法の一実施例接
続配置回路図、第３図は本発明方法の一応用例接続配置
回路図、第４図は従来方法による接続配置回路図であ
る。FIG. 1 is a basic circuit diagram of a flibriary inverter exemplified as an object of the present invention, FIG. 2 is a connection arrangement circuit diagram of one embodiment of the method of the present invention, and FIG. 3 is a connection arrangement circuit diagram of one application of the method of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a connection arrangement according to a conventional method.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】スイツチング素子が２個直列になったモジ
ュールを複数個並列接続し、これら並列接続されたモジ
ュールによりフルブリッジインバータを構成するとき
に、各スイッチング素子に流れる電流をバランスさせる
スイッチング素子への電流供給バランス方法において、
前記複数個のモジュールを平行に配列し、負荷から各モ
ジュールと交差する方向に延びた２本の出力バーのいず
れかに各モジュール内の２個のスイッチング素子間の端
子を接続すると共に、各モジュールの他の２つの端子は
モジュール内の２個のスイッチング素子の極性に応じて
正負それぞれの給電バーに接続するさい、負荷の或る半
サイクルにおいて電流が前記給電バーから前記出力バー
に流れるモジュールを第１極性のモジュール、出力バー
から給電バーに流れるモジュールを第２極性のモジュー
ルとしたき、第１極性のモジュールの１個を前記平行に
配列された一端に配列し、これに隣接して第２極性のモ
ジュールを配列し、以降相隣るモジュールの極性が両端
の各１個のモジュールを除き一方が同じで他方が異なる
ように順次配列することを特徴とするスイッチング素子
への電流供給バランス方法。1. A switching element for balancing a current flowing through each switching element when a plurality of modules in which two switching elements are connected in series are connected in parallel and a full-bridge inverter is constituted by these parallel-connected modules. In the current supply balance method of
The plurality of modules are arranged in parallel, and a terminal between two switching elements in each module is connected to one of two output bars extending from a load in a direction intersecting with each module. The other two terminals are connected to the positive and negative power supply bars depending on the polarities of the two switching elements in the module, respectively, so that during a certain half cycle of the load, the current flows from the power supply bar to the output bar. A module of the first polarity, a module flowing from the output bar to the power supply bar is a module of the second polarity, and one of the modules of the first polarity is arranged at one end arranged in parallel, and the module of the first polarity is arranged adjacent to this. Modules of two polarities are arranged, and subsequently the modules of adjacent modules are sequentially arranged so that one is the same and the other is different except for one module at each end. Current supply balance method to the switching element, characterized in that. 【請求項２】請求項１記載のフルブリッジインバータが
さらに１基，前記２本の出力バーを共有し、出力バーに
対して各モジュールが対称位置になるように設けられて
いることを特徴とするスイッチング素子への電流供給バ
ランス方法。2. A full-bridge inverter according to claim 1, further comprising one unit sharing said two output bars, and each module being provided symmetrically with respect to the output bar. To balance current supply to switching elements.